淺談平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應用與優(yōu)勢

摘要：平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要是從連續(xù)體平板演化而來，可以幫助其在周邊簡支過程中發(fā)揮出作用，并通過其尺寸高度來確定屋面具體構(gòu)造形式。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應用形式進行總結(jié)，并從平面桁架系平板網(wǎng)架、空間桁架系平板網(wǎng)架、平板網(wǎng)架的抗震性能三方面，論述了平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)勢，希望可以對相關(guān)工作起到一定幫助作用。

關(guān)鍵詞：平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu);抗震性能;空間桁架系

在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應用過程中，主要是由一系列桿件朝著幾個方向有規(guī)律的進行組合合成，最終將網(wǎng)狀空間桿系結(jié)構(gòu)展示出來，這也是大跨度結(jié)構(gòu)之中的主要形式。站在外形角度來說，主要包括曲面網(wǎng)殼以及平面平板網(wǎng)架兩種形式，平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應用最為常見。除此之外，平板網(wǎng)架在應用過程中可以承受較高的動載荷，在構(gòu)件規(guī)格化的同時，還能為制造和安裝工作的開展奠定基礎(chǔ)。

一、平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應用形式

（一）網(wǎng)格尺寸的確定

在網(wǎng)格尺寸代銷的確定上，可以對整個網(wǎng)架的經(jīng)濟性產(chǎn)生極大影響，由于網(wǎng)格較大，相應的節(jié)點數(shù)量也會降低，為整個施工工作的開展提供方便，如果網(wǎng)格較小，則會與上述情況剛好相反。另外，如果在房屋建筑之中使用鋼筋混凝土進行屋面設(shè)計，整個網(wǎng)架尺寸不能過大，否則將會引起整個屋面板的重量提升，增加節(jié)點載荷，讓網(wǎng)架的耗鋼量和吊裝難度相應提升。在使用壓型錐板和預制鋁合金等輕型屋面制作方案時，網(wǎng)格尺寸也要盡量增大，這樣可以降低節(jié)點數(shù)量，讓桿件斷面發(fā)揮出更大作用，降低鋼材的使用量?？偠灾?，網(wǎng)格尺寸需要根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)跨度情況和柱網(wǎng)尺寸等數(shù)據(jù)和要求，對整個網(wǎng)架進行綜合設(shè)計，很多時候，這些因素與屋面板的規(guī)格和種類息息相關(guān)，具體表示形式如下：

（1/20-1/6）L2

其中，L2代表網(wǎng)架的短向跨度。

（二）網(wǎng)架高度的確定

為了確保網(wǎng)架高度與應用要求相符，需要以實際工程做對比，選擇合適的高度，一般來說，網(wǎng)架的短向跨度范圍主要集中在1/20到1/10之間，具體大小與下列因素存在直接關(guān)系：首先是屋面荷載，當屋面荷載提升之后，整個網(wǎng)架的撓度數(shù)據(jù)將會全面提升，為了將網(wǎng)架的撓度數(shù)據(jù)保持在L2/200以下，所選擇的網(wǎng)架需要具備一定高度。其次是支撐條件和網(wǎng)架的平面形狀，在一般情況下，整個網(wǎng)架的平面形狀以圓形為主，方形或者是近正方形也會得到應用，此時的網(wǎng)架高度較小，讓整個平面形狀呈現(xiàn)出狹長特點，該種形式的應用要比相同跨度下的正方形網(wǎng)架大很多，相對應的網(wǎng)架高度應該更高。而在邊支撐上，網(wǎng)架高度則應該進一步降低，點支撐同樣也會縮小。再次是起拱，此時，整個網(wǎng)架下?lián)蠈霈F(xiàn)明顯的縮小趨勢，網(wǎng)架高度降低的可能性相應提升。最后是節(jié)點構(gòu)造，在螺栓節(jié)點應用于小跨度網(wǎng)架時，整個網(wǎng)架高度增加，相對應的弦桿內(nèi)力降低，使其與腹桿內(nèi)力差距縮小，實現(xiàn)桿件和零件的有效統(tǒng)一[1]。

（三）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的屋面構(gòu)造

在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)和完善過程中，常見的設(shè)計方案包括兩種類型，一種是有檀方案，另一種是無檀方案。其中，有檀方案主要使用的是角鋼、工型鋼等鋼檀條，該種類型的鋼檀條質(zhì)量較輕，可以將其擱置在網(wǎng)架節(jié)點中的支托上，在其上鋪加裝一個彩鋼板，屬于輕屋面范疇。站在無檀方案角度來說，主要以水泥屋面板、預應力混凝土屋面板等應用為主，屬于重型屋面范疇，在網(wǎng)架節(jié)點的支托固定上，至少需要焊接三個點位，其上鋪保溫材料還要進行防水層設(shè)計。為了將排水問題全面解決，設(shè)計人員可以在屋面上建設(shè)一個1%到4%的坡度，對于一些中小跨度的網(wǎng)架，不需要進行起拱網(wǎng)架安裝，只需要在節(jié)點中設(shè)置小立柱即可，便于后續(xù)屋面找坡工作的開展。當整個網(wǎng)架和屋面的荷載較高時，必須進行網(wǎng)架的起拱操作，設(shè)計應該滿足L2/300。如果是為了在后續(xù)開展找坡而進行起拱設(shè)計，起拱數(shù)量大概為3%，此種情況之下，為了讓后續(xù)施工更加便利，網(wǎng)架中的內(nèi)力變化可被忽略不計。

二、平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式及優(yōu)勢

（一）平面桁架系平板網(wǎng)架

平面桁架系平板網(wǎng)架在結(jié)構(gòu)上主要涉及到兩種類型，一種是兩向交叉的平面桁架，另一種是三向交叉的平面桁架。該種平板網(wǎng)架的特點十分明顯，各個平面桁架均屬于平行弦桁架范疇，上下弦桿和腹桿均處于同一平面之中。另外，在斜腹桿設(shè)計上，主要以拉桿形式為主，豎桿則設(shè)計成壓桿形式，而且在夾角的保持上，斜腹桿和弦桿之間的角度應保持在40°到60°之間，整個節(jié)點構(gòu)造與平面桁架十分相似。

（二）空間桁架系平板網(wǎng)架

人們常見的空間桁架系平板網(wǎng)架，組合體為三角錐、四角錐等組成，屬于真正的空間結(jié)構(gòu)范疇，在制作上要比平面桁架平板網(wǎng)架難度高出很多，受力性方面也得到了提升，常見類型如下：首先是四角錐體系平板網(wǎng)架，該結(jié)構(gòu)之中四角錐主要是按照相應的規(guī)律進行排列組合，上下弦桿均為正方形。除了星形四角錐應用外，整個下弦平面中的四個節(jié)點與上弦網(wǎng)格中的重心一一對應，而下弦網(wǎng)格節(jié)點和四個弦網(wǎng)格節(jié)點分別用斜腹桿連接到一起。其次三角錐體系平板網(wǎng)架，由三角錐組合而成，在該類網(wǎng)架之中，上下弦在平面之中均能形成正三角形，而且正三角形的節(jié)點和上弦平面中的正三角形重心相對，并用三根桿件將其連接到一起[2]。

（三）平板網(wǎng)架的抗震性能

在地震之中，建筑物的屋蓋很容易遭到破壞，其中原因是屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度較低，無法承受強烈震動，而平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應用可以提升抗震效果。首先，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屬于一種高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)，每根桿件相互支撐，承受力明顯上升，與一般的桁架受力狀態(tài)完全不同。其次，網(wǎng)架屋蓋體系涉及到橫縱兩項剛度，數(shù)值較大，平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以將這種剛度差距大問題克服，提升建筑物的抗震效果。由于平板網(wǎng)架具備很強的整體性，在屋頂處可以實現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)的有效支撐，賦予建筑物更高的整體性。

三、結(jié)語：

綜上所述，通過之前國內(nèi)外工程實踐以及科學研究證明，平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向集中在單元化、定型化等方面，在應用是，盡可能選擇一些鋼管球節(jié)點。在網(wǎng)架上面的構(gòu)造上，可以將一些輕型屋面應用其中，如壓型鋼板、鋁合金預制鋼板等等，還要加強網(wǎng)架上弦桿和上下支撐結(jié)構(gòu)的相互作用，實現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

參考文獻：

[1]耿磊.基于ANSYS的平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計程序的開發(fā)與應用[J].工程建設(shè)，2017，49（11）：32-36.

[2]張建媛.強震下某平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)動力彈塑性失效分析[J].河南建材，2016（06）：26.

作者簡介

羅強（1990-），男，甘肅省嘉峪關(guān)市人;

民族：漢 ;

職稱：助理工程師;

學歷：本科;

研究方向：冷彎薄壁輕鋼住房、鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑;