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W(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。