一、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)

（一）結(jié)構(gòu)形式

• 按形狀分類
  • 平板網(wǎng)架：由多個(gè)桿件按照一定規(guī)律連接成的平面網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，空間受力性能好，適用于多種建筑空間，如工業(yè)廠房等。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、受力明確、穩(wěn)定性較好且經(jīng)濟(jì)性良好。例如在一些普通的工業(yè)生產(chǎn)車間的屋頂結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
  • 曲面網(wǎng)架（柱面網(wǎng)殼、球面網(wǎng)殼等）：具有獨(dú)特的曲面形狀，柱面網(wǎng)殼呈柱形曲面，球面網(wǎng)殼為球形曲面。這類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在大跨度建筑中應(yīng)用較多，如大型體育場(chǎng)館、會(huì)展中心等，能夠有效利用空間并提供良好的承載能力和穩(wěn)定性。

（二）節(jié)點(diǎn)連接方式

• 焊接節(jié)點(diǎn)：通常用于鋼筋混凝土網(wǎng)架。焊接可以使節(jié)點(diǎn)連接牢固，但對(duì)焊接工藝要求較高，需要保證焊接質(zhì)量，防止出現(xiàn)焊接缺陷影響結(jié)構(gòu)整體性能。
• 螺栓連接節(jié)點(diǎn)：常用于鋼和鋁合金網(wǎng)架。這種連接方式便于安裝和拆卸，在施工過程中相對(duì)靈活，并且可以在一定程度上調(diào)整桿件的位置和角度，但需要確保螺栓的強(qiáng)度和擰緊程度滿足設(shè)計(jì)要求。

二、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架設(shè)計(jì)原則

（一）功能性原則

• 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)必須滿足使用功能要求。根據(jù)實(shí)際需求，例如建筑空間的大小、形狀、使用用途等，可以選擇不同的網(wǎng)架形式和結(jié)構(gòu)高度。比如在展覽建筑中，需要較大的無柱空間來展示展品，就可能選擇大跨度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)展覽廳的規(guī)模確定合適的結(jié)構(gòu)高度，以保證空間的開闊性和使用的便利性。

（二）經(jīng)濟(jì)性原則

• 在滿足安全性和使用功能的前提下，應(yīng)盡可能地降低造價(jià)。這需要綜合考慮多種因素，如材料的選擇、施工方法、結(jié)構(gòu)形式等。例如，在選擇材料時(shí)，要權(quán)衡材料的強(qiáng)度、耐久性與成本之間的關(guān)系；在確定結(jié)構(gòu)形式時(shí)，要對(duì)比不同形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的用鋼量、施工難度和工期等因素對(duì)造價(jià)的影響。

（三）環(huán)保性原則

• 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少對(duì)環(huán)境的影響，如采用環(huán)保材料、減少能源消耗等。例如，選擇可回收利用的鋼材，在加工制作過程中采用節(jié)能的工藝和設(shè)備等。

三、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架設(shè)計(jì)流程

（一）荷載分析

• 確定作用在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的各種荷載，包括恒荷載（如結(jié)構(gòu)自重、屋面材料重量等）、活荷載（如人員活動(dòng)荷載、雪荷載、風(fēng)荷載等）。不同地區(qū)的氣候條件和建筑使用功能會(huì)影響荷載的取值。例如在北方地區(qū)，雪荷載可能是重要的設(shè)計(jì)荷載之一；而在沿海地區(qū)，風(fēng)荷載的取值就需要重點(diǎn)考慮。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

• 內(nèi)力分析：利用有限元分析法等手段，將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)離散化為有限個(gè)單元，通過數(shù)學(xué)方法求解結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力（軸力、剪力、彎矩等）分布情況。這種方法能夠較為精確地分析結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。此外，也可以采用近似計(jì)算法，利用經(jīng)驗(yàn)公式和簡化模型對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速估算，但這種方法精度相對(duì)有限。
• 變形計(jì)算：計(jì)算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形情況，如撓度等。變形過大可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用和美觀，因此需要控制在允許范圍內(nèi)。
• 穩(wěn)定性分析：由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是空間桿系結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性分析至關(guān)重要。要確保結(jié)構(gòu)在各種荷載組合作用下不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，如整體失穩(wěn)或局部失穩(wěn)。

（三）桿件設(shè)計(jì)

• 根據(jù)內(nèi)力分析結(jié)果確定桿件的截面尺寸。需要考慮桿件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性等要求。例如，對(duì)于受壓桿件，要防止其發(fā)生屈曲失穩(wěn)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇合適的截面形狀（如圓形、方形等）和尺寸，同時(shí)還要考慮桿件的長細(xì)比限制等因素。

（四）節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

• 節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中桿件連接的關(guān)鍵部位。要根據(jù)桿件的連接方式（焊接或螺栓連接）進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，確保節(jié)點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。在設(shè)計(jì)過程中，需要滿足相關(guān)規(guī)范的要求，如抗震規(guī)范中對(duì)于梁柱連接節(jié)點(diǎn)的極限承載力驗(yàn)算等要求。如果節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)不合理，可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在荷載作用下節(jié)點(diǎn)首先破壞，從而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。

四、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架設(shè)計(jì)相關(guān)軟件

• SFCAD：可用于常規(guī)網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在一些基礎(chǔ)網(wǎng)架設(shè)計(jì)項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛。例如在小型工業(yè)廠房或一般性建筑的網(wǎng)架設(shè)計(jì)中，可以利用SFCAD進(jìn)行建模、分析和設(shè)計(jì)。
• MST軟件：也是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用軟件之一，能夠?qū)W(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行較為精確的分析和設(shè)計(jì)。不同的軟件在功能上可能有所側(cè)重，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)具體項(xiàng)目需求和自身使用習(xí)慣選擇合適的軟件。

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