網架結構在冶金建筑中應用的進展

周偉強

摘 要：本文根據冶金工業部門設計建設的一些大、中型工業廠房采用空間網架結構的實踐，論述了支承結構為排框架體系、具有繁重工作制的重型橋式吊車作用于排架柱、帶有采光通風天窗和連接有抗風墻架結構等對網架設計的特殊要求，考慮多種工況組合時網架一排架的實用設計方法，以及豎向網架作為大開間墻體承重結構的應用，回顧了近五年間網架結構應用于冶金工廠中的進展。

關鍵詞：網架結構；冶金建筑；應用；進展

1 網架結構應用特點分析

①網架結構的剛度大，整體性好，抗震能力強。網架結構是由很多桿件從兩個或幾個方向有規律地組成的高次超靜定空間結構，由于桿件之間的相互支持作用，它改變了平面桁架受力體系，能承受來自各方的荷載，其剛度大、整體性好、抗震能力強。而且能夠承受由于地基不均勻沉降所帶來的不利影響，自動調節桿件內力，從而保持結構安全；②網架結構的自重輕，節約鋼材。鋼管網架用鋼量一般為20kg/m2左右，而跨度在100m左右的網架用鋼量為65kg/m2。隨著選材的不同，百米跨度的網架結構用料量也可以大幅度降低，相應也減輕了屋面荷載；③網架結構適應于各種平面形式的建筑。網架結構的適應性大，既適用于中小跨度的建筑，也適用于大跨度的房屋，從建筑物平面形式來說，它適于矩形、圓形、扇形及各種多邊形的平面建筑形式；④網架結構取材方便。網架結構一般取材于Q235或Q345鋼，桿件截面形式多采用鋼管或型鋼，有鋼板節點網架、螺桿球節點網架、支座節點網架、焊接球節點網架多種節點網架形式，取材方便，方便施工；⑤網架結構適宜于工廠化生產。由于網架結構的桿件或部件規格劃一，適應工廠化生產，從而為加快工程進度提供了有利條件和保證。

2 空間網架結構發展對策及今后研究方向

2.1 空間網架結構發展對策分析

①網架結構的設計技術參數與工程實際應相符合。在實際工作中，往往忽視空調機、風管、空調水、消防等設施引起的荷載，等到網架安裝時，或是設備、裝修施工時，問題才充分暴露出來，導致設備安裝、吊頂裝修不得不屈同網架結構，從而給室內裝修空間利用帶來諸多麻煩，影響最終效果；②網架結構的室內精裝修方案應先于網架結構設計。網架結構的室內精裝方案是建筑設計院做的初步方案，在實施前，建設方應重視請裝修設計單位預先進行精裝修方案的設計，以避免在精裝修階段增加網架結構設計未考慮到的荷載，實施時產生設計與裝修的矛盾，導致精裝修屈同于網架結構設計，使精裝修難以實現預定目標；③網架結構的安裝方法應體現在合同中。網架結構的安裝方法在合同中往往留下伏筆，當進現場作業時，碰到的第一個問題是施工組織設計，涉及到的重要問題之一是安裝方法的采用，從而也就涉及到施工費用問題，導致甲方不得不讓步于安裝單位，增加不必增加的費用，以保證網架的安裝進度。

2.2 空間網架結構今后研究方向

隨著我國經濟實力的增強，空間網架結構科研工作的深入，各種計算手段的豐富，我國今后空間網架結構的發展呈現以下趨勢：①結構形式多樣化，空間網架結構多姿多彩。近年來興建的大型公共建筑大多都采用了鋼管桿件直接匯交的管桁網架結構，它的外形豐富、結構輕巧，傳力簡捷、制作安裝方便、經濟效果好，正在引起日益廣泛的重視和應用；②現代預應力技術的引入使空間網架結構更具活力。在大跨度空間網架結構中引入現代預應力技術，使結構體形更為豐富的同時，也使其先進性、合理性、經濟性得到充分展示。目前許多高校對涉及索托結構，索網結構等以高強鋼索與鋼材為主承重結構的預應力鋼結構新體系正在進行理論研究，積極準備工程實踐，可以預期新型的預應力大跨空間網架鋼結構在將來必將有廣闊的發展空間；③結構新材料的應用進一步推動空間網架結構的發展。在普通碳素鋼獲得大量應用的同時，不銹鋼、鋁合金、膜材也在許多大跨度網架建筑中獲得了應用，國際上已有許多專業生產公司建成了較多的鋁合金結構。我國的相關科研院所和企業也已經開始進行基礎性研究和工程實踐，積極進行產品研制、開發，并進行了一些工程實踐，取得了較好的技術經濟效果；④計算技術的進步為空間網架結構的發展創造了有利條件。當前已經研發出一些網架分析軟件，一般這些軟件都具有完善的前后處理功能，可在計算機上進行復雜的空間網格結構設計，隨著研究的深入，軟件程序在功能上將更趨完善，涵蓋面也將會不斷擴展；⑤產、學、研緊密結合是推動空間網架結構發展的源動力。從20年來網架生產企業的發展過程可以看出堅持產、學、研相結合是企業興旺發達的重要保證。未來產、學、研一體化的更加緊密結合將可以使得企業最便捷地將科研成果轉化為生產力，以最新技術促進產品質量的提高，加速產品更新換代，增強在市場競爭中的優勢。

3 結語

空間網架結構今后發展的一個重要趨勢就是大跨度空間網架結構，大跨空間網架結構也是衡量我國建筑科技水平的重要標志之一，我國當前針對于大跨度空間網架結構所涉及需要的新體系、新技術、新材料還存在很大欠缺，有待進一步研究和完善，以更充分的體現大跨度空間網架結構的先進性、經濟性與合理性，最終促使我國空間鋼結構積極、健康地發展，更好的為我國經濟建筑服務。

參考文獻：

[1]董石麟.預應力大跨空間鋼結構的應用與展望[J].浙江建筑，2002（15）：20-22.

[2]陸賜麟.積極、健康地推廣應用鋼結構及其新技術[J].建筑結構，2002（23）：31-33.