試論鋼網架結構設計方法及其優化措施

郭愛芳

摘要：由于目前我國建筑行業是一個處于穩步快速上升的發展階段，因此各項先進技術設備都能夠得到充分推廣和廣泛應用，這其中鋼網架主結構所能夠覆蓋的應用領域較大，受力也很合理，能比較好的符合現代人們對當前建筑工程結構設計技術水平的提高需求。本文基于對鋼網架結構類型選擇，以及鋼網架結構的優化設計技術要點進行分析，從而進一步研究提出各種優化設計措施，以此來有效推動我國當前建筑工程結構設計水平的不斷提高發展。

關鍵詞：鋼網架結構;設計方法;優化措施

一、引言

網架結構作為當前建筑行業中一種主要的應用形式，主要是通過多根桿件以及節點構成的網格形式，這樣能夠更加有效地完成內力的傳導，使其空間呈現更加的合理。除此之外，鋼網架結構還具有結構通透、造型美觀多變等優勢，現已廣泛應用于大型公共建筑和各類場館。此結構由于本身的節點較多，以及在施工過程中需要大量的桿件，會占用較大的施工場地。但是隨著科技的不斷進步，對鋼網架結構的設計也在逐步優化，設計師也在最大化發揮自己的才智，根據工程的實際建設需求進行量身定做。

二、鋼網架結構類型的選擇

鋼網架主體結構相對而言較為復雜，在對建筑鋼結構各種類型材料進行正確選擇時，首先必須要充分考慮到具體使用載荷的需求，每種受力結構的具體受力特點不同，所能承受的具體荷載也可能有較大的變化。在網架設計的初始施工階段時，就應當充分考慮網架主體結構受到各種外力的影響情況，以便最大化地充分發揮支承結構在網架的實際施工使用中的效能。結構設計首先考慮的因素是網架結構的穩定性和受力性能，根據建筑工程建設的實際使用需要選擇與之相對應的鋼結構類型，從而更好地能夠保證各種鋼結構網架在實際使用的過程中不會輕易出現嚴重的結構變形。在現階段，鋼網架結構應用的單元類型主要有三角錐與四角錐兩種，因為這兩種錐體有較強的幾何穩定性。同時，在進行鋼網架結構類型選擇時，應當提前準備多種方案供客戶篩選，要同時考慮到材料的使用數量和機械設備選擇，從而才能制定出更加優化的設計方案。

三、鋼網架結構設計要點分析

3.1結構節點設計的主要原則

節點作為鋼網架結構中的重要組成部分，在整個結構中起到至關重要的承載作用。因為力是通過節點進行傳導的，因此在設計的過程中，一定要科學利用節點的性能，讓網架的結構設計更加合理，并且還要將安裝便利、經濟效益等這些問題考慮在內，從多角度出發，使其整個設計方案更加完善。在具體設計的過程中，無論是一類節點一定要按照受力的大小以及構造要求進行準確的計算，滿足相應規范的要求，從而更好的保證工程的建設品質。支座節點在具體的設計中，需要考慮選型及造價因素。

3.2鋼網架結構設計要點

鋼網架結構設計的重要原則是科學計算承重，它屬于空間桿系結構，具有三維受力的高次超靜定結構特點，能承受各方向桿的作用，即使一根桿失效，僅少一次超靜定次數，內力可重分布，網架整不會失效，具有極高的安全儲備。網架中的上弦、下弦、腹桿工作時互為支撐，共同受力，因此它在受力方面具有優勢，并具有良好的抗震性，由于網架只能在球節點承受外部荷載，因此桿件主要承受軸向拉力以及壓力，能充分發揮材料的強度，內力不同，桿件規格不同，一遍節省鋼材。在對鋼網架結構設計時，需要對所有構件準確核算，在保證結構強度，穩定的基礎之上，再對構件進行必要的優化。根據建筑的實際應用對承重構件進行合理的設計，依據建筑結構的承重特點，制定科學的設計方案。

3.3鋼網架結構桿件設計原則

網架結構是當前我國建筑工程常用一種新型屋面結構形式，它具有前期建設施工時間短、資金投入少的優點。當前網架結構構件主要以Q235與Q355兩種鋼材材料為主，這兩種材質采購方便能更好地體現網架結構的受力特點，能夠更好地便于工地進行材料拼接、焊接等工藝，是當前我國鋼材市場較為常見的兩種鋼材。由于桿件采用圓鋼管，所以具有更好的受力特性和易加工性，網架節點也能采用更加簡便的螺栓球或焊接球。

四、網架結構屋面排水設計及優化

4.1網架變高度

網架屋面的排水設計是非常重要的一項內容，因為網架屋面的匯水面積較大，對這樣的建筑需要進行科學排水統籌。網架屋面的排水設計可以通過網架上弦結構高度的變化來找排水坡度，這樣網架屋脊處矢高大，天溝處矢高小，既能滿足排水坡度又能讓網架受力跟合理。

4.2整個網架起拱

采用網架起拱的方式能夠加速排水效果，使其屋面的排水速度更加流暢。這種方法的原理是讓網架的上下弦桿始終保持平行，然后將網架從跨中進行抬高，使其中間部分呈現拱起的狀態，這樣能夠獲得更好的下部使用空間，但是由于起拱的原因也會導致支座水平剪力的增加。

4.3網架結構優化設計

不同類型的鋼網架結構對其使用的要求是不一樣的，并且同一個項目由于選擇不同的基礎單元用鋼量也不同。與此同時，網架跨度也會直接影響整個網架的厚度和網格的尺寸，因此，如果進行網架結構優化設計必須要遵守網架計算準則，采用網架數學結構規劃法和網架系統替換設計法等方法進行一系列的優化和對比，通過不同的優化方法更全面的考慮整個網架的結構特征和參數，同時也可以根據網架的設計經驗對優化方案進行調整，使其更加完善。

增加網架結構使用周期的措施

網架結構的運用具有十分廣闊的使用空間，但是因為材料本身的原因，導致經常性的產生銹蝕等問題的出現，如果對此問題不加以重視，產使其銹蝕面積不斷擴大，最終對整個結構產生安全隱患。因此，在設計師進行結構設計時，應當根據當地的自然氣候和地理特征等因素考慮合適防腐做法，從源頭上降低網架生銹的問題，才能延長網架結構的使用壽命。

總結

綜上所述，通過本次淺談針對鋼網架結構設計優化方法及其處理措施進行分析，認識了解到目前鋼網架結構的主要設計類型，以及針對鋼網架結構設計所用材料及其它需要特別注意的設計要點進行分析，并提出有關鋼網架結構設計的具體優化處理措施。我們相信在建筑設計專業人員與施工技術人員雙方的共同努力之下，鋼網架結構的優化設計工作會更好地服務于整個國家的建筑工程事業。

參考文獻：

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[2]賽福鼎·乃吉木.試論鋼網架結構設計方法及其優化措施[J].科技創新與應用，2017（04）：250。

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