网架结构在冶金建筑中应用的进展

周伟强

摘 要：本文根据冶金工业部门设计建设的一些大、中型工业厂房采用空间网架结构的实践，论述了支承结构为排框架体系、具有繁重工作制的重型桥式吊车作用于排架柱、带有采光通风天窗和连接有抗风墙架结构等对网架设计的特殊要求，考虑多种工况组合时网架一排架的实用设计方法，以及竖向网架作为大开间墙体承重结构的应用，回顾了近五年间网架结构应用于冶金工厂中的进展。

关键词：网架结构；冶金建筑；应用；进展

1 网架结构应用特点分析

①网架结构的刚度大，整体性好，抗震能力强。网架结构是由很多杆件从两个或几个方向有规律地组成的高次超静定空间结构，由于杆件之间的相互支持作用，它改变了平面桁架受力体系，能承受来自各方的荷载，其刚度大、整体性好、抗震能力强。而且能够承受由于地基不均匀沉降所带来的不利影响，自动调节杆件内力，从而保持结构安全；②网架结构的自重轻，节约钢材。钢管网架用钢量一般为20kg/m2左右，而跨度在100m左右的网架用钢量为65kg/m2。随着选材的不同，百米跨度的网架结构用料量也可以大幅度降低，相应也减轻了屋面荷载；③网架结构适应于各种平面形式的建筑。网架结构的适应性大，既适用于中小跨度的建筑，也适用于大跨度的房屋，从建筑物平面形式来说，它适于矩形、圆形、扇形及各种多边形的平面建筑形式；④网架结构取材方便。网架结构一般取材于Q235或Q345钢，杆件截面形式多采用钢管或型钢，有钢板节点网架、螺杆球节点网架、支座节点网架、焊接球节点网架多种节点网架形式，取材方便，方便施工；⑤网架结构适宜于工厂化生产。由于网架结构的杆件或部件规格划一，适应工厂化生产，从而为加快工程进度提供了有利条件和保证。

2 空间网架结构发展对策及今后研究方向

2.1 空间网架结构发展对策分析

①网架结构的设计技术参数与工程实际应相符合。在实际工作中，往往忽视空调机、风管、空调水、消防等设施引起的荷载，等到网架安装时，或是设备、装修施工时，问题才充分暴露出来，导致设备安装、吊顶装修不得不屈同网架结构，从而给室内装修空间利用带来诸多麻烦，影响最终效果；②网架结构的室内精装修方案应先于网架结构设计。网架结构的室内精装方案是建筑设计院做的初步方案，在实施前，建设方应重视请装修设计单位预先进行精装修方案的设计，以避免在精装修阶段增加网架结构设计未考虑到的荷载，实施时产生设计与装修的矛盾，导致精装修屈同于网架结构设计，使精装修难以实现预定目标；③网架结构的安装方法應体现在合同中。网架结构的安装方法在合同中往往留下伏笔，当进现场作业时，碰到的第一个问题是施工组织设计，涉及到的重要问题之一是安装方法的采用，从而也就涉及到施工费用问题，导致甲方不得不让步于安装单位，增加不必增加的费用，以保证网架的安装进度。

2.2 空间网架结构今后研究方向

随着我国经济实力的增强，空间网架结构科研工作的深入，各种计算手段的丰富，我国今后空间网架结构的发展呈现以下趋势：①结构形式多样化，空间网架结构多姿多彩。近年来兴建的大型公共建筑大多都采用了钢管杆件直接汇交的管桁网架结构，它的外形丰富、结构轻巧，传力简捷、制作安装方便、经济效果好，正在引起日益广泛的重视和应用；②现代预应力技术的引入使空间网架结构更具活力。在大跨度空间网架结构中引入现代预应力技术，使结构体形更为丰富的同时，也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示。目前许多高校对涉及索托结构，索网结构等以高强钢索与钢材为主承重结构的预应力钢结构新体系正在进行理论研究，积极准备工程实践，可以预期新型的预应力大跨空间网架钢结构在将来必将有广阔的发展空间；③结构新材料的应用进一步推动空间网架结构的发展。在普通碳素钢获得大量应用的同时，不锈钢、铝合金、膜材也在许多大跨度网架建筑中获得了应用，国际上已有许多专业生产公司建成了较多的铝合金结构。我国的相关科研院所和企业也已经开始进行基础性研究和工程实践，积极进行产品研制、开发，并进行了一些工程实践，取得了较好的技术经济效果；④计算技术的进步为空间网架结构的发展创造了有利条件。当前已经研发出一些网架分析软件，一般这些软件都具有完善的前后处理功能，可在计算机上进行复杂的空间网格结构设计，随着研究的深入，软件程序在功能上将更趋完善，涵盖面也将会不断扩展；⑤产、学、研紧密结合是推动空间网架结构发展的源动力。从20年来网架生产企业的发展过程可以看出坚持产、学、研相结合是企业兴旺发达的重要保证。未来产、学、研一体化的更加紧密结合将可以使得企业最便捷地将科研成果转化为生产力，以最新技术促进产品质量的提高，加速产品更新换代，增强在市场竞争中的优势。

3 结语

空间网架结构今后发展的一个重要趋势就是大跨度空间网架结构，大跨空间网架结构也是衡量我国建筑科技水平的重要标志之一，我国当前针对于大跨度空间网架结构所涉及需要的新体系、新技术、新材料还存在很大欠缺，有待进一步研究和完善，以更充分的体现大跨度空间网架结构的先进性、经济性与合理性，最终促使我国空间钢结构积极、健康地发展，更好的为我国经济建筑服务。

参考文献：

[1]董石麟.预应力大跨空间钢结构的应用与展望[J].浙江建筑，2002（15）：20-22.

[2]陆赐麟.积极、健康地推广应用钢结构及其新技术[J].建筑结构，2002（23）：31-33.