網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛的一種類型,大中小跨度均適用。通常稱的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)即平板型網(wǎng)架。它是針對曲面型網(wǎng)架即網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)而言的。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有單層、雙層及多層三類。最常用的是雙層,很少用單層,當(dāng)跨度較大時(如達到100米)可采用三層網(wǎng)架。由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較其他空間結(jié)構(gòu)具有獨特優(yōu)點,在我國應(yīng)用最早,到目前為止應(yīng)用也最廣最多,其速度發(fā)展之快、規(guī)模之大、數(shù)量之多,堪稱世界“網(wǎng)架大國”。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展始于20世紀60年代,開始在上海首先建成了鋼板節(jié)點的網(wǎng)架,緊跟著1965年我研究成功焊接空心球節(jié)點網(wǎng)架。由于焊接空心球節(jié)點簡單易行,優(yōu)點很多,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)很快在我國推廣起來,又經(jīng)過一段時間螺栓球節(jié)點網(wǎng)架出現(xiàn)了。這兩種節(jié)點各有優(yōu)點,并駕齊驅(qū)都得到廣泛采用。
網(wǎng)架形式在我國《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工規(guī)程》中規(guī)定有13種,根據(jù)跨度、平面形狀及用途不同而采用不同形式的網(wǎng)架。對方形或矩形平面最常用的為正放四角錐、正放抽空四角錐及斜放四角錐網(wǎng)架,有時也采用兩向正交正放及兩向正交斜放網(wǎng)架;對圓形或六邊形平面,常用三向、三角錐及抽空三角錐網(wǎng)架。其他兩向斜交斜放、棋盤形、星形四角錐、蜂窩形等網(wǎng)架不常采用,對平面為狹長形時采用單向折線形較為經(jīng)濟合理。
除雙層網(wǎng)架外三層網(wǎng)架在大跨度中也得到較多應(yīng)用。三層網(wǎng)架具有剛度好、內(nèi)力分部均勻,且降低內(nèi)力峰值、桿件短及網(wǎng)格小等優(yōu)點,首都機場四機位機庫、長沙黃花機場機庫及江西貴溪電廠干煤棚都采用三層網(wǎng)架。雙層網(wǎng)架上弦用混凝土板代替,并以組合節(jié)點代替上弦節(jié)點則形成組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu),在我國現(xiàn)已建成多幢建筑。
在網(wǎng)架工程中首先是網(wǎng)架的設(shè)計,過去網(wǎng)架計算根據(jù)跨度大小、網(wǎng)架類型及工程要求采用精確計算方法(空間桁架位移法)或簡化計算方法(如差分法、擬夾層板法及假想彎矩法等)進行內(nèi)力和位移計算,簡化計算方法也曾出版過一些表格供查表計算。后來由于計算機迅速發(fā)展,電算技術(shù)力量壯大,基本上都用精確法而不用近似法。電算不但可進行理論分析還可進行優(yōu)化及施工圖的繪制。電算軟件的應(yīng)用已普及到全國各個單位。如今浙江大學(xué)、同濟大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)等最優(yōu)秀的軟件也相繼出臺。
有了較好的設(shè)計后網(wǎng)架的施工很重要。網(wǎng)架施工結(jié)合我國具體情況采用許多土辦法以及土洋結(jié)合辦法,螺栓球節(jié)點網(wǎng)架多采用高空散裝法(滿堂紅腳手架),而焊接球節(jié)點網(wǎng)架多采用人工絞盤的拔桿整體吊裝法,中小跨度可采用2~4根拔桿,較大跨度可采用13根拔桿,上海虹口體育館用了17根拔桿,而秦俑博物館二號館用了多達27根拔桿,都是用人工絞的,這些土辦法既省力又平穩(wěn),施工費用低廉,符合我國國情。其他吊裝方法我國多年來總結(jié)出較成熟的有7種,已在規(guī)范中采納:高空散裝法——采用小拼單元或桿件直接在高空拼裝;分條或分塊安裝法——將網(wǎng)架分成條單元或塊單元在高空連成整體;滑移法——有單條滑移、逐步累積滑移及滑架法;整體吊裝法——采用單根或多根拔桿起吊,也可采用一臺或多臺起重機起吊;整體提升法——在結(jié)構(gòu)上安裝提升設(shè)備提升網(wǎng)架,也可在進行柱滑模施工同時提升網(wǎng)架,此時結(jié)構(gòu)可作為操作平臺;整體頂升法;整體折升法——類似國際上著名的攀達穹頂法(Pantadome)。
在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程中網(wǎng)架的節(jié)點是最關(guān)鍵的部件,網(wǎng)架能否推廣應(yīng)用主要依靠使用何種節(jié)點。我國最常用的節(jié)點是焊接空心球節(jié)點和螺栓球節(jié)點,其他如板節(jié)點雖在規(guī)范中已納用,但實際工程中用得不多;相貫節(jié)點在網(wǎng)架中不太適宜,適用于三角形空間桁架。我國已建成各種形式的網(wǎng)架數(shù)千座,有許多值得一提的典型網(wǎng)架工程,工業(yè)廠房、飛機庫、候機廳、車站等類型中代表性工程包括:一汽大眾PQ35項目總裝車間、云南省玉溪卷煙廠、首都機場四機位維修庫、首都機場T3A航站樓、沈陽博覽中心等都是較成功的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程,并在一定程度上推動了我國網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程的技術(shù)進步。