網架
關注創建者：時光易逝 創建時間：2021-03-12
網架的視頻教程
網架設計之SFCAD-第一節基本理論
近期與網架大拿合作，推出一系列如何進行網架設計的視頻，視頻從簡單概念入手，讓小白們如何快速掌握網架設計要領 第一節，從網架理論入手，詳細介紹網架構造基本介紹、規定、設計依據、設計原則及設計中注意事項等
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網架的實例教程
網架拼裝的關鍵，是控制好網架框架軸線支座的尺寸（要預放焊接收縮量）和起拱要求。
網架焊接主要是球體與鋼管的焊接。一般采用等強度對接焊，為安全起見，在對焊處增焊6～8mm的貼角焊縫。管壁厚度大于4mm的焊件，接口宜作成坡口。為使對接焊縫均勻和鋼管長度稍可調整，可加用套管。拼裝時先裝上、下弦桿，后裝斜腹桿，待兩榀桁架間的鋼管全部放入并矯正后，再逐根焊接鋼管。
2）網架吊裝
這類中、小型網架多用四臺履帶式起垂機（或汽車式、輪胎式起重機）抬吊，亦有用倆臺履帶式起重機或一根撥桿吊裝的。
如網架重量較小，或四臺起重機的起重量都滿足要求時，宜將四臺起重機布置在網架倆側，這樣只要四臺起重機同時回轉即完成網架空中移位的要求，多機抬吊的關鍵是各臺起重機的起吊速度一致，否則有的起重機會超負荷，網架受扭，焊縫開裂。為此，起吊前要測最各臺起重機的起吊速度，以便起吊時掌握。
當網架抬吊到比柱頂標高高出750px左右時，進行空中移位，將網架移至柱頂以上。網架落位時，為使網架制作中線準確地與柱頂中線吻合，事先在網架四角各拴一根鋼絲繩，利用倒鏈進行對線就位。
2、拔桿提升法
球節點的大型鋼管網架的安裝，我國目前多用拔桿提升法。用此法施工時，網架先在地面上錯位拼裝，然后用多根獨腳拔桿將網架整體提升到柱頂以上，空中移位，落位安裝。
（1）空中移位原理
空中移位是此法的關鍵。空中移位是利用每根拔桿兩側起重滑輪組中的水平力不等而使網架水平移動。
網架在空中移位時，要求至少有兩根以上的拔桿吊住網架，且其同一側的起重滑輪組不動，因此，在網架空中移位時只平移而不傾斜。由于同一側滑輪組不動，所以網架除平移外，還產生可以控制圓周運動，而使網架產生少許的下降。網架空中移位的方向，與拔桿的布置有關。
展開 安裝前先在地面上對網架進行錯位拼裝作業（即拼裝位置與安裝軸線錯開一定距離，以避開柱子的位置）。然后用多臺起重機（多為履帶式起重機或汽車式起重機）將拼裝好的網架整體提升到柱頂以上，在空中移位后落下就位固定。
為防止網架整體提升時與柱子相碰，錯開的距離取決于網架提升過程中網架與柱子或柱子牛腿之間的凈距，一般不得小于10～l125px，同時要考慮網架拼裝的方便和空中移位時起重機工作的方便。需要時可與設計單位協商，將網架的部分邊緣桿件留待網架提升后再焊接，或變更部分影響網架提升的柱子牛腿。
鋼網架在金屬結構廠加工之后，將單件拼成小單元的平面桁架或立體桁架運到工地，工地拼裝即在拼裝位置將小單元桁架拼成整個網架。網架拼裝的關鍵，是控制好網架框架軸線支座的尺寸（要預放焊接收縮量）和起拱要求。
網架焊接主要是球體與鋼管的焊接。一般采用等強度對接焊，為安全起見，在對焊處增焊6～8mm的貼角焊縫。管壁厚度大于4mm的焊件，接口宜作成坡口。為使對接焊縫均勻和鋼管長度稍可調整，可加用套管。拼裝時先裝上、下弦桿，后裝斜腹桿，待兩榀桁架間的鋼管全部放入并矯正后，再逐根焊接鋼管。
2.2.2 拔桿提升法
球節點的大型鋼管網架的安裝，我國目前多用拔桿提升法。用此法施工時，網架先在地面上錯位拼裝，然后用多根獨腳拔桿將網架整體提升到柱頂以上，空中移位，落位安裝。
（1）空中移位原理
空中移位是此法的關鍵。空中移位是利用每根拔桿兩側起重滑輪組中的水平力不等而使網架水平移動。
網架在空中移位時，要求至少有兩根以上的拔桿吊住網架，且其同一側的起重滑輪組不動，因此，在網架空中移位時只平移而不傾斜。由于同一側滑輪組不動，所以網架除平移外，還產生可以控制圓周運動，而使網架產生少許的下降。網架空中移位的方向，與拔桿的布置有關。
展開 作者丨楊勇
單位丨中建五局三公司鋼結構事業部
前言
鋼結構事業部成立至今累計完成網架結構項目約50萬平方，積累了豐富的網架深化及施工經驗，本文基于這些實際案例，介紹網架結構深化設計的內容和要點。
株洲神農文化藝術中心網架——神農文化藝術中心由外墻以及屋蓋鋼網殼形成空間造型，內部為四層混凝土樓層結構。網殼最大投影面積約90m×87m，地上高度24m，整個網殼工程由2139個焊接球和6400余件鋼管組成，鋼結構總用鋼量約3000噸。
株洲大劇院網架
贛州家居特色小鎮展覽館屋面網架——一棟鋼框架+屋面網架的展館建筑，整個建筑呈橢圓形，造型新穎；屋面網架為雙層+局部三層網架，屋蓋中間位置有突起造型；網架用鋼量約1300噸。
贛州家居特色小鎮展覽館屋面網架
常德煙廠易地技術改造項目屋面網架——屋面網架由預處理車間等三個單體共16個分區組成，結構形式為正放四角錐平板網架；網架下部結構為混凝土框架；建筑總用鋼量約4500噸，面積約13萬平方米。
常德煙廠易地技術改造項目屋面網架（加料切烘區）
郴州煙廠易地技術改造項目屋面網架——郴州卷煙廠易地技術改造項目聯合工房鋼結構按結構分區分為A1、A2、A3、B1四個區，主要柱距7.5m，主要跨度有30m、36m，屋面網架用鋼量約2600噸，面積約6萬平方米。
郴州煙廠易地技術改造項目屋面網架
郴州煙葉復烤廠屋面網架——建筑整體由屋面網架和下部混凝土支承結構組成，結構形式為正放四角錐平板網架，屋面設有通風氣樓，網架用鋼量約2100噸，面積約5萬平方米。
郴州煙葉復烤廠項目屋面網架
北汽濱州制造中心屋面網架——濱州經濟開發區北汽海納川零部件廠房位于山東省濱州市濱州經濟技術開發區。
展開 在空間曲面網架結構設計前期方案階段，建筑專業調動曲面形狀、邊界之類的參數是很常見的，同時結構設計師可能也需要針對不同的網格尺寸，布置形式等參數進行結構優化。此時如果采用常規的網架建模手段，可以說就很費時費力了。
本文分享一種在犀牛Grasshopper中較為常見的網架參數化建模的方式，基于此種方式，可以迅速根據建筑提供的曲面生成網架線模型，然后一鍵導入諸如3d3s，mst等網架設計軟件中進行快速設計。
為方便敘述，第一步，我們先在gh中通過Interpolate的方式生成一根樣條曲線，再通過Extrude建立起一個空間曲面，如圖所示。
第二步，設置空間曲面在uv方向的劃分數量，并用mesh surface電池將曲面切分成mesh,然后face boundaries 電池提取mesh的邊界，即可得到網架上弦線。
第三步，利用face normals 電池得到第二步中mesh的中心點和法向供下一步使用，需要注意的是這個地方有的mesh法向并不是朝下，不利于我們下一步操作，所以利用gh中一些數學運算的電池，使法向量中所有與z向夾角大于90度的向量反向。
第四步，利用move電池，將第三步中得到的形心沿著正確的法向量方向移動網架的厚度距離，即可得到下弦點。然后對下弦點進行shift list操作，再進行連線，即可完成一個方向的下弦桿連線。對下弦點進行flip matrix操作，再重復shift list和連線操作，即可完成另一個方向的下弦桿連線操作。
第五步，提取第二步中生成的上弦節點，與第四步中生成的下弦節點連接，即可生成腹桿，至此參數化網架線模型生成完畢。
接下來為方便導入計算軟件計算，可以在bake的時候分別將上弦、下弦和腹桿設置成不同的圖層，以方便下一步操作。
展開 網架或桁架結構的支座分為上弦支承和下弦支承兩種形式。當網架結構采用上弦支承時，由于構造原因，支座牛腿容易與網架腹桿發生碰撞，設計時需要考慮該因素，并相應調整網架布置或牛腿尺寸。碰撞如圖所示。
由于網架腹桿軸線多為空間直線，難以通過二維放樣確定其碰撞關系。作者在實際工作中利用grasshopper強大的參數化三維建模能力，進行了網架上弦支承支座的碰撞檢查，并以此確定網架和牛腿幾何尺寸的精確設計。以下對主要思路及主要的電池進行講解說明。
首先確定想要達到的效果，即輸入支座牛腿中心點、支座尺寸、支座轉角、支座高度、腹桿中心線幾何信息和腹桿尺寸，通過gh建模運算，自動判斷腹桿與牛腿是否碰撞，如若碰撞，則輸出互相侵入的尺寸，以方便調整牛腿或網架。輸入數據如圖所示：
首先，根據牛腿邊長，支座點，支座高度可以在gh中生成支座平面，這一步需要進行一些簡單的數學運算，并利用4SurfPt電池生成平面。電池及生成的效果如圖所示。
然后利用pipe電池，可以輕易地建出腹桿。
接下來利用BBX（Brep和Brep相交）電池，可以求得腹桿和支座平面的布爾運算結果。如果二者發生了碰撞，則會返回曲線。如上圖所示，返回2條曲線。由于圓管和平面相交，必然會返回一條圓錐曲線，對于相交位置在牛腿的一條邊上的情況，可以求得曲線端點（Endpoints電池）的中點與曲線的距離，作為侵入深度，如果需要對牛腿進行切削，則在此基礎上考慮一定的施工間隙即可。對于相交位置剛好在牛腿角部的情況，可以求得交點分別與角點的距離，以及角點與曲線中點的距離，以指導牛腿的設計。
關注公眾號“建筑結構參數化”并后臺回復“支座碰撞檢查”可獲取完整電池文件.
關注公眾號“建筑結構參數化”并后臺回復“支座碰撞檢查”可獲取完整電池文件.
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網架的最新內容
適用人群與應用場景
該案例適用于以下人群：
從事網架與空間結構建模分析的工程師；
ANSYS APDL 用戶，希望學習參數化建模與自動出圖技術；
需要快速驗證網殼結構模態與剛度特性的技術人員。
應用場景包括結構方案對比、模態研究、參數優化及結構穩定性分析等。
1.6.
該案例在結構分析效率與可擴展性之間取得了良好平衡，非常適合用于快速驗證方案可行性、分析網殼整體穩定性或作為網架結構研究的初始模型。
1.4. 適用人群與應用場景
該案例適用于以下人員與場景：
從事空間結構與網殼結構仿真的工程師；
ANSYS APDL 初學者及進階用戶，學習參數化建模方法；
需要快速建立網殼或網架模型進行屈曲與穩定性分析的技術人員。
層及以上的重力荷載代表值之比應大于樓層最小地震剪力系數【4.2.3】，即
8度和9度時建造于III、IV類場地，采用箱基、剛性較好的筏基和樁箱、樁筏聯合基礎的鋼筋混凝土高層消能減震結構，當結構基本自振周期處于特征周期的1.2倍～5倍范圍時，若計入地基與結構動力相互作用的影響，對剛性地基假定計算的水平地震剪力可根據高寬比進行折減，其層間變形可按折減后的樓層剪力計算【4.2.5】；
豎向地震作用應根據是否歸屬于9度高層消能減震結構、平板型網架屋蓋和跨度大于
混凝土樓面為鋼筋網架，其結構形式為U形梁上法蘭，采用鋼筋對開式框架樓蓋支撐板的下邊緣進行連接。通過有限元模擬，發現槽鋼、U形主梁和鋼管柱相交處的下部是兩個不同的接頭[14]。同時，鋼管柱在接頭處的拉、壓側應力也較大。也就是說，這個部分的樣本很有可能是第一個被破壞的。因此，將重點放在了這一問題上。
但鋼網架在安裝的過程中受到結構自重、風荷載等影響，導致網架在合攏時桿件無法精準對接，而傳統的網架支座對網架位移的調節能力有限，因此有必要對網架支座節點的構造進行進一步研究。
實體模型支持絕大部分的有限元軟件進行Voronoi三維框架結構的模擬：
ABAQUS三維Voronoi框架結構3D模型
COMSOL三維泰森多邊形網架結構網格劃分
ANSYS Workbench三維Voronoi網架結構網格模型
Voronoi框架模型可用于多方面的模擬分析，也可用于Voronoi 3D打印、Voronoi拓撲優化、Voronoi骨架三維效果圖等方面
當前，國內風、光能源大基地、大水電、大核電等集約化開發主要集中在西南、西北、東北、華北地區，電力負荷中心主要集中在中東部地區，以特高壓為骨干網架的大容量、遠距離能源輸送大通道建設全面加速，不斷深化“西電東送”、擴大“北電南送”的能源配置格局。中國能源生產、消費呈現逆向分布等特征逐漸明顯。
③大跨結構屈曲/后屈曲穩定性分析，可用于網架網殼等結構的非線性穩定分析。
2.1 節點分析
某綜合樓的復雜節點分析復核，與ABAQUS結果進行對比驗證，節點的邊界條件（即節點荷載）從PKPM設計軟件中導出。
大跨度鋼構網架具有網殼阻尼小、質量輕、振型復雜、自振頻率較密集的特點，這些特點使其對受風荷載作用下的敏感性加劇，故各國學者隨之開展球面、網殼結構性能研究。
（1）CBS植被混凝土技術噴漿型（陡峭的巖石邊坡綠化新技術）
在大坡度巖面架立體塑料網或平面鐵絲、塑料網、錨固，再用壓力噴混機逐層噴涂混有土壤、肥料、有機質、疏松材料、保水劑、粘合劑等混合料加水成漿，噴射到巖面上網架內，待下層固化后再噴灌及至要求的厚度，再在上層噴播含草籽的混合料。
