角锥体系网架是由三角锥、四角锥或六角锥单元(见图6-9)分别组成的空间网架结构。由三角锥单元组成的叫三角锥体网架;由四角锥和六角锥单元组成的分别叫四角锥和六角锥体网架。它比交叉桁架体系网架刚度大,受力性能好。它还可以预先做成标准锥体单元,这样安装、运输、存放都很方便。
图6-7 三向交叉网架
(辽宁体育馆)
1.四角锥体网架
一般四角锥体网架的上弦和下弦平面均为方形网格,上下弦错开半格,用斜复杆连接上下弦的网格交点,形成一个个相连的四角锥体,如图6-10所示。四角锥体网架上弦不易设置再分杆,因此网格尺寸受限制,不宜太大。它适用于中小跨度。
目前,常用的四角锥体网架有两种。
(1)正放四角锥体网架 所谓正放,是指锥的底边与相应的建筑平面周边平行。
正放四角锥网架可以由倒四角锥(锥尖向下)单元组成(图6-10),锥的底边相连成为网架的上弦杆,锥尖的连杆为网架的下弦杆,上下弦杆平面错开半个网格,锥体的棱角杆件为腹杆。
正放四角锥网架也可由正四角锥(锥尖向上)单元组成(图6-11)。这样,锥的底边相连成为网架的下弦杆,锥尖的连杆为上弦杆,上下弦杆平面也错开半个网格。上海师范学院球类房屋顶结构就采用了这种网架(31.5m×40.5m)。
图6-8 三向网架平面形式
a)扇形平面(上海文化广场) b)八角形平面(江苏体育馆) c)六角形平面 d)三角形平面
图6-9 角锥单元图
a)三角锥单元 b)六角锥单元 c)四角锥单元 d)四角锥单元拼装
图6-10 正放四角锥体网架(锥尖向下)
(杭州歌剧院)
图6-11 正放四角锥体网架(锥尖向上)
正放四角锥体网架杆件内力比较均匀。当为点支承时,除支座附近的杆件内力较大外,其他杆件的内力也比较均匀。屋面板规格比较统一。上下弦杆等长,无竖杆,构造比较简单。
这种网架适用于平面接近正方形的中、小跨度周边支承的建筑,也适用于大柱网的点支承、有悬挂吊车的工业厂房和屋面荷载较大的建筑。(www.daowen.com)
为了降低用钢量,使构造简单以及便于屋面设置采光通风天窗,也可以跳格布置四角锥,如图6-12所示。
图6-12 跳格布置四角锥网架
(2)斜放四角锥体网架 所谓斜放,是指四角锥单元的底边与建筑平面周边夹角为45°,如图6-13所示。它比正放四角锥体网架受力更为合理。因为四角锥体斜放以后,上弦杆短对受压有利,下弦杆虽长但为受拉杆件,这样可以充分发挥材料强度。斜放四角锥体网架形式新颖,经济指标较好,节点汇集的杆件数目少,构造简单,因此近年来用得较多。它适用于中小跨度和矩形平面的建筑。它的支承方式可以是周边支承或边支承与点支承相结合,当为点支承时,要注意在周边布置封闭的边桁架以保证网架的稳定性。
2.六角锥体网架
这种网架由六角锥单元组成,如图6-14所示。当锥尖向下时,上弦为正六边形网格,下弦为正三角形网格;与此相反,当锥尖向上时,上弦为正三角形网格,下弦为正六边形网格,如图6-15所示。
这种形式的网架杆件多,节点构造复杂,屋面板为六角形或三角时,施工也较困难。因此仅在建筑有特殊要求时采用,一般不宜采用。
3.三角锥体网架
三角锥体网架是由三角锥单元组成。这种网架受力均匀,刚度较前述网格形式好,是目前各国在大跨度建筑中广泛采用的一种形式。它适合于矩形、三边形、梯形、六边形和圆形等建筑平面。
三角锥体网格常见的形式有两种。一种是上、下弦平面均为正三角形的网格,如图6-16所示。另一种是跳格三角锥体网格,其上弦为三角形网格,下弦为三角形和六角形网格,如图6-17所示,天津塘沽车站候车室就属于此类,其平面为圆形,直径为47.18m。跳格三角锥网架的用料较省,同时杆件减少,构造也较简单,但空间刚度不如前者。
图6-13 斜放四角锥网架
(上海体育馆练习馆)
图6-14 六角锥体网架(锥尖向下)
图6-15 六角锥体网架(锥尖向上)
图6-16 三角锥体网架
图6-17 跳格三角锥体网架
(天津塘沽车站候车室)
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