试论钢网架结构设计方法及其优化措施

郭爱芳

摘要：由于目前我国建筑行业是一个处于稳步快速上升的发展阶段，因此各项先进技术设备都能够得到充分推广和广泛应用，这其中钢网架主结构所能够覆盖的应用领域较大，受力也很合理，能比较好的符合现代人们对当前建筑工程结构设计技术水平的提高需求。本文基于对钢网架结构类型选择，以及钢网架结构的优化设计技术要点进行分析，从而进一步研究提出各种优化设计措施，以此来有效推动我国当前建筑工程结构设计水平的不断提高发展。

关键词：钢网架结构;设计方法;优化措施

一、引言

网架结构作为当前建筑行业中一种主要的应用形式，主要是通过多根杆件以及节点构成的网格形式，这样能够更加有效地完成内力的传导，使其空间呈现更加的合理。除此之外，钢网架结构还具有结构通透、造型美观多变等优势，现已广泛应用于大型公共建筑和各类场馆。此结构由于本身的节点较多，以及在施工过程中需要大量的杆件，会占用较大的施工场地。但是随着科技的不断进步，对钢网架结构的设计也在逐步优化，设计师也在最大化发挥自己的才智，根据工程的实际建设需求进行量身定做。

二、钢网架結构类型的选择

钢网架主体结构相对而言较为复杂，在对建筑钢结构各种类型材料进行正确选择时，首先必须要充分考虑到具体使用载荷的需求，每种受力结构的具体受力特点不同，所能承受的具体荷载也可能有较大的变化。在网架设计的初始施工阶段时，就应当充分考虑网架主体结构受到各种外力的影响情况，以便最大化地充分发挥支承结构在网架的实际施工使用中的效能。结构设计首先考虑的因素是网架结构的稳定性和受力性能，根据建筑工程建设的实际使用需要选择与之相对应的钢结构类型，从而更好地能够保证各种钢结构网架在实际使用的过程中不会轻易出现严重的结构变形。在现阶段，钢网架结构应用的单元类型主要有三角锥与四角锥两种，因为这两种锥体有较强的几何稳定性。同时，在进行钢网架结构类型选择时，应当提前准备多种方案供客户筛选，要同时考虑到材料的使用数量和机械设备选择，从而才能制定出更加优化的设计方案。

三、钢网架结构设计要点分析

3.1结构节点设计的主要原则

节点作为钢网架结构中的重要组成部分，在整个结构中起到至关重要的承载作用。因为力是通过节点进行传导的，因此在设计的过程中，一定要科学利用节点的性能，让网架的结构设计更加合理，并且还要将安装便利、经济效益等这些问题考虑在内，从多角度出发，使其整个设计方案更加完善。在具体设计的过程中，无论是一类节点一定要按照受力的大小以及构造要求进行准确的计算，满足相应规范的要求，从而更好的保证工程的建设品质。支座节点在具体的设计中，需要考虑选型及造价因素。

3.2钢网架结构设计要点

钢网架结构设计的重要原则是科学计算承重，它属于空间杆系结构，具有三维受力的高次超静定结构特点，能承受各方向杆的作用，即使一根杆失效，仅少一次超静定次数，内力可重分布，网架整不会失效，具有极高的安全储备。网架中的上弦、下弦、腹杆工作时互为支撑，共同受力，因此它在受力方面具有优势，并具有良好的抗震性，由于网架只能在球节点承受外部荷载，因此杆件主要承受轴向拉力以及压力，能充分发挥材料的强度，内力不同，杆件规格不同，一遍节省钢材。在对钢网架结构设计时，需要对所有构件准确核算，在保证结构强度，稳定的基础之上，再对构件进行必要的优化。根据建筑的实际应用对承重构件进行合理的设计，依据建筑结构的承重特点，制定科学的设计方案。

3.3钢网架结构杆件设计原则

网架结构是当前我国建筑工程常用一种新型屋面结构形式，它具有前期建设施工时间短、资金投入少的优点。当前网架结构构件主要以Q235与Q355两种钢材材料为主，这两种材质采购方便能更好地体现网架结构的受力特点，能够更好地便于工地进行材料拼接、焊接等工艺，是当前我国钢材市场较为常见的两种钢材。由于杆件采用圆钢管，所以具有更好的受力特性和易加工性，网架节点也能采用更加简便的螺栓球或焊接球。

四、网架结构屋面排水设计及优化

4.1网架变高度

网架屋面的排水设计是非常重要的一项内容，因为网架屋面的汇水面积较大，对这样的建筑需要进行科学排水统筹。网架屋面的排水设计可以通过网架上弦结构高度的变化来找排水坡度，这样网架屋脊处矢高大，天沟处矢高小，既能满足排水坡度又能让网架受力跟合理。

4.2整个网架起拱

采用网架起拱的方式能够加速排水效果，使其屋面的排水速度更加流畅。这种方法的原理是让网架的上下弦杆始终保持平行，然后将网架从跨中进行抬高，使其中间部分呈现拱起的状态，这样能够获得更好的下部使用空间，但是由于起拱的原因也会导致支座水平剪力的增加。

4.3网架结构优化设计

不同类型的钢网架结构对其使用的要求是不一样的，并且同一个项目由于选择不同的基础单元用钢量也不同。与此同时，网架跨度也会直接影响整个网架的厚度和网格的尺寸，因此，如果进行网架结构优化设计必须要遵守网架计算准则，采用网架数学结构规划法和网架系统替换设计法等方法进行一系列的优化和对比，通过不同的优化方法更全面的考虑整个网架的结构特征和参数，同时也可以根据网架的设计经验对优化方案进行调整，使其更加完善。

增加网架结构使用周期的措施

网架结构的运用具有十分广阔的使用空间，但是因为材料本身的原因，导致经常性的产生锈蚀等问题的出现，如果对此问题不加以重视，产使其锈蚀面积不断扩大，最终对整个结构产生安全隐患。因此，在设计师进行结构设计时，应当根据当地的自然气候和地理特征等因素考虑合适防腐做法，从源头上降低网架生锈的问题，才能延长网架结构的使用寿命。

总结

综上所述，通过本次浅谈针对钢网架结构设计优化方法及其处理措施进行分析，认识了解到目前钢网架结构的主要设计类型，以及针对钢网架结构设计所用材料及其它需要特别注意的设计要点进行分析，并提出有关钢网架结构设计的具体优化处理措施。我们相信在建筑设计专业人员与施工技术人员双方的共同努力之下，钢网架结构的优化设计工作会更好地服务于整个国家的建筑工程事业。

参考文献：

[1]曲萍.钢网架结构设计方法及其优化措施[J].住宅与房地产，2020（06）：92-93.

[2]赛福鼎·乃吉木.试论钢网架结构设计方法及其优化措施[J].科技创新与应用，2017（04）：250。

1729500511313