网架结构按网格形式分类

这是网架结构分类中最普遍采用的一种分类方式，根据《空间网格结构技术规程》(JGJ7- 2010)的规定，目前经常采用的网架结构可分为3个体系13种网架结构形式。

1. 交叉平面桁架体系

这个体系的网架结构是由一些相互交叉的平面桁架组成，一般应使斜腹杆受拉，竖杆受压，斜腹杆与弦杆之间夹角宜在40°~ 60°之间。该体系的网架有以下四种：

(1)两向正交正放：两向正交正放网架是由两组平面桁架互成90°交叉而成，弦杆与边界平行或垂直。上、下弦网格尺寸相同，同一方向的各平面桁架长度一致，制作、安装较为简便。由于上、下弦为方形网格，属于几何可变体系，应适当设置上下弦水平支撑，以保证结构的几何不变性，有效地传递水平荷载。两向正交正放网架适用于建筑平面为正方形或接近正方形，且跨度较小的情况。如上海黄浦区体育馆(45m×45m)和保定体育馆(55.34m×68.42m)采用了这种网架结构形式。

(2) 两向正交斜放网架：两向正交斜放网架由两组平面桁架互成90°交叉而成，弦杆与边界成45°角，边界可靠时，为几何不变体系。各榀桁架长度不同，靠角部的短桁架刚度较大对与其垂直的长桁架有弹性支撑作用，可以使长桁架中部的正弯矩减小，因而比正交正放网架经济。不过由于长桁架两端有负弯矩，四角支座将产生较大拉力。角部拉力应由两个支座负担。两向正交斜放网架适用于建筑平面为正方形或长方形的情况，如首都体育馆(99m×112. 2m)和山东体育馆(62.7m×74.1m)采用了这种网架结构形式。

(3)两向斜交斜放网架：两向斜交斜放网架由两组平面桁架斜[向相交而成，弦杆与边界成一斜角。这类网架在网格布置、构造、计算分析和制作安装上都比较复杂，而且受力性能也比较差，除了特殊情况外，一般不宜使用。

(4)三向网架：三向网架由三组互成60交角的平面桁架相交而成。这类网架受力均匀，空间刚度大。但也存在一定的不足，即在构造上汇交于一个节点的杆件数量多，节点构造比较复杂，宜采用圆钢管杆件及球节点。

三向网架适用于大跨度(L>60m)而且建筑平面为三角形、六边形、多边形和圆形等平面形状比较规则的情况，上海体育馆(D≠110m圆形)和江苏体育馆(76. 8m×88.681m八边形)较早地采用了这种网架结构形式。

2.四角锥体系

四角锥网架的上、下弦均呈正方形(或接近正方形的矩形)网格，相互错开半格，使下弦网格的角点对准上弦网格的形心，再在上下弦节点间用腹杆连接起来，即形成四角锥体系网架。四角锥体系网架有五种形式：

(1)正放四角锥网架由倒置的四角锥体组成，锥底的四边为网架的上弦杆，锥棱为腹杆，各锥顶相连即为下弦杆。它的弦杆均与边界正交，故称为正放四角锥网架。这类网架杆件受力均匀，空间刚度比其他类的四角锥网架及两向网架好，屋面板规格单一，便于起拱，屋面排水也较容易处理，但杆件数量较多，用钢量略高。

正放四角锥网架适用于建筑平面接近正方形的周边支承情况，也适用于屋面荷载较大、大柱距点支承及设有悬挂起重机的工业厂房情况。较为典型的工程实例如上海静安区体育馆(40m×40m)和杭州歌剧院(31.5m×36m)。

（2）正放抽空四角锥网架：正放抽空四角锥网架是在正放四角锥网架的基础上，除周边网格不动外，适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸扩大一倍。其杆件数目较少，降低了用钢量，抽空部分可作采光天窗，下弦内力较正放四角锥约放大一倍， 内力均匀性、刚度有所下降，但仍能满足工程要求。正放抽空四角锥网架适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。

石家庄铁路枢纽南站货棚(132m×132m，柱网24m×24m，多点支承)和唐山齿轮厂联合厂房(84m×156.9m，柱网12m×12m，周边支承与多点支承相结合)是采用这种网架形式较早的典型实例。

（3）斜放四角锥网架：斜放四角锥网架的上弦杆与边界成45°角，下弦正放，腹杆与下弦在同一垂直平面内，上弦杆长度约为下弦杆长度的0.707倍。在周边支承情况下，一般为上弦受压，下弦受拉。节点处汇交的杆件较少(上弦节点6根，下弦节点8根)，用钢量较省，但因上弦网格斜放，屋面板种类较多，屋面排水坡的形成也较困难。

当平面长宽比在1~2.25之间时，长跨跨中下弦内力大于短跨跨中的下弦内力；当平面长宽比大于2.5时，长跨跨中下弦内力小于短跨下弦内力。当平面长宽比在1~1.5之间时，上弦杆的最大内力不在跨中，而在网架1/4平面的中部。这些内力分布规律不同于普通简支平板的规律。

斜放四角锥网架当采用周边支承且周边无刚性联系时，会出现四角锥体绕轴旋转的不稳定情况，因此必须在网架周边布置刚性边梁。当为点支承时，可在周边布置封闭的边桁架，适用于中、小跨度周边支承或周边支承与点支承相结合的方形或矩形平面情况。

上海体育馆练习馆(35m×35m，周边支承)和北京某机库(48m×54m， 三边支承，开口)采用了这种网架结构形式。

(4) 星形四角锥网架：这种网架的单元体形似星体，星体单元由两个倒置的三角形小桁架相互交叉而成。两个小桁架底边构成网架上弦，它们与边界成45°角。在两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为下弦杆。因此，它的上弦为正交斜放，下弦为正交正放，斜腹杆与上弦杆在同一竖直平面内。上弦杆比下弦杆短，受力合理，但在角部的上弦杆可能受拉，该处支座可能出现拉力。网架的受力情况接近交叉梁系，刚度稍差于正放四角锥网架。

星形四角锥网架适用于中、小跨度周边支承的网架。杭州起重机械厂食堂(28m×36m)和中国计量学院风雨操场(27m×36m)采用了这种网架结构形式。

(5)棋盘形四角锥网架：棋盘形四角锥网架是在斜放四角锥网架的基础上，将整个网架水平旋转45"，并加设平行于边界的周边下弦；也具有短压杆、长拉杆的特点，受力合理；由于周边满锥，它的空间作用得到保证，受力均匀。棋盘形四角锥网架的杆件较少，屋面板规格单一，用钢指标良好。适用于小跨度周边支承的网架。

大同云岗矿井食堂(28m×18m)采用了这种网架结构形式。

3.三角锥体系

这类网架的基本单元是倒置的三角锥体。锥底的正角形的三边为网架上弦杆，其棱为网架的腹杆。随着三角锥单元体布置的不同，上下弦网格可为正三角形或六边形，从而构成不同的三角锥网架。

（1）三角锥网架：三角锥网架上下弦平面均为三角形网格，下弦三角形网格的顶点对着上弦三角形网格的形心。三角锥网架受力均匀，整体抗扭、抗弯刚度好；节点构造复杂，上下弦节点交汇杆件数均为9根，适用于建筑平面为三角形、六边形和圆形的情况。

上海徐汇区工人俱乐部剧场(六边形，外接圆直径24m) 采用了这种网架结构形式。

(2)抽空三角锥网架：抽空三角锥网架是在三角锥网架的基础上，抽去部分三角锥单元的腹杆和下弦而形成的。当下弦由三角形和六边形网格组成时，称为抽空三角锥网架I型；当下弦全为六边形网格时，称为抽空三角锥网架I型。这种网架减少了杆件数量，用钢量省，空间刚度也较三角锥网架小。上弦网格较密， 便于铺设屋面板，下弦网格较疏，以节省钢材。抽空三角锥网架适用于荷载较小、跨度较小的三角形、六边形和圆形平面的建筑。

天津塘沽车站候车室(D=47. 18m，周边支承)较早采用了这种网架结构形式。

(3)蜂窝形三角锥网架：蜂窝形三角锥网架由一系列三角锥组成。上弦平面为正三角形和正六边形网格，下弦平面为正六边形网格，腹杆与下弦杆在同一垂直平面内。上弦杆短、下弦杆长，受力合理，每个节点只汇交6根杆件，是常用网架中杆件数和节点数最少的一种。但是，上弦平面的六边形网格增加了屋面板布置与屋面找坡的困难。蜂窝形三角锥网架适用于中、小跨度周边支承的情况，可用于六边形、圆形或矩形平面。

天津石化住宅区影剧院(44. 4mX 8. 45m)和开滦林西矿会议室(14.4m× 203.79m)较早采用了这种网架结构形式。

4.折线形网架

折线形网架俗称折板网架，由正放四角锥网架演变而来，也可以看作是折板结构的格构化。当建筑平面长宽比大于2时，正放四角锥网架单向传力的特点就很明显，此时，网架长跨方向弦杆的内力很小，从强度角度考虑可将长向弦杆(除周边网格外)取消，就得到沿短向支承的折线形网架。折线形网架适用于狭长矩形平面的建筑。折线形网架内力分析比较简单，无论多长的网架沿长度方向仅需计算5~7个节间。

山西大同矿务局机电修配下料车间(21m×78m)和石家庄体委水上游乐中心(30m×120m)采用了这种网架结构形式。

5.三层网架

三层网架根据组成网架的基本单元体不同，可以分成如下三大类：

(1)平面桁架体系三层网架：平面桁架体系是由平面网片单元按定规律组成的空间三层网架。这类网架共有两种类型：

1)两向正交正放三层网架：两向正交正放三层网架是由两个方向三层平面桁架呈直角交叉而成，网架支座可以下层支承，也可中层支承或上层支承。下层支承时需设边桁架。

2)两向正交斜放网架：两向正交斜放网架是由两个方向三层网架交叉成90°而成，它可理解为将两向正交正放三层网架绕垂直轴转动45°而成。其网架支承形式与两向正交正放三层网架一样。

(2)四角锥体系三层网架：四角锥体系三层网架是由四角锥体单元按一定规律组成的空间三层网架，其上层为倒置四角锥，下层为正置四角锥，根据锥体的布置方法不同有如下几种类型：

1)正放四角锥三层网架：正放四角锥三层网架是由上、下层均为四角锥组成，上、下层网架的组成相似。

2)正放抽空四角锥三层网架：正放抽空四角锥三层网架是由正放四角锥网架按一定规律抽掉锥体而形成，为了抽锥方便，网格数宜采用奇数。

3)斜放四角锥三层网架：斜放四角锥三层网架是由上、下二层斜放四角锥网架组成，这种网架必须设置边桁架，以保证网架的几何不变性。

4)上正放四角锥下正放抽空四角锥三层网架：这种网架由两种不同四角锥的网架组合而成。上层为正放四角锥网架形式，下层为正放抽空四角锥网架形式。

5)上斜放四角锥下正放四角锥三层网架：这种网架由两种不同四角锥的网架组合而成。上层为斜放四角锥网架形式，下层为正放四角锥网架形式，中层弦杆既是上层斜放四角锥网架下弦杆，又是下层正放四角锥网架的上弦杆。

(3)混合型三层网架：混合型三层网架是由平面桁架体系和四角锥体系组成，它有如下几种类型：

1)上正放四角锥下正交正放三层网架：这种网架由两种不同类型网架组成，上层为正放四角锥网架，下层为两向正交正放网架。

2)上棋盘形四角锥下正交斜放三层网架：这种网架由两种不同类型网架组成，上层为棋盘形四角锥网架，下层为正交斜放网架。

以上仅介绍几种常用的三层网架形式，它们都是由双层网架延伸而成。在组成新的三层网架过程中，一定要注意中层弦杆走向，它既是上层双层网架下弦杆走向，也是下层双层网架上弦杆走向。按这种原则，双层网架(除蜂窝形三角锥网架和单向折线形网架外)均可组成各式各样的三层网架。