網架加工之空間網格結構

    網殼結構的出現早于平板網架結構。在國外，傳統的肋環型穹頂已有一百多年歷史，而第一個平板網架是1940年在德國建造的(采用Mero體系)。中國第一批具有現代意義的網殼是在50和60年代建造的，但數量不多。當時柱面網殼大多采用菱形“聯方”網格體系，1956年建成的天津體育館鋼網殼(跨度52m)和l961年同濟大學建成的鋼筋混凝土網殼(跨度40m)可作為典型代表。球面網殼則主要采用助環型體系，1954年建成的重慶人民禮堂半球形穹頂(跨度46.32m)和1967年建成的鄭州體育館圓形鋼屋蓋(跨度64m)習能是僅有的兩個規模較大的球面網殼。自此以后直到80年代初期，網殼結構在我國沒有得到進一步的發展。

    相對而言自第一個平板網架(上海師范學院球類房，31.5mx40.5m)于1964年建成以來，網架結構一直保持較好發展勢頭。1967年建成的首都體育館采用斜放正交網架，其矩形平面尺寸為99mx112m，厚6m，采用型鋼構件，高強螺栓連接，用鋼指標65kg每平米(1kg每平米≈9.8pa)。1973年建成的上海萬人體育館采用圓形平面的三向網架凈架110m，厚6m，采用圓鋼管構件和焊接空心球結點，用鋼指標47kg每平米。當時平板網架在國內還是全新的結構形式，這兩個網架規模都比較大，即使從今天來看仍然具有代表性，因而對工程界產生了很大影響。在當時體育館建設需求的激勵下，國內各高校、研究機構和設計部門對這種新結構投入了許多力量，專業的制作和安裝企業也逐漸成長，為這種結構的進一步發展打下了較堅實的基礎。改革開放以來的十多年里是我國空間結構快速發展的黃金時期而平板網架結構就自然地處于捷足先登的優先地位。甚至80年代后期北京為迎接1990年亞運會興建的一批體育建筑中，多數仍采用平板網架結構。在這一時期，網架結構的設計已普遍采用計算機，生產技術也獲得很大進步，開始廣泛采用裝配式的螺栓球結點，大大加快了網架的安裝。

    但事物總是存在兩個方面。在平板網架結構一枝獨秀地加快發展的同時，隨著經濟和文化建設需求的擴大和人們對建筑欣賞品位的提高，在設計日益增多的各式各樣大跨度建筑時，設計者越來越感覺到結構形式的選擇余地有限，無法滿足日益發展的對建筑功能和建筑造型多樣化的要求。這種現實需求對網殼結構、懸索結構等多種空間結構形式的發展起了良好的刺激作用。由于網殼結構與網架結構的生產條件相同，國內已具備現成的基礎，因而從80年代后半期起，當相應的理論儲備和設計軟件等條件初步完備，網殼結構就開始了在新的條件下的快速發展。建造數量逐年增加，各種形式的網殼，包括球面網殼、柱面網殼、鞍形網殼(或扭網殼)、雙曲扁網殼和各種異形網殼，以及上述各種網殼的組合形式均得到了應用;還開發了預應力網受、斜拉網殼(用斜拉索加強網殼)等新的結構體系。近幾年來建造了一些規模相當宏大的網殼結構。例如1994年建成的天津體育館采用肋環斜桿型(Schwedler型)雙層球面網殼，其圓形平面凈跨108m，周邊伸出13.5m，網殼厚度3m，采用圓鋼管構件和焊接空心球結點，用鋼指標55kg每平米。1995年建成的黑龍江省速滑館用以覆蓋400m速滑跑道，其巨大的雙層網殼結構由中央柱面殼部分和兩端半球殼部分組成，輪廓尺寸86.2mx191.2m，覆蓋面積達15000平米，網殼厚度2.1m，采用圓鋼管構件和螺栓球結點，用鋼指標50kg每平米。1997年剛建成的長春萬人體育館平面呈桃核形，由肋環型球面網殼切去中央條形部分再拼合而成，體型巨大，如果將外伸支腿計算在內，輪廓尺寸達146mx191.7m，網殼厚度2.8m，其桁架式“網片”的上、下弦和腹桿一律采用方(矩形)鋼管，焊接連接，是我國第一個方鋼管網殼。這一網殼結構的設計方案是由國外提出的，施工圖設計和制作安裝由國內完成。

    在網殼結構的應用日益擴大的同時，平板網架結構并未停止其自身的發展。這種目前來看已比較簡單的結構有它自己廣泛的使用范圍，跨度不拘大小;而已近幾年在一些重要領域擴大了應用范圍。例如在機場維修機庫方面，廣州白云機場80m機庫(199年)、成都機場140m機庫(1995年)、首都機場2Zmx150m機庫(1996年)等大型機庫都采用平板網架結構。這些三邊支承的平板網架規模巨大，且需承受較重的懸掛荷載，常采用較重型的焊接型鋼(或鋼管)結構，有時需采用三層網架;其單位面積用鋼指標可達到一般公用建筑所用網架的一倍或更多。單層工業廠房也是近幾年來平板網架獲得迅速發展的一個重要領域。為便于靈活安排生產工藝，廠房的柱網尺寸有日益擴大的趨向，這時平板網架結構就成為十分經濟適用的理想結構方案。1991年建成的第一汽車制造廠高爾夫轎車安裝車間面積近8萬平米(189.2mx421.6m)，柱網21mx12m,采用焊接球結點網架，用鋼指標31kg每平米。該廠房是目前世界上面積最大的平板網架結構。1992年建成的天津無縫鋼管廠加工車間面積為6萬平米(108mx564m)，柱網36mx18m,采用螺栓球結點網架，用鋼指標32kg每平米，與傳統的平面鋼桁架方案比較，節省了47%。鑒于這類廠房的巨大圓積，它們確實為平板網架結構的發展提供了廣闊的新領域。十分明顯，包括網架和網殼在內的空間網格結構是我國近十余年來發展最快，應用最廣的空間結構類型。這類結構體系整體剛度好，技術經濟指標優越，可提供豐富的建筑造型，因而受到建設者和設計者的喜愛。我國網架企業的蓬勃發展也為這類結構提供了方便的生產條件。據估計，近幾年我國每年建造的網架和網殼結構達800萬平方米建筑面積，相應鋼材用量約20萬t。這么大的數字是任何其它國家無法比擬的，無愧于“網架王國”這一稱號，難怪國外有關企業對這一巨大市場垂涎欲滴。

    如此大的發展勢頭自然也會帶采一些問題。與國際水平相比，我國目前網架生產的工藝水平和質量管理水平尚有一定距離。尤其是在市場需求帶動下，大量小型網架企業雨后春筍般成立起來，難免良莠不齊，設計也非總由有經驗人士擔任。因而大力加強行業管理，切實把握住設計制作和安裝質量，是促進我國空間結構進一步健康發展的重要課題。

體育館網架交給你空間網格結構