鋼結(jié)構(gòu)是一種多次超穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。正是因為這種結(jié)構(gòu)的多重超穩(wěn)定特性,以及與其他結(jié)構(gòu)相比所具有的獨特建模靈活性。鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在今天諸多的大型場館中得以施用,從建筑學的角度講,這是建筑結(jié)構(gòu)和建筑材料上的一場革命。從建筑物體的藝術(shù)觀感上講,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的多樣性造型變化。為人民群眾的生產(chǎn)、生活空間,增添了藝術(shù)感??臻g網(wǎng)架結(jié)構(gòu),還有施工材料輕,安裝便利等優(yōu)點。同時,由于建筑材料是組合受力,它還有抗震性能好的功效。
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是現(xiàn)代建筑科學百花園中的一支奇花。近十多年來,它在我國得以大面積的應(yīng)用和推廣,放眼望去,這道亮麗的城市風景線,正向著更加遼闊的地域伸延。
網(wǎng)架的剛度比平面屋架好得多,但各種網(wǎng)架之間,不論是水平剛度還是垂直剛度,其差別是不小的。如斜放四角錐網(wǎng)架,它本身是幾何可變的,在增設(shè)邊緣構(gòu)件或有強大的圈梁時才能保證其幾何不變性。一般地說,節(jié)點數(shù)和桿件數(shù)較多的網(wǎng)架,如三角錐網(wǎng)架、六角錐網(wǎng)架、三向網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架,其剛度較大;反之,如斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架i、ii型、蜂窩形三角錐網(wǎng)架,其節(jié)點數(shù)和桿件致較少,則剛度也較小。
平面形狀有圓形、正六邊形和接近圓形的多邊形網(wǎng)格。從平面布局和建筑造型來看,三維網(wǎng)格、六角錐網(wǎng)格、三棱錐網(wǎng)格、抽真空的三角維網(wǎng)格I、ii和蜂窩狀的三棱錐網(wǎng)格更適合。特別是平面形狀為正六邊形時,這些網(wǎng)格結(jié)構(gòu)網(wǎng)格規(guī)則,桿件種類少,施工方便。如果采用其他類型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),邊界附近的網(wǎng)格會不規(guī)則、雜亂,桿件的類型會增加,施工不便。
對于多點支撐網(wǎng)格結(jié)構(gòu),選擇正交垂直網(wǎng)格結(jié)構(gòu)更為合適。這種多點支撐正交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的力學性能比斜網(wǎng)格結(jié)構(gòu)更合理,撓度也更小。四點支撐網(wǎng)格計算表明,在相同條件下,雙向正交網(wǎng)格與雙向正交對角網(wǎng)格的大內(nèi)力之比約為5/7,撓度之比約為6/7。而且對角網(wǎng)格還需要在自由邊界添加邊條,增加了條數(shù)和材料量。三支撐一開口的網(wǎng)架也應(yīng)該是正交直立的網(wǎng)架。周邊支承和多點支承相結(jié)合的網(wǎng)架,則可采用正交正放類網(wǎng)架,也可選用斜放類網(wǎng)架,但一般不宜采用三向網(wǎng)架和三角錐體、六角錐體組成的網(wǎng)架。