钢结构是一种多次超稳定的空间结构。正是因为这种结构的多重超稳定特性,以及与其他结构相比所具有的独特建模灵活性。钢结构网架结构在今天诸多的大型场馆中得以施用,从建筑学的角度讲,这是建筑结构和建筑材料上的一场革命。从建筑物体的艺术观感上讲,网架结构的多样性造型变化。为人民群众的生产、生活空间,增添了艺术感。空间网架结构,还有施工材料轻,安装便利等优点。同时,由于建筑材料是组合受力,它还有抗震性能好的功效。
钢结构网架是现代建筑科学百花园中的一支奇花。近十多年来,它在我国得以大面积的应用和推广,放眼望去,这道亮丽的城市风景线,正向着更加辽阔的地域伸延。
网架的刚度比平面屋架好得多,但各种网架之间,不论是水平刚度还是垂直刚度,其差别是不小的。如斜放四角锥网架,它本身是几何可变的,在增设边缘构件或有强大的圈梁时才能保证其几何不变性。一般地说,节点数和杆件数较多的网架,如三角锥网架、六角锥网架、三向网架、正放四角锥网架,其刚度较大;反之,如斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、抽空三角锥网架i、ii型、蜂窝形三角锥网架,其节点数和杆件致较少,则刚度也较小。
平面形状有圆形、正六边形和接近圆形的多边形网格。从平面布局和建筑造型来看,三维网格、六角锥网格、三棱锥网格、抽真空的三角维网格I、ii和蜂窝状的三棱锥网格更适合。特别是平面形状为正六边形时,这些网格结构网格规则,杆件种类少,施工方便。如果采用其他类型的网格结构,边界附近的网格会不规则、杂乱,杆件的类型会增加,施工不便。
对于多点支撑网格结构,选择正交垂直网格结构更为合适。这种多点支撑正交网格结构的力学性能比斜网格结构更合理,挠度也更小。四点支撑网格计算表明,在相同条件下,双向正交网格与双向正交对角网格的大内力之比约为5/7,挠度之比约为6/7。而且对角网格还需要在自由边界添加边条,增加了条数和材料量。三支撑一开口的网架也应该是正交直立的网架。周边支承和多点支承相结合的网架,则可采用正交正放类网架,也可选用斜放类网架,但一般不宜采用三向网架和三角锥体、六角锥体组成的网架。