【摘 要】进入二十一世纪以来，人们享受到了越来越多的改革红利，两个文明建设硕果累累，体育事业蒸蒸日上，人们对大空间体育训练场馆的需求越来越高。作为大跨空间结构重要形式之一的网架结构，以其独特的优越性受到了设计者们的青睐。与混凝土结构设计完全不同，网架结构独具自身特色的设计软件、设计方法和设计理论。此外，如果受到地震的强烈作用，网架结构就很容易发生变形，所以网架结构的抗震研究就成为人们关注的重点。本文在网架结构特点的基础上，提出了体育训练场馆网架结构的设计原则，并对网架结构的抗震问题阐明了观点。
【关键词】体育训练场馆；网架结构；设计；抗震
中图分类号：C35 文献标识码： A
一.网架结构概述
1.网架结构的优点
与混凝土结构相比，钢架结构具有以下优点：形态具有较大的可塑性，造型十分美观，在很大程度上迎合了人们对建筑外观多变的要求；自身重量较轻，性价比高；安全性能较高，这是因为网架结构属于高次超静定结构，各杆件的工作不是彼此孤立的而是协同的，即使是其中一根杆遭到破坏，结构也不会向静定结构转变，结构仍然能正常工作；稳定性和整体性比较好，这是因为一些杆件交汇于同一个节点，这些节点与每根杆之间互为支撑、共同受力；具有良好的抗震性能；节约材料；连接、拼装方便快捷，节省人力和时间，能很快收回投资；空间小，跨度大，建筑空间大。
2.网架结构的形式
网架结构既有两层形式也有三层形式。两层形式包括上弦、下弦和腹杆三个部分，而三层形式则有上弦、中弦、下弦以及上腹杆和下腹杆五个部分组成。目前，两层的网架结构应用较为广泛。
二、设计网架结构的原则
（1）网架的格跨比和高跨比
格跨比是指网架长度和跨度的比值，高跨比指的则是网架高度和跨度的比值。确定网架结构形式以后，这两个比值的确定是首要问题。另一方面，格跨比与高跨比也是结构优化的重要参数。为数众多的国内外学者研究了这方面的问题，得出了这两个比值的相关因素包括跨度的大小、网格的尺寸、建筑造型和屋面材料等，同时还研究出一些具体的方法来确定周边支撑网架结构的尺寸。
（2）网架悬臂长度、水平支撑
设置一定长度的悬挑杆件，可以达到有效减小多点支撑和周边支撑结构跨中的杆件挠度和轴力的目的，从而使整个网架结构的杆件内力更加均匀的分布。计算表明，网架的悬挑长度与跨度关系密切，多点支撑的网架悬臂长度取跨度的三分之一为宜，而单跨的悬臂长度则取跨度的四分之一为最佳。
一般来说，水平支撑在网架结构中是不需要的，但是如果个别网架无法向下传递水平力时，则需要借助水平支撑的设置来完成水平力的传递。同时需要设置水平支撑来实现周边支撑的两向正交正放网架的上弦和下部的连接。但是，建筑物跨度小则无需单独设计水平支撑，只需利用钢筋混凝土屋面或屋面檩条来进行水平力的传递即可。
（3）网架自重的估算及挠度限制
可以采用以下公式对网架自重进行估算：
三、网架结构的计算方法
一般地，在对网架结构进行计算的时候，要做如下假设：杆件都处于弹性，计算按照弹性计算方法进行；每一个节点都假定为铰接，杆件只承受轴力而不承受剪力和弯矩；假定刚架处于应变状态，分析依据小挠度理论。下面简单的介绍一下常用的三种计算方法：
（1）空间桁架位移法
这是铰接杆件的有限元法，对各种类型的网架结构计算都适用。该方法计算的结果最为精确，因为无论是平面形状、网架类型，还是刚度变化和支撑条件都不会对计算结果产生影响，所以被广泛运用于对各种简化计算方法的精度进行比较的参照。
（2）交叉梁系差分法
（3）交叉梁系法
此外网架结构的计算方法还有网板法、假想弯矩法、拟夹层法等。
四、体育训练场馆网架结构抗震探究
地震严重危险着人们生命和财产的安全，传统的建筑抗震设计一般采用增加建筑物刚度、增大建筑截面的方法来进行，以达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目标。然而，在实际的抗震设计中我们还必须考虑经济型、安全性和适用性。
相关研究结构表明，网架结构的抗震应以被动控制为主，从日后使用的方便程度和造价的角度考虑，粘弹性阻尼器和粘滞阻尼器的减震效果较好，王俊永在《粘弹与粘滞阻尼器在建筑减震中的性能分析与比较》一文中指出，条件相同时，施加粘弹性阻尼器结构的地震响应要大于施加粘滞阻尼器结构的地震响应，建议网架结构抗震设计中优先考虑施加粘滞性阻尼器。
粘滞阻尼器分为三种，即筒式粘滞阻尼器、粘滞阻尼墙和液缸式粘滞阻尼器。影响阻尼器能耗的内因是粘滞介质本身的性质，外因是外界温度变化。理想介质的必须满足以下几个方面的要求：无挥发、无毒、不易燃烧；粘度好；变形好、不易被压缩；具有较高的稳定性；耐低温、对温度不敏感等。
粘滞阻尼器具有以下四个方面的优点：
首先，粘滞阻尼器本身不存在可计算的刚度，所以网架结构在加入粘滞阻尼器后不会影响其原有的振型和周期等特性，因为任何改变都没有发生，更不会对结构原有的刚性等特性造成负面影响。
其次，粘滞阻尼器是椭圆形的粘回曲线，这种性质决定了结构在受力的情况下，粘滞阻尼器发生最大位移时受力为零或受力最大时位移为零，从而有助于减少发生地震时网架结构的一系列有害反应。
第三，结构中加入粘滞阻尼器后，在地震发生时可以有效降低结构的位移和受力。
第四，粘滞阻尼器可以在结构中使用较长时间，并能发挥减震作用，不仅使用周期比其他减震方法长，而且抗老化性能也优于其他方法。
【结束语】由于混凝土结构的局限性以无法满足人们对活动空间越来越高的需求，网架结构以其无与伦比的优势在大跨度空间结构领域得到了广泛的应用。然而我国是地震多发国，网架结构抗震的性能差的缺陷不得不让人担忧，在网架结构设置粘滞阻尼器大大增强了其抗震性能，从而从根本上减少了地震带来的危害。
