一般大型商业mall，公共建筑因为建筑效果或者景观的需求，存在一些单层自由曲面网格结构，如澳门MGM单层网格结构、上海G60空中云廊单层网格结构、上海世博轴阳光谷单层网格结构等，如下图所示（以下图片均来自百度）。

澳门MGM单层网格结构

上海G60空中云廊单层网格结构

上海世博轴阳光谷单层网格结构

这类结构由于曲面形态自由变化，大多数由众多的杆件组成的三角形平面构成空间曲面，这类结构有个很棘手的问题就是杆件的空间方位角，因为方位角的调整直接涉及下面三个方面的问题：
（1）影响曲面外玻璃的安装；
（2）影响按照《空间网格结构技术规程》进行平面内跟平面外的稳定承载力复核；
（3）毂节点区域各杆件翼缘所在平面夹角问题如图下图所示。

杆件方位调整前

杆件方位调整后

一、单层网格结构杆件方位计算方法

先看BETA角的定义：空间梁的BETA角为局部坐标轴z轴与主平面为铅直面（腹板所在的平面，即竖向平面）的空间梁局部轴z0(也是n向量)之间的角度！也是将空间梁绕着自身的x轴从铅直面的状态旋转至既定位置的转角。

从上面的解释来看，就会存在两个问题，求解腹板为铅直平面的空间梁的z向量，以及求解既定位置的空间梁的n向量，然后两个向量求夹角可以用下面的公式进行求解：（以下加黑粗体为向量，且以下所有向量均为单位向量）：

向量n=向量n1+向量n2（只有单位向量，和向量才能一定保证在平面Bji、平面Aij的角平分面上），向量n1为平面Aij的法向量，向量n2为平面Bji的法向量，一般空间的节点i、节点j、节点A、节点B，节点坐标已知，那么就会有以下的计算过程：向量iB、向量ij、向量iA、

向量n1=向量iB×向量ij、向量n2=向量ij×向量iA、

向量n=向量n1+向量n2，至此解决了上面所说的一个问题，

向量z该如何求，设单位向量z1向量为（0,0,1）,

向量ij×向量z1得到梁单元强轴方向的向量y，向量y×向量ij=向量z

至此，向量n与向量z全部求解完毕（另外沿着网格周边的杆件的欧拉角为杆件一侧单个面的法向量与z向量的夹角，这里不再赘述），可以借助上面的公式求解两向量的夹角（也就是杆单元的方位角BETA值），笔者借助此法完成了若杆单层网格结构的杆件方位角如下所示。

杆件方位调整前

杆件方位调整后

在目前常用的几个软件中，设置截面主方向的方法有两种，第一种方法是输入欧拉角；比如SAP2000和MIDAS采用的是这种方法。第二种方法是输入方向点。比如ANSYS和ABAQUS采用了这种方法。不过ANSYS和ABAQUS输入的方向点还不大一样，ANSYS输入的点在截面次轴上，而ABAQUS则是在截面主轴上（翼缘板平面的方向）。所以对不同软件要好好研究一下其使用说明，搞清楚后再使用。

以上都是笔者在平时，工作中遇到的项目，可以看出通过上述方法计算的杆件方位是正确的。

知识点：单层网格结构杆件方位计算方法

求《空间网格结构分析理论与计算方法》