網(wǎng)殼結構PPT學習教案

1、會計學1網(wǎng)殼結構網(wǎng)殼結構第1頁/共77頁第2頁/共77頁 （3）由于桿件尺寸與整個網(wǎng)殼結構相比很小，可把網(wǎng)殼結構近似地看成各向同性或各向異性連續(xù)體，利用鋼筋混凝土薄殼結構分析結果進行定性的分析。 （4）網(wǎng)殼結構中網(wǎng)格的桿件可以用直桿代替曲桿，即以折面代替曲面，如果桿件布置和構造處理得當，可以具有與薄殼結構相似的良好的受力性能。同時，又便于工廠制造和現(xiàn)場安裝，在構造和施工方法上具有與平板網(wǎng)架結構相同的優(yōu)越性。第3頁/共77頁一、網(wǎng)殼結構按桿件的布置方式分類：單層網(wǎng)殼和雙層網(wǎng)殼兩種形式 1單層網(wǎng)殼： 一般來說，中小跨度（一般為40m以下）時可采用單層網(wǎng)殼，跨度大時采用雙層網(wǎng)殼。但層網(wǎng)殼由于桿件少、

2、重量輕、節(jié)點簡單、施工方便，因而具有更好的技術經濟指標，但單層網(wǎng)殼曲面外剛度差、穩(wěn)定性差、各種因素都會對結構的內力和變形產生明顯的影響，因此在結構桿件的布置、屋面材料選用、計算模式的確定、構造措施的落實及結構的施工安裝中，都必須加以注意。第4頁/共77頁2雙層網(wǎng)殼： 雙層網(wǎng)殼可以承受一定的彎矩，具有較高的穩(wěn)定性和承載力。當屋頂上需要安裝照明、音響、空調等各種設備及管道時，選用雙層網(wǎng)殼能有效地利用空間，方便天花或吊頂構造、經濟合理，雙層網(wǎng)殼根據(jù)厚度的不同，有等厚度與變厚度之分。第5頁/共77頁二、網(wǎng)殼結構的材料二、網(wǎng)殼結構的材料 網(wǎng)殼結構按材料分類有：木網(wǎng)殼、鋼筋混凝土網(wǎng)殼、鋼網(wǎng)殼、鋁合金網(wǎng)殼、

3、塑料網(wǎng)殼、玻璃鋼網(wǎng)殼等。 1木網(wǎng)殼結構： 2鋼筋混凝土網(wǎng)殼：鋼筋混凝土網(wǎng)殼結構常常是單層且常采用預制鋼筋混凝土桿件裝配式結構，但由于自重大、節(jié)點構造復雜，一般用于跨度在60m以下的建筑中。第6頁/共77頁 3鋼網(wǎng)殼結構：鋼網(wǎng)殼結構目前在我國應用廣泛，其鋼材可以采用鋼管、工字鋼、角鋼、薄壁型鋼等。鋼網(wǎng)殼具有重量輕、強度高、構造簡單、施工方便等優(yōu)點。 4鋁合金網(wǎng)殼： 5塑料網(wǎng)殼：目前較少用。 6玻璃網(wǎng)殼：目前較少用。第7頁/共77頁第二節(jié) 筒網(wǎng)殼結構 筒網(wǎng)殼也稱為柱面網(wǎng)殼，是單曲面結構，其橫截面常為圓弧形，也可采用橢圓形、拋物線形和雙中心圓弧形等。 一、單層筒網(wǎng)殼 單層筒網(wǎng)殼若以網(wǎng)格的形式及其排列

4、方式分類，有以下五種形式： （1）聯(lián)方網(wǎng)格型筒網(wǎng)殼（圖a）； （2）弗普爾型筒網(wǎng)殼（圖b）； （3）單斜桿型筒網(wǎng)殼（圖c）； （4）雙斜桿型筒網(wǎng)殼（圖d）； （5）三向網(wǎng)格型筒網(wǎng)殼（圖e）；第8頁/共77頁第9頁/共77頁 聯(lián)方型筒網(wǎng)殼受力明確，屋面荷載從兩個斜向拱的方向傳至基礎，簡捷明了。 室內呈菱形網(wǎng)格，猶如撒開的漁網(wǎng)，美觀大方。其缺點是穩(wěn)定性較差，由于網(wǎng)格中每個節(jié)點連接的桿件數(shù)少，故常采用鋼筋混凝土結構。第10頁/共77頁如同濟大學大禮堂（圖），平面尺寸為40m56m，矢高為88.5m；烏魯木齊機場飛機庫屋蓋，平面尺寸為51.5m60m，矢高為10.3m，均采用鋼筋混凝土聯(lián)方網(wǎng)格型筒網(wǎng)殼

5、，施工安裝方法均為預制桿件高空拼裝并現(xiàn)澆節(jié)點混凝土。第11頁/共77頁 弗普爾型筒網(wǎng)格和單斜桿型筒網(wǎng)殼結構形式簡單，用鋼量少，多用于小跨度或荷載較小的情況，雙斜桿型筒網(wǎng)殼和三向網(wǎng)格型筒網(wǎng)殼具有相對較好的剛度和穩(wěn)定性，構件比較單一，設計及施工都比較簡單，可是用于跨度較大和不對稱荷載較大的屋蓋中。 為了增強結構剛度，單層筒網(wǎng)殼的端部一般都設置橫向端肋拱（橫隔），必要時也可在中部增設橫向加強肋拱。對于長網(wǎng)殼，還應在跨度方向邊緣設置邊桁架。第12頁/共77頁 圖為上海某中學體育館，平面尺寸為30m50m，矢高8m，采用了三向單層筒網(wǎng)殼結構，筒殼沿波長方向劃分14格，形成的網(wǎng)格為等腰三角形，斜桿長度為2

6、.820m，水平桿長度為2.500m。網(wǎng)殼兩端山墻處及離一端山墻10m處共有三列柱子，可作為網(wǎng)殼支承，在縱向另40m長度內每隔10m增加一道由桿件組成的加強拱肋，以提高其穩(wěn)定性。網(wǎng)殼的水平推力依靠建筑物自身的剛度和適當放大檐口段面尺寸來承受，通過設置大天溝，把網(wǎng)殼的水平推力集中傳到連端山墻。第13頁/共77頁第14頁/共77頁二、雙層筒網(wǎng)殼二、雙層筒網(wǎng)殼 由于單層筒網(wǎng)殼在剛度和穩(wěn)定性方面的不足，不少工程采用雙層雙層筒網(wǎng)殼結構，雙層筒網(wǎng)殼結構的形式很多，常用的如圖所示。一般可按幾何組成規(guī)律分類，也可按弦桿布置方向分類。第15頁/共77頁第16頁/共77頁（1）按幾何組成規(guī)律分類1）平面桁架體系雙

7、層筒網(wǎng)殼平面桁架體系雙層筒網(wǎng)殼是由兩個或三個方向的平面桁架交叉構成。圖a、b、c中兩向正交正放、兩向斜交斜放、三向桁架網(wǎng)殼就屬于這類結構。 2）四角錐體體系雙層筒網(wǎng)殼四角錐體系雙層筒網(wǎng)殼是由四角錐按一定規(guī)律連接而成。圖d、e、f、g、h、i中折線形、正放四角錐、正放抽空四角錐、企盼形四角錐、斜放四角錐、星形四角錐網(wǎng)殼等都屬于這一類結構。3）三角錐體系雙層筒網(wǎng)殼三角錐體系雙層筒網(wǎng)殼是由三角錐單元按一定規(guī)律連接而成。圖j、k、l中三角錐、抽空三角錐、蜂窩形三角錐網(wǎng)殼都屬于這一類結構。第17頁/共77頁（2）按弦桿布置方向分類與平板網(wǎng)架一樣，雙層筒網(wǎng)殼主要受力構件為上、下弦桿，并和上、下弦桿的走向有

8、直接關系，因此可按上、下弦桿的布置方向分成三類。1）正交類雙層筒網(wǎng)殼正交類雙層筒網(wǎng)殼的上、下弦桿與網(wǎng)殼的波長方向正交或平行。圖中兩向正交正放、折線形、正放四角錐、正放抽空四角錐網(wǎng)殼等屬于這一類結構。2）斜交類雙層筒網(wǎng)殼斜交類雙層筒網(wǎng)殼的上、下弦桿與網(wǎng)殼的波長方向可形成任意夾角。圖中只有兩向斜交斜放網(wǎng)殼屬于這一類結構。第18頁/共77頁3）混合類雙層筒網(wǎng)殼 混合類雙層筒網(wǎng)殼的部分弦桿與網(wǎng)殼的波長方向正交，部分斜交。圖中除上述6種外均屬于這一類結構。 從總體來看，根據(jù)雙層筒網(wǎng)殼的幾何外形及其支承條件，網(wǎng)殼結構的作用可看成為波長方向拱的作用與跨度方向梁的作用的組合，其內力分布規(guī)律及變形也與兩鉸拱相似

9、。但由于各種形式的雙層筒網(wǎng)殼桿件排列方式不一樣，拱作用的表現(xiàn)也形態(tài)不一。 正交類網(wǎng)殼的外荷載主要由波長方向的弦桿承受，縱向弦桿的內力很小。很明顯，結構是處于單向受力狀態(tài)，以拱的作用為主，網(wǎng)殼中內力分布比較均勻，傳力路線短。第19頁/共77頁 斜交類網(wǎng)殼的上、下弦桿是與殼體波長方向斜交的，因此外荷載也是沿著斜向逐漸卸荷的，拱的作用不是表現(xiàn)在波長方向，而是表現(xiàn)在與波長斜交的方向。通常最大內力集中在對角線方向，形成內力最大的“主拱”，主拱內上、下弦桿均受壓。 混合類網(wǎng)殼受力比較復雜，對于斜放四角錐網(wǎng)殼、星形四角錐網(wǎng)殼，其上弦平面內力類似于斜交類網(wǎng)殼，而下弦內力分布卻類似于正交類網(wǎng)殼。棋盤形四角錐網(wǎng)殼

10、與它們相反，上弦內力分布與正交類網(wǎng)殼相似，下弦內力分布與斜交類網(wǎng)殼相似。三角錐網(wǎng)殼以及三向桁架網(wǎng)殼的內力分布也有上述特點，即荷載向各個方向傳遞，結構空間作用明顯。第20頁/共77頁三、筒網(wǎng)殼結構的受力特點三、筒網(wǎng)殼結構的受力特點 網(wǎng)殼結構的受力與其支承條件有很大關系。網(wǎng)殼結構的支承一般有兩對邊支承、四邊支承、多點支承等。 1兩對邊支承 兩對邊支承的筒網(wǎng)殼結構，按支承邊位置的不同，有兩種情況。 當筒網(wǎng)殼結構以跨度方向為支座時，即成為筒拱結構，拱腳常支承于墻頂圈梁、柱頂連系梁，或側邊桁架上，或者直接支承于基礎上，為解決拱腳推力問題，可采用以下四種方案：第21頁/共77頁 （1）設拉桿：柱間拉桿的間

11、距為網(wǎng)格縱向尺寸的倍數(shù)，一般為1.53m。 （2）設墻垛：為取消室內拉桿，可用斜墻垛來抵抗拱腳推力。 （3）設斜柱、墩：把柱軸線按斜推力方向設置來承受側向推力。 （4）拱腳落地：即采用落地拱式筒網(wǎng)殼，其斜推力直接傳入基礎，故用料最為經濟，但對基礎要求較高。第22頁/共77頁 當筒網(wǎng)殼結構在波長方向設支座時，網(wǎng)殼以縱向梁的作用為主。這時網(wǎng)殼的端支座若為墻，應在墻頂設橫向端拱肋，承受由網(wǎng)殼傳來的順剪力，成為受拉構件，其端支座若為變高度梁，則為拉彎構件。梁式筒殼的縱向兩側邊應同時設側邊構件，如設置邊梁或邊桁架。最簡單的方法是在拱腳部分網(wǎng)殼邊設縱向長網(wǎng)肋構成邊桁架，邊桁架可垂直設置或水平設置，一般以水

12、平設置為佳，這樣能加強側邊的橫向水平剛度來承擔橫向推力。當跨度大時，可在拱腳做成三角形截面的立體邊桁架。第23頁/共77頁2四邊支承與多點支承 四邊支承或多點支承的筒網(wǎng)殼結構可分為短殼、長殼和中長殼。筒網(wǎng)殼的受力同時有拱式受壓和梁式受彎兩個方面，兩種作用的大小同網(wǎng)格的構成及網(wǎng)殼的跨度與波長之比有關。其中短網(wǎng)殼的拱式受壓作用比較明顯，而長網(wǎng)殼表現(xiàn)出更多的梁式受彎構件，中長殼的受力特點則界于兩者之間。由于拱的受力性能要優(yōu)于梁，因此在工程中多采用短殼。對于因建筑功能要求必須為長網(wǎng)殼結構時，可考慮在筒網(wǎng)殼縱向的中部增設加強肋，把長殼分隔成兩個甚至多個短殼，充分發(fā)揮短殼空間多向抗衡的良好力學性能，以增強

13、拱的作用。第24頁/共77頁 如黑龍江省展覽館某屋蓋，采用了三向單層筒網(wǎng)殼結構。網(wǎng)殼的波長S=20.72m，跨度L=48.04m，矢高為6m。在跨度方向中間設了兩個加強拱架，將長殼轉化為兩個短殼，如圖所示。第25頁/共77頁第三節(jié) 球網(wǎng)殼結構球網(wǎng)殼的關鍵在于球面的劃分。球面劃分的基本要求有二：（1）構件規(guī)格盡可能少，以便制作與安裝；（2）形成的結構必須是幾何不變體。第26頁/共77頁 一、單層球網(wǎng)殼單層球網(wǎng)殼的主要網(wǎng)格形式有以下幾種。1肋環(huán)型網(wǎng)格 肋環(huán)型網(wǎng)格只有經向桿和緯向桿，無斜桿，大部分網(wǎng)格呈四邊形，其平面圖酷似蜘蛛網(wǎng)，如圖所示。它的桿件種類少，每個節(jié)點只匯交四根桿件，節(jié)點構造簡單，但節(jié)點

14、一般為剛性連接。這種網(wǎng)殼通常用于中小跨度的穹頂，1967年建成的鄭州體育館，平面直徑64m，矢高9.14m，為我國跨度最大的單層球面網(wǎng)殼。第27頁/共77頁第28頁/共77頁2施威特勒（Schwedle）型網(wǎng)格 施威特勒型網(wǎng)格由經向網(wǎng)肋、環(huán)向網(wǎng)肋和斜向網(wǎng)肋構成，如圖8-6所示。其特點是規(guī)律性明顯，內部及周邊無不規(guī)則網(wǎng)格，剛度較大，能承受較大的非對稱荷載，可用于大中跨度的穹頂。第29頁/共77頁 3聯(lián)方型網(wǎng)格 聯(lián)方型網(wǎng)格由左斜肋與右斜肋構成菱形網(wǎng)格，兩斜肋的夾角為30度至50度，如圖a所示。為增加剛度和穩(wěn)定性，也可加設環(huán)向肋，形成三角形網(wǎng)格，如圖b所示。聯(lián)方型網(wǎng)格的特點是沒有徑向桿件，規(guī)律性明顯

15、，造型美觀，從室內仰視，像葵花一樣。其缺點是網(wǎng)格周邊大，中間小，不夠均勻。聯(lián)方型網(wǎng)格網(wǎng)殼剛度好，可用于大中跨度的穹頂。第30頁/共77頁中國科技館球形影院以一個直徑為27m的單層球網(wǎng)殼作為銀幕的支架，采用了聯(lián)方型網(wǎng)格，如圖所示。第31頁/共77頁4凱威特（Kiewitt）型網(wǎng)格 凱威特型網(wǎng)格其選用n根（n為偶數(shù)，且不小于6根）通長的徑向桿將球面分成n個扇形曲面，然后在每個扇形曲面內用緯向桿和諧向桿劃分成比較均勻的三角形網(wǎng)格，如圖所示。 在每個扇區(qū)中各左斜桿相互平行，各右斜桿也相互平行，故亦稱為平行聯(lián)方型網(wǎng)格。這種網(wǎng)格由大小均勻，避免了其它類型網(wǎng)格由外向內大小不均的缺點，其內力分布均勻，剛度好，

16、故常用于大中跨度的穹頂中。第32頁/共77頁第33頁/共77頁 圖為大慶林源煉油廠多功能廳屋蓋，采用1/3球形，落地直徑為30m，矢高10m。采用單層鋼網(wǎng)殼結構，網(wǎng)殼呈凱威特形網(wǎng)格，曲率半徑16.05m，設計跨度25.6m，矢高6.2m。網(wǎng)殼下部的承重結構為12個鋼筋混凝土支架，支架上部設圈梁連接成整體，網(wǎng)殼邊節(jié)點全部與圈梁整澆。第34頁/共77頁第35頁/共77頁 5三向網(wǎng)格型 由豎平面相交成60度的三族豎向網(wǎng)肋構成，如圖所示。其特點是桿件種類少，受力比較明確?？捎糜谥行】缍鹊鸟讽?。第36頁/共77頁 6短程線型網(wǎng)格 所謂短程線，是指球面上兩點間最短的曲線，這條最短的曲線必定是位于由該兩電極

17、球心所組成的平面與球面相交的大圓圓周上。由數(shù)學可以證明，圓球內接的最大正多面體是正二十面體，把內接正二十面體各邊正投影到球面上，把球面劃分成二十個全等的球面正三角形，其分割線在球面上所形成的網(wǎng)格，是桿長規(guī)格最少且桿長最短的球殼網(wǎng)格。第37頁/共77頁 但該網(wǎng)格的邊長為0.5257D（D為求的直徑），桿長太大，在建筑工程中并不實用，而要把這些球面正三角形再全等分成更小的球面正三角形又不可能，因此以后只能根據(jù)弧長相等的原則進行二次劃分（圖b），所得到的網(wǎng)格稱為短程線型網(wǎng)格，二次劃分的次數(shù)稱為短程線型網(wǎng)格的頻率。通過不同的劃分方法，可以得到三角形，菱形、半菱形、六角形等不同的網(wǎng)格形式。二次劃分后的所

18、有小三角形雖不完全相等，但相差甚微（圖c）。因此，短程線形網(wǎng)格規(guī)整均勻，桿件和節(jié)點種類在各種球面網(wǎng)殼中是最少的，適合于在工廠大批量生產。短程線網(wǎng)格穹頂受力性能好，內力分布均勻，傳力路線短，而且剛度大，穩(wěn)定性好，因此具有良好的應用前景。第38頁/共77頁 7雙向子牛線網(wǎng)格 雙向子牛線網(wǎng)格是由位于兩組子牛線上的交叉桿件所組成，如圖8-13所示。它所有桿件都是連續(xù)的等曲率圓弧桿，所形成的網(wǎng)格均接近方形且大小接近。該結構用料省，施工方便，是經濟有效的大跨度空間結構之一，已被用作許多石油及化學品儲藏罐的頂蓋。第39頁/共77頁 二、雙層球網(wǎng)殼二、雙層球網(wǎng)殼 1雙層球網(wǎng)殼的形成 當跨度大于40m時，不管是

19、從穩(wěn)定性還是從經濟性的方面考慮，雙層網(wǎng)殼要比單層網(wǎng)殼好得多。雙層球殼是由兩個同心的單層球面通過腹桿連接而成。各層網(wǎng)格的形成與單層網(wǎng)殼相同，對于肋環(huán)型、施威特勒型、聯(lián)方型、凱威特型和雙向子牛線型等雙層球面網(wǎng)殼，通常多選用交叉桁架體系。三向網(wǎng)格型和短程線型等雙層球面網(wǎng)殼，一般均選用角錐體系。第40頁/共77頁 凱威特型和有緯向桿的聯(lián)方型雙層球面網(wǎng)殼也可選用角錐體系，短程線型的雙層球面網(wǎng)殼，根據(jù)內外層球面網(wǎng)格劃分形式的不同，可以得到多種形式，最常見的兩種連接方式如圖所示，第一種是內外兩層節(jié)點不在同一半徑延線上，如外層節(jié)點在內層三角形網(wǎng)格的中心上，則可以形成六邊形和五邊形，內三角形的劃分（圖a）；第二

20、種是內外兩層節(jié)點在同一半徑延線上，實際上是兩個劃分完全相同但大小不等的單層網(wǎng)殼通過腹桿連接而成，（圖b）是抽掉部分外層節(jié)點時的情形。第41頁/共77頁第42頁/共77頁北京科技館穹幕影院為內經32m，外徑35m，高25.5m的四分之三雙層球面網(wǎng)殼，內層采用6頻劃分的完整的短程線穹頂，外層則是內層徑向沿伸并抽掉一部分外層桿件和節(jié)點形成六邊形與五邊形組合圖案，見圖。第43頁/共77頁 2雙層球網(wǎng)殼的布置 已建成的雙層球網(wǎng)殼大多數(shù)是等跨度的，即內外兩層殼面是同心的。但從桿件內里分布來看，一般情況下，周邊部分的桿件內力大于中央部分桿件的內里。因此，在設計時，為了使網(wǎng)殼既具有單雙層網(wǎng)殼的主要優(yōu)點，又避免

21、它們的缺點，既不收單層網(wǎng)殼網(wǎng)殼穩(wěn)定性控制，又能充分發(fā)揮桿件的承載力，節(jié)省材料，可采用變厚度或局部雙層網(wǎng)殼。第44頁/共77頁其主要形式有以下幾種： （1）從支承周邊島町步，網(wǎng)殼的厚度均勻地減少（圖a）； （2）網(wǎng)殼的下部為雙層，頂部為單層； （3）網(wǎng)殼的大部分為單層，僅在支承區(qū)域為雙層（圖b）； （4）在雙層等厚度網(wǎng)殼上大面積抽空布置。第45頁/共77頁第46頁/共77頁第四節(jié) 扭網(wǎng)殼結構 扭網(wǎng)殼位直紋曲線，殼面上每一點可作兩根互相垂直的直線。因此，扭網(wǎng)殼可以采用之線桿件直接形成，采用簡單的施工方法就能準確的保證桿件按殼面布置。由于扭網(wǎng)殼為負高斯曲殼，可避免其他扁殼所具有的聚焦現(xiàn)象，能產生良好

22、的室內聲響效果。扭網(wǎng)殼造型輕巧活潑，適應性強，很受建筑師和業(yè)主的歡迎。第47頁/共77頁 一、單層扭網(wǎng)殼一、單層扭網(wǎng)殼 單層扭網(wǎng)殼桿件種類少，節(jié)點連接簡單，施工方便。單層扭網(wǎng)殼按網(wǎng)格形式的不同，有正交正放網(wǎng)格和正交斜放網(wǎng)格兩種。如圖所示。 圖a、b所示桿件沿兩個直線方向設置，組成的網(wǎng)格為正交正放。在實際工程中，一般都在第三個方向再設置桿件，即斜桿，從而構成三角形網(wǎng)格。圖a所示為全部斜桿沿曲面的壓拱方向布置，圖b所示為全部斜桿件沿曲面的拉索方向布置。這兩種形式應用較多。第48頁/共77頁第49頁/共77頁 圖c所示為桿件沿曲面最大曲率方向設置，組成的網(wǎng)格為正交斜放。此時桿件受力最直接。但其中由于

23、沒有第三方向的桿件，網(wǎng)殼平面內的抗剪切剛度較差，對承受非對稱荷載不利。改善的辦法是在第三方向全部或局部地設置 直線方向的桿件，如圖d、e、f所示。第50頁/共77頁 為宜春地區(qū)醫(yī)院門診大廳屋蓋，平面尺寸為48m18m，采用兩個18m18m的扭殼，每個網(wǎng)殼中三個角點，如圖中的bac與egh均在同一標高上，中間角點d與f下降7.35m。采用焊接角鋼單層網(wǎng)殼結構，桿件與邊界成45度斜放，網(wǎng)格為1.149m1.149m，耗鋼量17.kg/。第51頁/共77頁 二、雙層扭網(wǎng)殼二、雙層扭網(wǎng)殼 雙層扭網(wǎng)殼結構的構成與雙層筒網(wǎng)殼結構相似。網(wǎng)格的形式與單層扭網(wǎng)殼相似，也可分為兩向正交正放網(wǎng)格和兩向正交斜放網(wǎng)格，

24、見圖。為了增強結構的穩(wěn)定性，雙層扭網(wǎng)殼一般都設置斜桿形成三角形網(wǎng)格。1兩向正交正放網(wǎng)格的扭網(wǎng)殼兩組桁架垂直相交且平行或垂直于邊界（圖a）.這時每榀桁架的尺寸均相同，每榀桁架的上弦為一直線，節(jié)間長度相等。這種布置的優(yōu)點是桿件規(guī)格少，制作方便。缺點是體系的穩(wěn)定性較差，需設置適當?shù)乃街渭暗谌蜩旒軄碓鰪婓w系的穩(wěn)定性并減少網(wǎng)殼的垂直變形，而這又會導致用鋼量的增加。第52頁/共77頁第53頁/共77頁 2兩向正交斜放網(wǎng)格的扭網(wǎng)殼 兩組桁架垂直相交但與邊界成45度斜角（圖b），兩組桁架中一組受拉（相當于懸索受力），一組受壓（相當于拱受拉），充分發(fā)揮了扭殼的受力特性。并其上、下弦受力同向，變化均勻，形成

25、了殼體的工作狀態(tài)。這種體系的穩(wěn)定性好，剛度較大，變性較小，不需設置較多的第三向桁架，。但桁架桿件尺寸變化多，給施工增加了一定的難度。第54頁/共77頁 圖為北京體育學院體育館，屋蓋結構為四塊組合型扭網(wǎng)殼，采用了正交正放網(wǎng)格的雙層扭網(wǎng)殼結構。建筑平面尺寸59.2m59.2m，跨度52.2m，挑檐3.5m，四角帶落地斜撐，矢高3.5m，網(wǎng)格尺寸2.90m2.90m。整個結構桁架中上、下弦等長、豎腹桿也等長，大大簡化了網(wǎng)殼的制作與安裝。第55頁/共77頁第56頁/共77頁 圖為四川省德陽市體育館，屋蓋平面為菱形，邊長74.87m，對角線長105.80m，四周懸挑，兩翅角部位最大懸挑長度為16.5m，

26、其余周邊懸挑長度為6.60m。屋蓋結構為兩向正交斜放網(wǎng)格的雙層扭網(wǎng)殼。網(wǎng)殼去面矢高14.5m，最高點上弦球中心標高32.1m，屋蓋復蓋平面面積為5575.68。網(wǎng)殼上面鋪設四棱錐形GRC屋面板，構成了新穎、美觀、別具一格的建筑造型。第57頁/共77頁第58頁/共77頁 圖為北京石景山體育館。該建筑平面是邊長為99.7m的正三角形，屋蓋有三片四邊形的雙曲拋物面雙層鋼網(wǎng)殼組成，各網(wǎng)殼支承在中央的三叉形格構式鋼剛架和外緣的鋼筋混凝土邊梁上。每片網(wǎng)殼由兩組立方的直線形平行弦桁架組成基本網(wǎng)格，再加上第三方向（網(wǎng)格的對角線方向）的桁架（不再是直線形），形成完整的網(wǎng)殼。網(wǎng)殼的厚度為1.5m。三叉形剛架的每個

27、叉梁由箱形截面的立體型鋼桁架組成，與鋼筋混凝土剛架方案比較，其優(yōu)點是自重輕、溫度應力小、便于制作安裝、施工工期短。整個屋蓋結構體系受力明確，剛架拔地而起形成三足鼎立之勢，而網(wǎng)殼的三個角高高翅起，呈現(xiàn)出展翅欲飛的建筑造型。第59頁/共77頁第60頁/共77頁三、扭網(wǎng)殼結構的受力特點三、扭網(wǎng)殼結構的受力特點 單層扭網(wǎng)殼本身具有較好的穩(wěn)定性，單其出平面剛度較小，因此控制扭網(wǎng)殼的撓度成了設計中的關鍵。 在扭網(wǎng)屋脊處設加強桁架，能明顯地減少物及附近的撓度，但隨著與屋脊距離的增加，加強桁架的影響則下降。由于扭網(wǎng)殼的最大撓度并不一定出現(xiàn)在屋脊處，因此在屋脊處設加強桁架只能部分地解決問題。 同時，邊緣構件的剛

28、度對于扭網(wǎng)殼的變形控制具有決定意義。有分析表面，相同結構邊緣構件無垂直變位（如網(wǎng)殼直接支承在柱頂上）比邊緣構件有垂直變位的網(wǎng)殼撓度幾乎增大兩倍，在扭殼的驟變，布置水平斜桿，以形成周邊加強貸，可提高抗側力能力。第61頁/共77頁 對于四邊簡支的組合型扭網(wǎng)殼，如圖8-17所示的益陽市人民法院大公判廳，在十字脊線附近會出現(xiàn)負彎矩，而殼面上測以薄膜力為主，同時在十字脊線交叉點附近區(qū)域內產生明顯的負撓度?？煽紤]在十字脊線及邊界處制作成成帶下弦和腹桿的局部桁架，以提高網(wǎng)殼剛度。 扭網(wǎng)殼的支承考慮到其脊線為直線，會產生較大的溫度應力，如采用固定約束，對網(wǎng)殼受力不利，對于支承柱也會產生較大的水平推理，因此做成

29、橡膠支座，有助于放松水平約束。為抵抗網(wǎng)殼的水平推理，可在相鄰柱間設拉桿或做落地斜撐。如北京體育學院體育館，四角落地斜撐的設置承受了水平荷載及部分豎向荷載，起到了很好的效果。第62頁/共77頁第五節(jié) 其它形狀的網(wǎng)殼結構 網(wǎng)殼結構可以采用第五章所述的各種曲面形式，并進行切割組合，以適應人意的建筑平面形式，形成風格各異的建筑造型。 一、柱面與球面相組合的網(wǎng)殼結構一、柱面與球面相組合的網(wǎng)殼結構 當建筑平面呈長橢圓形時，可采用柱面與求面向組合的殼面形式。即在中部的一個柱面網(wǎng)殼，在兩端分別用四分之一球網(wǎng)殼，形成一個猶如半個雞蛋殼的網(wǎng)殼結構。這種結構形式往往用于平面尺寸和大的情況，如日本的秋田體育館，平面尺

30、寸為99m169m，中間的柱面網(wǎng)殼長70m，兩端的四分之一球殼半徑為43m，四周以斜柱支承。由于跨度大，這類結構常常采用雙層網(wǎng)殼結構，且一般為等厚的。第63頁/共77頁由于柱面殼部分和球面殼部分具有不同的曲率和剛度，如何處理兩者之間的連接和過渡是結構選型中首先要遇到的問題。一般的過渡方式有圖所示的三種方式。圖a在柱面殼與球殼之間設縫，把屋蓋分為獨立的三部分；圖b中柱面殼與球殼網(wǎng)格的劃分相對獨立，但兩者通過節(jié)點連接在一起；圖c、d中柱面殼與球面殼整體連接在一起，且兩者在網(wǎng)格劃分時采取自然過渡的辦法。第64頁/共77頁第65頁/共77頁 圖為我國目前覆蓋面積最大的屋蓋結構哈爾濱速滑館屋蓋。其主要結

31、構采用由中部圓柱面殼和兩端半球殼組成的巨型雙層網(wǎng)殼，輪廓尺寸為86.2m191.2m；如果包括下部支承框架在內，則地面標高處的輪廓尺寸可達101.2m206.2m。網(wǎng)殼中部的柱面殼部分采用正房四角錐體系，兩端球面殼部分采用三角錐體系，一律采用螺旋球節(jié)點，網(wǎng)格尺寸為3m左右。第66頁/共77頁 二、雙曲扁網(wǎng)殼結構二、雙曲扁網(wǎng)殼結構 雙曲扁殼原因矢高小，空間利用充分，故常有應用。扁網(wǎng)殼結構常采用平移曲面，這樣可使桿件的種類最小。 圖為石家莊市新華集貿中心商業(yè)大廳屋蓋的曲面形式，平面尺寸為40m40m，屋蓋選用樂圓弧平移曲面的雙層扁網(wǎng)殼。網(wǎng)殼最大矢高6.3m，矢跨比1/6.35，殼厚1.7m，高跨比

32、為1/24。網(wǎng)殼布置為正交正放立體桁架形式，網(wǎng)格在曲面上沿兩個主軸方向劃分，兩向均為13格。網(wǎng)殼四邊設拱形邊桁架，周邊支承在鋼筋混凝土連梁上，網(wǎng)殼上鋪玻璃鋼屋面板，屋蓋上部中央設一個9.375m9.375m的天窗。該工程采用圓弧平移曲面的好處是，殼面與邊界平行的任何切割曲線均為弦長40m、矢高3.15m的圓弧，曲率半徑均為65.067m，這就使網(wǎng)格劃分僅有一種規(guī)格，使桿件種類大為減少，節(jié)點定位容易，施工方便。第67頁/共77頁第68頁/共77頁 三、組合橢圓拋物面網(wǎng)殼結構三、組合橢圓拋物面網(wǎng)殼結構 圖為肇慶市體育館屋蓋結構示意圖，由橢圓拋物面切割組合而成，整個結構酷似一朵覆地的蓮花。體育館建筑

33、平面為截角的正方形，邊長為75m。單個網(wǎng)殼由兩組正交正放的雙層拋物線拱桁架組成，矢高分別為10.97m和5.20，網(wǎng)格投影尺寸為2687mm2687mm，網(wǎng)殼厚度為2m。網(wǎng)殼結構的桿件為3號無縫鋼管，用鋼量為52kg/。第69頁/共77頁第六節(jié) 網(wǎng)殼結構的選型 網(wǎng)殼結構的種類和型式很多，在設計時選擇的范圍比較廣，而影響選型的因素也很多。選型的合理性對網(wǎng)殼結構的可靠性和技術經濟指標有較大的影響。因此，網(wǎng)殼結構的選型應對建筑使用功能、美學、空間利用、平面形狀與尺寸、荷載的類別與大小、邊界條件、屋面構造、材料、節(jié)點體系、制作與施工方法等作綜合考慮。網(wǎng)殼結構選型一般應考慮以下幾個方面。第70頁/共77頁一、網(wǎng)殼結構的體型應與建筑造型相協(xié)調 進行網(wǎng)殼結構設計，特別是高、大跨度網(wǎng)殼結構的選型，應與建筑這既密切配合，使網(wǎng)殼結構與建筑造型相一致，與周圍環(huán)境協(xié)調，整體比例適當。當要求建筑空間大，可選用矢高較大的球面或柱面網(wǎng)殼；當空間要求較小，可選用矢高較小的雙曲扁網(wǎng)殼或落地式的雙曲拋物面網(wǎng)殼；如網(wǎng)殼的矢高受到限制又要求較大的