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网架与网壳对比及网壳结构主要缺点
在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴向的拉力或压力，能充分发挥材料的强度，节省钢材。
平板网架与网壳相比，它是一种无水平推力和拉力的空间结构，支座构造较为简单，一般简支支座即可，便于下部支承结构处理。
而网壳结构受力更趋于合理，且可以实现更美观建筑造型。
网壳结构的主要缺点在于：杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的偏离对网壳的内力、整体稳定性和施工精度影响较大，给结构设计和施工帯来了一定困难。
为了减小网壳结构的这种缺陷，对于杆件和节点的加工精度要求就较高，因此加工难度也増大。
此外，网壳的矢高很大时，增加了屋面面积和不必要的建筑内部空间，建筑材料和能源的消耗也随之增加。
这些问题在大跨度网壳中显得更加突出。
由于网架、网壳结构组合有规律，大量杆件和节点的形状、尺寸相同，并且杆件和节点规格少，便于工厂成批逆，产品质量高，现场进行拼装容易，施工速度快。
第〇章第4章网架和网壳结构CAD1基础知识1.1关于网架和网壳结构的概述空间网架和网壳结构是近几年来非常流行的大跨度钢结构形式, 其盛行的原因主要有两方面。
一是受力好和空间刚架好, 二是工厂化生成和安装方便。
以节点划分主要有两种类型: 焊接球与螺栓球, 尤以螺栓球较为普遍。
螺栓球网架和网壳中构件主要有: 杆件、螺栓球、封板锥头、高强螺栓和套筒（无纹螺母）。
以基本单元几何构成来分就很多了, 常用的是正交正放四角锥。
不同位置构件的称谓见图:1.2设计流程1.3了解一些AutoCADGDCAD的图形平台是AutoCAD R14；需要利用其右边的屏幕菜单, 如果AutoCAD R14的屏幕菜单被关闭, 请点击菜单“Tools—Preferences—Display”, 在第一项关于“Screen Menu”上作出选择。
2GDCAD中常用的命令是“Dview”, 主要用来看模型的空间透视图, 具体在command: 下键入“DV”回车然后选择对象, 键入“CA”后可动态显示透视图。
3AutoCAD 与用户的交流主要是对话框与文本区, 按“F2”可显示或关闭文本提示区。
4一个平板网架的工程实例4.1建立工程点击桌面上“网架网壳CAD”快捷方式, 进入主菜单, 点击“工程—新工程”, 在工程卡片上填写工程名比如“GDTEST”, 指定工程存放路径及AutoCAD R14的路径, 程序自动在工程存放路径下建立“GDTEST”子目录（或称文件夹）, 以后所有与该工程有关的文件全部放在其下面。
4.2建立零部件库文件4.3点击“零部件规格—重组规格”, 屏幕出现规格卡片, 左边是读取路径, GDCAD安装完成后, 程序目录下带有一“DATA”子目录, 内部包含某一种网架加工厂家的零部件规格系列, 因此缺省的读取路径指向“DATA”子目录, 点击“读取”按钮, 显示钢管等零部件序列编号, 如果不准备采用某一序号, 请点击该序号去掉其前面的“(”选择符。
浅谈网架与网壳结构的区别与联系陈露（东南大学09级土木工程学院结构1班）摘要：空间结构以前轻巧的外形及合理的受力受到了广泛运用，本文对两种主要的空间结构——网架结构与网壳结构作了一些简单的比较，通过对组成、内力、动力下的特点等方面的比较，加深对网架与网壳结构的认识，希望对网架与网壳的研究、分析与设计有所帮助。
关键字：网架网壳比较目前，大跨空间结构发展迅速，空间结构以其优美的建筑外形和良好的受力性能被广泛运用于工程实践中。
网架与网壳是空间结构的主要形式，他们有许多类似的地方，同时又有各自的特点。
(前言)1.网架与网壳的定义网格结构是由很多杆件通过节点，按照规律的几何图形组成的空间结构。
网格结构中，双层或多层平板形网格结构称为网架结构，而曲面形网格称为网壳结构。
网架与网壳结构都属于空间网格结构范畴，结构形式较为新颖，杆件的布置形式都具有很强的规律性。
2.网架与网壳结构的组成与连接网架结构形似一块大板，一般分为平行桁架系网架、四角锥体系网架、三角锥体系网架、混合型三层网架等；网壳结构为空间曲面形式，分为单层和双层网壳两种，单层网壳结构依靠单层杆件找形，双层网壳依靠上弦杆件找形，腹杆和下弦杆可按相应的平面桁架体系、四角锥体系或三角锥体系。
根据其组成可以判断，网架结构及双层网壳结构的节点允许采用铰接或刚接形式，而单层网壳结构中，杆件之间的节点只允许采用刚接，否则将使单层网壳形成机构。
空间铰接杆系的一个节点有三个自由度，在网架为几何不变的前提下，可用下式判断整个结构的超静定次数。
W=3J-B-S (1) J——网架的节点数B——网架的杆件数S——支座约束数假设某双层正交正放网架上弦的网格数为N×N，下弦网格数为(N-1)×(N-1),则节点数为2N2+2N+1,网架杆件数为8N2，W=-2N2+6N+3-S。
对于大跨结构，一般情况下N较大，设N=10,且上弦点支承,约束数为S=4N，则W=-177.超静定次数为177.可见，网架和双层铰节点网壳结构的冗余度较大，具有较高的安全储备。
比较网架结构与网壳结构异同张晓亚 121071网架结构是一种空间杆系结构,受力杆件通过节点有机地结合起来。
节点一般设计成铰接,杆件主要承受轴力作用,杆件截面尺寸相对较小。
这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件与支撑系统有机地结合起来,因而用料经济。
由于结构组合有规律,大量的杆和节点的形状、尺寸相同,便于工厂化生产,便于工地安装。
网架结构一般是高次超静定结构,具有较高的安全储备,能较好的承受集中荷载、动力荷载和非对称荷载,抗震性能好。
网架结构就整体而言是一个受弯的平板,反应了很多平面结构的特性,大跨度的网架设计对跨度方向的网架刚度要求很大,因而总弯矩基本上是随着跨度二次方增加的。
网壳结构则是主要承受薄膜内力的壳体,主要以其合理的形体来抵抗外荷载的作用。
因此在一般情况下,同等条件特别是大跨度的情况下,网壳要比网架节约许多钢材。
1.网架结构与网壳结构分类网架结构按结构组成分为双层网架、三层网架和组合网架,按支承情况分为周边支承网架、点支撑网架和周边支承与点支撑相结合的网架,按网格形式分为交叉平面桁架体系、四角锥体系和三角锥体系。
一般来说,网壳结构按层数可划分为单层网壳和双层网壳。
单层网壳的网格常用形式有圆柱面单层网壳、球面单层网壳、椭圆抛物面单层网壳和双曲抛物面单层网壳。
双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成。
2.静力分析比较在用空间桁架位移法计算网架结构内力和变形时,作了如下假定：①网架节点为铰接,每个节点有三个自由度；②荷载作用在网架节点上,杆件只承受轴力；③材料在弹性阶段工作,符合胡克定律；④网架变形很小,由此产生的影响予以忽略。
双层网壳结构多采用空间杆系有限元法分析节点位移和杆件内力。
与平板网架假设类似,节点假设为铰接,每个节点有三个线位移u、v、w。
不同的是,下部结构的不同约束状况将使网壳结构的内力和位移产生显著变化。
3.动力特性异同网架与其他结构相比跨度较大,结构相对较柔,有其自身的动力特性：①网架的振型可以分为水平振型和竖向振型两类,水平振型以承受水平振动为主。
筑龙网W W W.SI N O AE C.C OM@ 筑龙网 《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇之22网架与网壳 资料编号：MYJZGCSJJS2003全国民用建筑工程设计技术措施结 构第22章 网架与网壳筑 龙 网建设部工程质量安全监督与行业发展司CS-JG22 @中国建筑标准设计研究所筑龙网W W W.SI NO AE C.C OM@ 筑龙网 《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇之22网架与网壳 资料编号：MYJZGCSJJS 目 录目 录.......................................................................2 22.1 网架结构.................................................................3 22.2 网壳结构................................................................13 22.3 常见的设计质置问题及预防措施............................................20 附录一 超限高层建筑工程抗震设防管理规定......................................22 附录二 构配件计算书表达内容及格式............................................25 附录三 粱端削弱式和粱端加强式连接............................................29 附录四 连续组合梁变形计算公式 (33)CS-JG22 @筑龙网WW W.SI NO AE C.C OM@ 筑龙网 《全国民用建筑工程设计技术措施》结构篇之22网架与网壳 资料编号：MYJZGCSJJS22 网架与网壳22.1 网架结构22.1.1 一般规定1 网架结构系指由许多杆件按照一定规律布置通过节点连接而成的平板型网格状结构体系，适用于工业与民用建筑的屋盖及楼盖，其中屋盖跨度不宜大于120m，楼层跨度不宜大于40m。
大跨空间结构小论文《网架和网壳结构的异同点分析》姓名：学号：专业：土木工程网架与网壳结构异同点分析摘要：空间结构以轻巧的外形及合理的受力受到了广泛运用，本文对两种主要的空间结构——网架结构与网壳结构作了一些简单的比较，罗列了一些异同点，加深对网架与网壳结构的认识，希望对网架与网壳的研究、分析与设计有所帮助。
关键字：网架网壳异同点为了满足社会生活和居住环境的需要，人们向建筑物提出更高要求，需要足够的跨度来达到更大的覆盖空间的目的，而像网架和网壳这种空间结构就应运而生。
所谓空间结构是指建筑结构的形状具有三维空间形状，在荷载作用下具有三维受力特性、呈立体工作状态的结构。
本文旨在探讨网架和网壳的异同点，但是因为他们的有些特性的界线不是很明显，故只能粗中有细地进行分析。
首先讨论它们的相同或类似的部分。
1、网架和网壳隶属体系相同。
它们同属于刚性空间结构体系，一般是由钢杆件按一定规律组成的网格状高次超静定空间杆系结构，具有很好刚度的结构体系。
2、具有一些相似的优缺点。
（1）结构组成灵活多样但又有高度的规律性，便于采用，并适用各种建筑方面的要求。
（2）节点连接简单可靠，加工制作机械化程度高，并已全部工厂化。
（3）用料经济，受力合理，能用较少的材料跨越较大的跨度，节约钢材。
（4）分析计算成熟，已采用计算机辅助设计，大大缩短了设计周期。
（6）适应建筑工业化、商品化的要求。
（7）节点用钢量较大，加工制作费用仍较平面桁架为高。
（8）是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂.3、结构形式均多种多样。
网架结构按结构组成分，有双层和三层网架；按支撑条件，可分为周边支撑、点支撑、三边支撑和两边支撑、周边支撑与点支撑相结合的混合支撑等；按网格组成主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。
网格结构是在20世纪中叶以来特别是近30多年发展最快的空间结构形式，它是将多根杆件，按照某种有规律的几何图形，通过节点连接成的一种网格状的三维杆系结构。
空间网格结构的外形可以成平板状，也可以呈曲面状。
前者称为平板网架结构，常简称为网架；后者称为曲面网架或壳形网架结构，常简称为网壳。
网格结构是网架与网壳的总称。
网架与网壳结构统称为空间网格结构。
网格结构在国内外应用广泛且发展速度很快，这主要是由于其具有以下优点：
（1)网格结构为三向受力的空间结构，受力合理，可以跨越较大的跨度，节约钢材。
网架结构比单向受力的平面结构（如平面桁架）自重轻、钢材用量少。
网壳结构中虽然曲面多样化，但从整体上来看主要承受压力，通过增大刚度，减小变形，精心设计可使网壳受力合理均匀，同样达到节省钢材的目的。
（2)工业化程度高，施工工期短，综合经济指标较好。
网格结构的组成特点是用小构件组成跨度很大的空间结构，其构件和节点比较单一而且定型化，网格可以做成标准尺寸的预制单元、预制节点和零件，加工制作机械化程度高，可全部工厂化生产，成品质量高、工期短；预制单元和节点零件尺寸小、重量轻，便于存放、装卸、运输、拼装；节点连接简便可靠，现场施工安装操作简单快捷、灵活，且质量可靠，尤其网架结构，现场仅需简单的拼装，技术简单，工作量小，安装不需要大型起重设备。
（3)网格结构应用范围广泛，适用于各种跨度的工业建筑、体育建筑、公共建筑，满
足建筑功能或工艺灵活和复杂的各种要求，且网格结构可拆可装、便于建筑物的扩建、改建或移动搬迁。
而且，网架结构中，可利用其上下弦之间的空间布置各种设备及管道等，能有效地利用空间，经济合理且使用方便。
网壳与网架是有本质的区别：前者空间受力，单层为刚接节点，也可以为双层、多层壳....网架,桁架以铰结节点来传递荷载。
从几何拓扑方面来说，我们可以这样理解。
网架是板的格构化形式；网壳是壳的格构化形式；桁架是格构化的梁。
网架不一定就是平面的，也可以是曲面的，关键是它的厚跨比。
如果网架的厚（高）跨比比较大，具有板（包括平面板和曲面板）的受力性能，那么仍就称之为网架。
而壳体一般是比较薄的，也就是说，厚跨比很小，在整体受力方面接近于壳的特性，这时我们称其格构化形式为网壳。
网壳是一般是曲面的，尤其是单层网壳，否则我们不好保证其结构的几何不变性。
此二者均为空间网格结构。
桁架从材料布局（或分布）来看，整体可以看成是格构化的梁，其整体受力性能与梁相似。
在细部结构上，利用各杆重新引导力流（各杆之间的节点未铰接，不能传递弯矩），整体上与主应力迹线的布局基本是一致的。
各杆件均为二力杆，只受拉压。
桁架，尤其是空间的管桁架，经常是做成拱的形式。
但此时，拱并非纯压拱，整体仍以受弯为主，我们在一定意义也可以认为是曲线梁。
当然，起拱可以增加跨越能力，此时的“梁”内的“轴力”作用也不可以忽视了，只是大多数情形下，尤其是矢跨比较小时，整体上仍以受弯为主。
网架技术参数网架零构件主要规格1 螺栓球100 110 120 130 150 180 200 220 230 250 3002 高强螺栓M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39 M42 M48 M52 M56 M643 焊件断面48*3.5 60*3.5 75*3.75 88.5*4 114*4 140*4.5 165*4.5 114*6 133*6 140*8 140*10 159*10 159*12 180*144 网架结构体系及支承类型网架结构分为正放四角锥网架、三角锥网架、三向桁架、曲面网架和异形网架等几种类型。
网架支承类型有周边支承网架、点支承网架、周边支承和点支承结合网架。
比较网架结构与网壳结构异同
张晓亚 121071
网架结构是一种空间杆系结构,受力杆件通过节点有机地结合起来。
节点一般设计成铰接,杆件主要承受轴力作用,杆件截面尺寸相对较小。
这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件与支撑系统有机地结合起来,因而用料经济。
由于结构组合有规律,大量的杆和节点的形状、尺寸相同,便于工厂化生产,便于工地安装。
网架结构一般是高次超静定结构,具有较高的安全储备,能较好的承受集中荷载、动力荷载和非对称荷载,抗震性能好。
网架结构就整体而言是一个受弯的平板,反应了很多平面结构的特性,大跨度的网架设计对跨度方向的网架刚度要求很大,因而总弯矩基本上是随着跨度二次方增加的。
网壳结构则是主要承受薄膜内力的壳体,主要以其合理的形体来抵抗外荷载的作用。
因此在一般情况下,同等条件特别是大跨度的情况下,网壳要比网架节约许多钢材。
1.网架结构与网壳结构分类
网架结构按结构组成分为双层网架、三层网架和组合网架,按支承情况分为周边支承网架、点支撑网架和周边支承与点支撑相结合的网架,按网格形式分为交叉平面桁架体系、四角锥体系和三角锥体系。
一般来说,网壳结构按层数可划分为单层网壳和双层网壳。
单层网壳的网格常用形式有圆柱面单层网壳、球面单层网壳、椭圆抛物面单层网壳和双曲抛物面单层网壳。
双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成。
2.静力分析比较
在用空间桁架位移法计算网架结构内力和变形时,作了如下假定：①网架节点为铰接,每个节点有三个自由度；②荷载作用在网架节点上,杆件只承受轴力；③材料在弹性阶段工作,符合胡克定律；④网架变形很小,由此产生的影响予以忽略。
双层网壳结构多采用空间杆系有限元法分析节点位移和杆件内力。
与平板网架假设类似,节点假设为铰接,每个节点有三个线位移u、v、w。
不同的是,下部结构的不同约束状况将使网壳结构的内力和位移产生显著变化。
3.动力特性异同
网架与其他结构相比跨度较大,结构相对较柔,有其自身的动力特性：①网架的振型可以分为水平振型和竖向振型两类,水平振型以承受水平振动为主。
其节点位移水平分量较大,竖向分量较小；竖向振型以承受竖向振动为主,其节点位移竖向分量较大,水平分量较小。
网架的第一振型均为竖向振型。
②振动频率非常密集,网架结构的频率密集程度较其他结构更为显著。
③网架的基本周期与网架的短向跨度L2关系很大,跨度越大则基本周期越大；与网架的长向跨度L1也有关,但改变的幅度不大；与支座的强弱、荷载的大小等略有关系；不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近。
④常用周边支承网架的基本周期约在0.3s至0.7s左右。
⑤网架结构对称。
荷载对称时,网架的第一振型呈对称性。
由于网壳结构具有很强的非线性性能,因此抗震分析一般采用时程分析法,分两阶段。
第一阶段为多遇地震作用下的分析。
网壳结构在多遇地震作用时处于弹性阶段,因此应作弹性时程分析,根据求得的内力,按荷载组合的规则进行杆件和节点的设计。
二是为罕遇地震作用下的分析。
网壳在罕遇地震作用下处于弹塑性阶段,因此应作弹塑性时程分析用以校核网壳结构的位移以及是否会发生倒塌。
网壳结构抗震分析的基本假定：①网壳的节点均为完全刚性的空间节点,每一个节点有六个自由度、三个位移、三个转角。
②质量集中在各节点上,仅考虑线位移加速度引起的惯性力,不考虑角加速度引起的惯性力。
③作用在质点上的阻尼力与对地面的相对速度成正比,但不考虑由角加速度引起的阻尼力。
④支承网壳的基础按地面的地震波运动。
4.网架结构、网壳结构选型与杆件、节点设计
网架结构的杆件一般采用Q235和Q345钢,当荷载较大或跨度较大时,宜采用16Mn钢,以减轻结构自重,节约钢材。
网架结构杆件对钢材材质的要求与普通钢结构相同。
钢杆件截面形式分为圆钢管、角钢、薄壁型钢三种。
薄壁圆管钢因其相对回转半径大和其截面特性无方向性,对受压和受扭有利,故一般情况下,圆钢管截面比其他型钢截面可节约20%的用钢量。
网架的节点构造形式很多,国内常用的有焊接空心球节点和螺栓球节点。
二者相比,前者的安装变形小于后者。
故采用焊接空心球节点时,网架高度可取得小些；采用螺栓球节点时,网架高度可取得大些。
螺栓球节点是在设有螺纹孔的钢球体上,通过高强度螺栓将交汇于节点处的焊有锥头或封板的圆钢管杆件连接起来的节点。
这种节点对空间汇交的圆钢管杆件适应性强,杆件连接不会产生偏心,没有现场焊接作业,运输、安装方便。
当网架杆件内力很大（一般>750kN）时,若仍采用螺栓球节点,会造成钢球过大而使用钢量增多。
此时应考虑采用焊接空心球节点。
焊接空心球节点传力明确,构造简单,造型美观,连接方便,适应性强。
但用钢量大,节点用钢量占网架总用钢量的20%-25%,焊接质量要求较高。
网壳结构与网架结构相比有相似之处,更有其特性。
一般来说,单层网壳构造简单,重量轻,但其稳定性较差,只适合中小跨度的网壳。
在单层网壳设计中为加强整体稳定性,其节点相对也复杂一些,必须采用刚性节点。
而双层网壳适合跨度大于40m 的结构,其节点可采用铰接节点。
对于大跨度的网壳结构,其矢高对受力性能影响颇大,应选用矢高较大的球面或柱面网壳,构造较为合理、经济；当跨度较小时,可选用矢高较小的双曲扁网壳或落地式的双曲抛物面网壳。
在网壳结构中,非对称荷载、集中荷载对单层网壳的稳定性危害极大,在结构选型时,应优先选用结构稳定性较好的结构。
网壳结构的分析内容,不仅包括了结构的强度、刚度、稳定性分析,往往其几何外形在设计中也是重点考虑的因素。
风荷载在网壳结构中特别是大跨度网壳结构中的作用产生了根本性的变化,有时对结构的安全性起到主导作用。
对于大跨度网壳结构,即使体型简单,也应进行风洞试验。
5.网壳结构的稳定性
单层网壳和厚度较小的双层网壳均存在着局部失稳和整体失稳的可能,需进行稳定性计算。
前者结构局部刚度出现软化、消失,此时,在荷载与位移的对应关系中会突然偏离平衡位置,产生一个动态跳跃,局部出现很大的几何变位。
而整体失稳是整个结构突然屈曲至完全不同于初试软化形状的变形形式,出现偏离平衡位置的大位移。
局部失稳往往是局部的高集中荷载作用或局部缺陷造成的,像单杆失稳、点失稳；而整体失稳往往是从局部失稳开始逐渐形成的。
影响网壳稳定性的因素极其复杂,除与网壳结构的非线性性能有关外,结构的形状、材料缺陷、节点刚度、杆件制作安装误差、支承条件、荷载类型都会影响网壳结构的稳定性。
大跨度总是强烈吸引着建筑师及工程师们,空间结构提供了一种既方便又经济的覆盖大面积的方法,由于其结构形式的有点及造型美观,常常为建筑师和工程师所采用。
今年来。
空间结构发展迅速,各种新型的空间结构不断涌现,空间结构的发展水平已成为标志一个国家建筑技术发展水平的重要指标。
知识改变命运。
