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双层网壳结构的静力分析与设计摘要：本文简述了双层网壳的静力设计过程，并通过对杆件内力的分析和变形能力的探讨得出如下结论：双层网壳这种结构型式具有有较强的承载能力，良好的稳定性和优越的协调变形性能，是各种大跨度建筑值得采用的一种屋盖型式。
关键词：双层网壳，柱壳，大跨度空间结构。
设计概况：某展览馆主展厅屋面为弧线形，跨度27m，结合使用要求，拟采用双层网壳的屋盖结构型式。
该结构不仅具有有较高的承载能力，且当在屋顶安装照明、空调等各种设备及管道时，它还能有效地利用空间，方便吊顶构造，经济合理。
一、柱壳结构的型式与分析1 柱壳结构型式本设计所用柱壳采用正放四角锥体系，柱壳跨度27m，矢高4.5m，纵向长度42m。
杆件长度控制在3m～3.5m之间。
2 柱壳结构分析结构分析的核心问题是计算模型的确定。
本设计中柱壳结构的计算模型为空图1 柱壳上弦支座图图1中，a点为二向支承（约束x，z方向位移），d点为二向支承（约束y，z方向位移），c点为三向支承（约束x，y，z方向位移），其余带×号的各点均设置单向支承（只约束z方向的位移）。
柱壳结构为大型复杂结构，因此采用有限元分析软件SAP2000对其进行结构分析，并结合我国钢结构设计规范对各杆件进行截面设计和验算。
二、静力设计1、荷载计算1）恒载标准值计算2/375m KN 2/5m KN 2/m KN 屋面构件及网壳自重恒载： 0.752/m KN 灯具： 0.052/m KN2）活载标准值计算屋面活载：0.52/m KN ； 雪荷载：375.05.075.00=⨯=⨯=s s r k μ2/m KN ；风荷载： C 类地貌，风压高度变化系数查表得74.0=z μ，风振系数0.1=z β2所示：因此，有：21/0789.0m KN w -=，22/237.0m KN w -= ，23/148.0m KN w -=2○1。
○2 ○36/127/5.4/==l f 154)2.06/1(1.02.0-=-⨯-=s μl f /s μ0.10.8-0.200.50.6+图8中， m h 15463.11=， m h 34537.32= ，m S 11512.71=m S 38488.62= ，m S 000.27=，下同。
双层网壳结构的静力分析与设计摘要：本文简述了双层网壳的静力设计过程，并通过对杆件内力的分析和变形能力的探讨得出如下结论：双层网壳这种结构型式具有有较强的承载能力，良好的稳定性和优越的协调变形性能，是各种大跨度建筑值得采用的一种屋盖型式。
关键词：双层网壳，柱壳，大跨度空间结构。
设计概况：某展览馆主展厅屋面为弧线形，跨度27m，结合使用要求，拟采用双层网壳的屋盖结构型式。
该结构不仅具有有较高的承载能力，且当在屋顶安装照明、空调等各种设备及管道时，它还能有效地利用空间，方便吊顶构造，经济合理。
一、柱壳结构的型式与分析1 柱壳结构型式本设计所用柱壳采用正放四角锥体系，柱壳跨度27m，矢高4.5m，纵向长度42m。
杆件长度控制在3m～3.5m之间。
2 柱壳结构分析结构分析的核心问题是计算模型的确定。
本设计中柱壳结构的计算模型为空图1 柱壳上弦支座图图1中，a点为二向支承（约束x，z方向位移），d点为二向支承（约束y，z方向位移），c点为三向支承（约束x，y，z方向位移），其余带×号的各点均设置单向支承（只约束z方向的位移）。
柱壳结构为大型复杂结构，因此采用有限元分析软件SAP2000对其进行结构分析，并结合我国钢结构设计规范对各杆件进行截面设计和验算。
二、静力设计1、荷载计算1）恒载标准值计算2/375m KN 2/5m KN 2/m KN 屋面构件及网壳自重恒载： 0.752/m KN 灯具： 0.052/m KN2）活载标准值计算屋面活载：0.52/m KN ； 雪荷载：375.05.075.00=⨯=⨯=s s r k μ2/m KN ；风荷载： C 类地貌，风压高度变化系数查表得74.0=z μ，风振系数0.1=z β2所示：因此，有：21/0789.0m KN w -=，22/237.0m KN w -= ，23/148.0m KN w -=2○1。
○2 ○36/127/5.4/==l f 154)2.06/1(1.02.0-=-⨯-=s μl f /s μ0.10.8-0.200.50.6+图8中， m h 15463.11=， m h 34537.32= ，m S 11512.71=m S 38488.62= ，m S 000.27=，下同。
文章编号：1009-6825（2012）22-0056-03长治体育馆网壳设计及静力性能分析收稿日期：2012-06-05作者简介：张建林（1979-），男，硕士，工程师张建林（中国建筑科学研究院建筑结构研究所，北京100013）摘要：长治县综合体育馆屋盖采用双层椭圆抛物面网壳，首先介绍了该网壳结构设计中的选型、网格划分以及与下部混凝土结构的连接形式，并分析了网壳的杆件受力性能以及网壳的整体稳定性能，该项目对于同类工程具有很强的借鉴意义。
关键词：网壳结构，网格形式，静力性能，稳定中图分类号：TU245．2文献标识码：A0引言长治县综合体育馆位于山西省长治县，为体育比赛用场馆。
屋盖外形为双椭圆抛物面网壳，平面投影呈椭圆形，长轴长78m ，短轴长63．6m ，立面顶点标高为25．05m ，短轴矢高7．50m ，长轴矢高9．71m 。
东西出口为悬挑柱壳，与屋盖曲壳空间相贯，柱壳最大外挑长度为11m ，柱壳顶部标高为15．34m 。
其建筑效果图见图1。
图1体育馆整体效果屋面采用彩钢夹芯板，部分范围内有玻璃采光带，重大约0．50kN /m 2，下部吊挂及装修荷载约0．30kN /m 2。
下部混凝土看台为框架结构，看台为混凝土看台，顶部四周有混凝土封闭环梁，上部钢屋盖支承于混凝土环梁上，其整体三维模型图见图2。
图2下部看台结构整体三维模型图1结构方案选定根据网壳设计规范，单层网壳跨度不宜大于50m ，且本工程建筑造型复杂，结构跨度大，为节省综合造价、便于工程施工，本工程选用双层螺栓球节点网壳。
根据网壳设计规范及以往设计经验，网壳的厚度选2．2m ，约为短轴跨度的1/30，长轴跨度的1/35，结构短向矢跨比约1/8．5，长向矢跨比约1/8．0，网壳长短轴比约为1．22，以上设计指标均满足网壳设计规程中相关要求。
网壳如何与下部混凝土结构之间连接是本工程的重点和难点之一，如果与下部结构固定铰接连接，则与下部共同工作；如采用滑动铰接连接，则与下部结构分开各自计算分析。
广东建材2020年第6期图1训练馆示意图训练馆立面图训练馆轴测图图2安装分区、分块示意图双层球形螺栓球网架结构施工技术龙期亮（广西建工集团第三建筑工程有限责任公司）【摘要】结合双层球形螺栓球网架结构的工程特点，将网架结构分成两个安装区域，采用散件安装和分块吊装相结合的施工方法。
同时从施工方案选择、吊装设备的选择、临时支撑架搭设等方面，对双层球形螺栓球网架结构施工技术进行了分析研究，确保施工质量，为工程的顺利进行提供技术保障。
【关键词】双层球形螺栓球网架；安装；施工技术1工程概况某训练馆主体结构为框架体系，建筑最高层数5层，中间部分上层，包含排球羽毛球层、篮球层和体操层。
建筑占地面积约6400m 2。
建筑总高度33m。
训练馆屋面为双层球形螺栓球网架结构，结构高32.7m，投影直径长78.9m。
2施工方案选择训练馆屋面为双层球形螺栓球网架结构，网架结构最高标高32.7m，下弦最大标高31.2m，网架厚1.5m。
网架下部为5层的框架结构，顶层楼面标高分别包括21.0m 和25.4m。
利用结构的有利特点，采用散件安装和分块吊装相结合的施工方案。
即球形网架分为屋盖部分和立面部分两个安装区域，屋盖部分在顶层楼面搭设满堂脚手架平台，散件拼装，采用6015型塔吊上料和拼装；立面部分采用1台50t 履带吊分块吊装就位，块与块间散件再利用塔吊或小型汽车吊补装。
施工技术56--广东建材2020年第6期表2满堂操作架搭设参数序号名称参数备注1立杆纵、横向间距均为1.6m接长采用对接扣件连接2水平杆步距1.7ｍ接长采用对接扣件连接3扫地杆距底座200mm 的立杆上纵横双向布置4架体外侧四周及内部纵横6～8m 由底至顶连续设置剪刀撑宽度6～8m 搭设高度8m 以下在架顶部连续设置；8m 以上应在架体底部、顶部及竖向间距不超过8m 分别连续设置。
剪刀撑宽度6～8m5顶层水平杆间距≤400mm水平杆上方满铺安全平网，安全平网上方满铺竹笆脚手板。
铝合金双层球面网壳结构的抗震性能分析提要：本文以双层球面网壳为研究对象，分析了其结构随参数变化的自振特性，然后采用Newmark积分法对其进行地震时程响应分析，分别研究了铝合金与钢双层网壳在竖向地震荷载作用下结点随参数变化的位移响应及杆件轴向应力响应。
研究结果表明，铝合金网壳与钢网壳在结构相同的情况下，其自振特性基本相同，而对地震荷载引起的位移响应，铝合金网壳要略大于钢网壳，而铝合金网壳杆件轴向应力远远小于钢网壳，因此在网壳结构中用铝合金取代钢材具有可行性。
一、引言近年来，网壳结构在大跨度结构的建造中得到越来越多的应用，单层网壳结构具有简单经济的优点，但由于稳定性差，只适用于中、小跨度的结构。
当跨度较大[1](一般是40米以上)时往往选用双层网壳。
铝合金材料具有自重轻、耐腐蚀、易于维护、耐久性好等特点，所以在大跨度网壳结构中更为适用。
早在50年代欧美等国就建成了许多铝合金结构，并对它开展了大量的基础性研究工作，70年代欧洲钢结构协会(ECCS)就制定了《欧洲铝合金结构建议》[3]，我国对铝合金结构的研究起步较晚，但随着经济的发展也建成了很多铝合金网壳结构，如上海国际体操中心等。
国内外学者对此结构的研究主要集中在静力稳定性能研究方面，对其抗震性能的研究成果较少。
本文采用空间杆单元有限元法[4]，对肋环型四角锥双层球面网壳(如图1所示)在不同几何参数下，利用时程法研究其在竖向地震作用下的结构响应。
二、网壳自振特性分析结构的自振特性主要是指频率、周期和振型，为了求解结构的这些特征，将网壳结构离散化，按多自由度体系进行有限元分析，其无阻尼自由振动方程为[5]：(1)求解一般归为广义特征值的问题：(2)式中：分别为结构质量矩阵和刚度矩阵;，分别为位移向量和加速度向量;为结构的圆频率。
本文采用子空间迭代法[6]对跨度50m、60m和跨度70m，矢跨比从1/6到1/2、杆件为121x8、网壳厚度为2m的双层铝合金球面网壳进行了自振特性分析，同时也计算了相同尺寸钢网壳的自振特性。
螺栓球网架在学校综合楼工程中的应用探析谢华磊发布时间：2021-08-26T01:43:01.373Z 来源：《基层建设》2021年第15期作者：谢华磊[导读] 随着国民经济和科学技术的不断发展，钢结构以其所具有的优点得到广泛应用。
本文主要结合顾村九年一贯制学校的综合楼工程项目，将项目的钢结构工程中的屋面网架施工作为切入点，对所有钢结构节点都采用螺栓进行连接的网架吊装技术进行了详细阐述，为同类钢网架的施工提供实践经验。
上海涛幼建筑工程有限公司摘要：随着国民经济和科学技术的不断发展，钢结构以其所具有的优点得到广泛应用。
本文主要结合顾村九年一贯制学校的综合楼工程项目，将项目的钢结构工程中的屋面网架施工作为切入点，对所有钢结构节点都采用螺栓进行连接的网架吊装技术进行了详细阐述，为同类钢网架的施工提供实践经验。
关键词：螺栓球；网架；钢结构；结构选型；安装随着学校对使用功能的要求不断提高，屋面网架结构作为一种施工普遍使用的结构体系，加上钢网架体系不均造型比较美观轻巧，具有比较好的稳定性和抗震性，而且与传统的平面刚屋架相比更加节省材料，因此，其被广泛应用于实际项目施工中。
利用螺栓球钢网架结构开展工作具有比较大的优势，因为其许多构件可以在工厂内提前制作完成，能够保证构件的型号以及规格具有统一性和标志性，仅需在施工时对其进行拼装，操作相对简单容易，可以大大缩短施工所需的工期，确保施工质量能够满足要求。
1螺栓球钢网架结构概述1.1 螺栓球钢网架结构含义螺栓球钢网架结构属于空间三维结构的一种，是遵循特定的规律将许多不同的杆件组合在一起得到的。
各杆件的端部均设有螺栓，将其拧进球内就能够组成螺栓球节点网架，或者将其焊接到球上以组成焊接节点网架。
大跨度的螺栓球钢网架结构既包含安全稳定、抗震效果好、性能优异以及整体重量轻的优点，而且该类建筑还拥有造型简洁、造价成本低、施工周期短以及美观性高等特点，在实际建筑施工中拥有非常大的应用潜力。
螺栓球网壳顶在大型拱顶储罐中的应用曹建鸥（江西雄宇（集团）有限公司，南昌 331700）摘要：当前，在我国社会经济发展快速增长，各个行业对能源的需求越来越多，出于对安全、经济方面的考虑，各地对石油化工油气储罐的建设规模也越来越大。
在石油化工油气储罐建设工程中，为了节约用地，降低成本，增加油气储量，扩大生产规模，油气储罐建设容量越来越大。
在大型金属储罐建设中，一般采用拱顶、内浮顶和外浮顶储罐结构。
拱顶储罐以其优良的强度和刚度及便于安装等原因，已成为国内最常用的罐顶结构，而国内大型拱顶、内浮顶储罐结构已较多采用网壳拱顶结构。
以某石化公司港口区重交通沥青项目拱顶和内浮顶储罐安装工程经纬形螺栓球网壳顶安装为例，结合工程实际情况，阐述了螺栓球网壳顶在大型拱顶储罐中的应用，结果表明该安装工艺有效的保证了工程安装质量、缩短了工程工期、节约了工程施工成本，取得了良好的社会和经济效益。
关键词：螺栓球，网壳顶，大型拱顶储罐，应用中图分类号：TE、TU 文献标识码：B 文章编号：引言：金属拱顶储罐也称自支撑拱顶储罐，罐顶为球冠形结构，罐体为圆筒形，拱顶中间无支撑，荷载靠其周边支撑于罐壁上，内浮顶储罐也是采用拱顶罐内部增设浮顶而成。
拱顶储罐有带肋壳拱顶、网壳顶等结构，网壳顶按结构形式分主要有双向子午线式网壳、三角形网格网壳、经纬型网格网壳，按节点形式分主要有板式节点网壳、毂式节点（承插式）网壳、焊接节点网壳、螺栓球网壳。
传统的拱顶结构储罐采用的板式或者板肋式结构，因此当储油罐直径大于32m时，其受力性能，材料用量方面已经不能适应发展的需要，SH 3046-1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》附录四对此也做了明确的规定。
由于双向子午线网壳结构形式对储罐罐壁会产生不利影响，同等用钢量条件下其强度、刚度、稳定性及承载力要小于三角形和经纬形网格网壳；毂式节点（承插式）网壳又属于半钢性节点；板式节点网壳相对于螺栓球网壳而言其含钢量较大，自重大，对储罐强度和稳定性有不利影响，不够经济；焊接节点网壳对网壳结构的焊接应力变形较大，施工难度高，工艺复杂。
双层螺栓球网壳结构的应用实例研究分析
网壳结构因其优美的造型设计和广泛的运用，成为近年来发展最快的结构之一，本文以浙江国华宁海电厂煤仓大跨度空间螺栓球网壳穹顶设计与施工为例，结合工程的具体情况，阐述其设计与安装原理。
结果表明：该施工方法降低工程造价、缩短工期和保障施工质量，增强市场竞争力，具有良好经济效益和发展前景。
标签：螺栓球结构；设计原理；应用实例；施工方案
一、工程概况
宁海电厂煤仓穹顶采用双层螺栓球节点球壳，半径68.349m。
球壳跨度129.63m，水平投影面积13194㎡。
网架矢高42.98m，球壳厚度2.0m，支承形式为下弦柱点支承。
考虑上弦恒荷载0.20kN/㎡，下弦悬挂荷载为60m直径沿环向2kN/m，活荷载0.5 kN/㎡，基本风压：0.6 kN/㎡。
径向位移40mm。
二、设计原理
在选择结构的类型时，应该综合考虑结构的受力性能和经济性能，结构的平面形状尺寸、结构的矢高、边界支承条件等因素。
网壳结构要求简洁，传力均匀、明确。
首先通过计算求出结构承受的主要荷载情况、荷载大小、选择合适的荷载组合，对于电厂煤仓这样大跨度的空间结构，风荷载在计算中不可忽视。
利用哈尔滨工业大学的STACAD网架设计工程软件，进行网壳计算及施工图绘制。
恒荷载取0.20 kN/㎡，作用在上弦节点上。
风荷载是该工程中的重要荷载之一，风荷载体型系数的选取很重要，根据荷载规范和类似工程的风洞试验结果可以选取适合的体型系数。
该工程采用的双层网壳结构，是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成的。
网壳采用四角锥网格，平均杆长3.5米，球壳厚度2.0m，总吨位510.3吨。
边界条件假定在结构计算尤为重要，网壳结构对边界条件的要求较高。
该工程中，为考虑网壳和扶壁柱的协同工作，将扶壁柱作为网壳弹性支承。
为此，将网壳离散为空间杆单元，扶壁柱作为空间梁单元，扶壁柱在标高±0.0处嵌固，对网壳和扶壁柱进行整体计算分析。
支座节点的设计与支承条件的假定是大跨度网壳结构中的技术重点。
支座节点的构造设计要符合结构设计中的计算假定结果，即程序中结构支座刚度符合实际刚度。
网壳结构的支座节点在网壳结构中起重要作用，它连接了网壳结构与下部支承结构，是实现边界条件假定的重要方法。
该工程中，对网壳的36个支座解放其水平约束，单独计算网壳。
将网壳的36个支座设计成不动铰支座，单独计算网壳。
结合以上情况进行组合，求出网壳的最不
利内力。
网壳支座采用平板支座，平板底座与柱顶混凝土埋件焊牢使其没有相对位移。
网架的节点构造应满足：（1）受力均匀合理，传力明确；（2）确保杆件交于一点，不产生额外弯矩；（3）构造简洁，制作安装方便，节约钢材；（4）减少难于检查、清洁、涂漆和容易积灰的死角。
国内网架结构主要分为：焊接球节点网架和螺栓球节点网架两种。
本工程使用的螺栓球节点由钢球、螺栓、套筒、螺钉和锥头等零件组成，每根端部带有螺栓，拧入球内形成螺栓球节点网架。
螺栓球节点网架具有跨度大、重量轻、整体性好、抗震性好等优点，造价也相应低廉，并且由于基本上没有焊接节点，安装速度相当快，能在很短的时间内完成工程施工，适用于现场工期时间短，施工条件简单、用电量受到制约、网架形状复杂、杆件定位困难的形状奇异的结构。
钢球尺寸受相邻杆件的夹角小、螺栓的直径和螺栓伸入球体的深度等因素影响。
该工程螺栓球采用D130，D150，D180，D200，D250规格，重量47.4吨，材料为紧定螺钉。
三、施工方案
对于电厂煤仓来说，面积比较大，相应重量也较大，不利于地面拼装。
螺栓球常用的方法是满堂红脚手架高空散装法，这种方法相对简单、便于操作，对于大型起重设施要求低，对现场条件和人员要求也不高，几乎用于各种形状的网壳的安装，高空散装法一般要求在施工区域下方搭设满堂红脚手架，在脚手架上满铺脚手板形成一个工作平台，施工人员在平台上完成安装作业，由于网架面积较大，脚手架需求量多，租赁、搭设和拆除费用较高。
此外，搭设、拆除脚手架工期也较长，影响工程进度，不能体现经济性，所以这个方法并不理想。
因此，该工程根据起重设备的机械性能、安装高度、现场条件等情况进行多种方案的对比，最后采用不使用脚手架的“分条分块微型吊具高空散装法”。
该方法分两个阶段进行：第一阶段为分条分块安装法，分条分块安装法是高空散装法的组合扩大，根据起重设施的机械性能、安装高度、现场条件等因素，将网架划分为若干个单元，条状单元一般沿长跨方向分割，其宽度约为1-3个网格，块状单元一般沿网架平面纵横向分割成矩形或正方形单元。
在地面上拼装成条状或块状扩展组合成单元体后，用起重机、千斤顶等垂直吊升或提升到设计位置，临时固定后，进行条块间的连接与调整。
由于结构为半球型，底部环形网格等分为12份，每一条块跨越三个支座，外层高两个网格。
第二个阶段为微型吊具高空散装法。
在地面上将网架拼成许多小单元，利用吊车或安装在网架上的微型吊具，吊到设计的位置，由高空作业人员完成节点的连接。
施工工艺流程：制作—运输—现场验收—分块组装—测量尺寸—分块吊装—条块之间连接—复核尺寸、校正调整—地面拼装小单元—微型吊具高空散装—防火漆涂装—竣工交验。
此方法的特点是大部分焊接、拼装工作在地面进行，有利于保障工程质量，不需要较多拼装支架，有利于节省成本和搭建、拆除脚手架的时间，有利于缩短工期。
但是分条分块安装法仍有一定的高空作业量，对作业人员技术、经验要求
高。
安装过程中需要控制安装偏差，如果偏差过大，超出设计、规范的允许范围，就会影响施工质量和安装速度。
所以应不定时随机抽查节点，测量其水平偏差及挠度值，一旦发现问题，及时采取措施整改。
在网架安装时，确保每根杆件的高强螺栓拧紧，尤其是安装悬挑部分的网架，防止悬挑部分的网架由于自重，高强螺栓未拧紧使套筒端面与螺栓球上螺孔端面产生间隙，从而悬挑部分的网架产生较大的挠度變形。
为了保证高强螺栓拧紧，当起重设备把地面上拼装完成的小单元起吊到高空设计位置时，必须在高强螺栓拧紧后松开吊钩。
