网壳结构
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网壳结构
一、简介
1.1 何为网壳结构
网壳结构是曲面型的网格结构,兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性,受力合理,覆盖跨度大,其外形为壳,是格构化的壳体,也是壳形的网架。
它是以杆件为基础,按一定规律组成网格,按壳体坐标进行布置的空间构架,其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。
它既有靠空间体形受力的优点,又有工厂生产构件现场安装的施工简便、快速的长处,而且他以结构受力合理,刚度大,自重轻,体形美观多变,技术经济指标好,而成为大跨结构中备受关注的一种结构形式。
1.2 网壳的形式与分类
(1)按网壳的层数来分,有单层网壳和双层网壳,其中双层网壳通过腹杆把内外两层网壳杆件连接起来,因而可把双层网壳看作由共面与不共面的拱桁架系或大小相同与不同的角锥系(包括四角锥系、三角锥系和六角推系)组成。
(一般来说,中小跨度(一般为40m以下)时,可采用单层网完,跨度大时,则采用双层网壳。
)如图1
图1 单层网壳与双层网壳
(2)按网壳的用材分,主要有木网壳、钢网壳、钢筋混凝土网壳以及钢网壳与钢筋混凝土屋面板共同工作的组合网壳等四类。
(3)按曲面的曲率半径分,有正高斯曲率网壳、零高斯曲率网壳和负高斯曲率网壳等三类。
(4)按曲面的外形分,主要有球面网壳、圆柱面网壳、扭网壳(包括双曲抛物面鞍型网壳、单块扭网壳、四块组合型扭网壳)等。
(5)按网壳网格的划分来分,有以下两类。
对于圆柱面网壳主要有单向斜杆型、交叉斜杆型、联方网格型、三向型,如图2所示。
对于球面网壳主要有肋环型、Schwedler型、联方网格型、三向网格型,如图3所示。
网壳结构案例简单分析网壳结构是一种由连续曲面构成的结构形式,具有稳定性好、强度高、质量轻等优点,广泛应用于建筑、桥梁、体育场馆等工程领域。
下面以建筑领域的网壳结构案例为例进行简单分析。
案例一:深圳大运中心体育馆深圳大运中心体育馆是一座综合性体育馆,采用大跨度、大空间的网壳结构设计。
该体育馆的外形呈现出流线型的造型,整个建筑结构由一个由流线型钢结构和玻璃幕墙组成的半流线型壳体组成。
该体育馆采用了双壳结构设计,内外两层网壳之间通过钢柱连接,形成了稳定的整体结构。
内层网壳主要承担荷载,外层则起到防水、保温和装饰等作用。
该体育馆的网壳结构设计突破了传统结构的限制,实现了大跨度、大空间的结构需求。
网壳结构的采用使得整个建筑结构极为轻盈,给人以开放、流畅的感觉。
同时,网壳结构的外观造型独特,成为该体育馆的标志性建筑,增加了城市的地标性与艺术性。
案例二:中国花卉博览会花卉大厅中国花卉博览会花卉大厅是一座专门展示各种花卉的建筑,采用了网壳结构设计。
该建筑呈现出一个半球形的外形,内部采用由钢桁架支撑的网壳结构。
网壳结构的内侧覆盖着透明的玻璃幕墙,使得室内充满了自然光线,为花卉的生长提供了良好的环境。
网壳结构的外侧则由彩虹色的层叠板构成,形成了美观的外观。
该花卉大厅的网壳结构设计实现了自由曲面的建筑形式,使得内部空间显得开放、明亮。
网壳结构的采用使得整个建筑更加美观、轻盈。
室内外环境的统一,使得花卉展示更加生动。
同时,该建筑的网壳结构还具有良好的承载能力,可以抵御自然灾害。
网壳结构能够通过合理的网格分布来均匀承受荷载,增强结构的稳定性和抗震性能。
此外,网壳结构还具有易于施工、周期短、成本低等优点。
因此,在很多需要大跨度、大空间的建筑领域,网壳结构都得到了广泛应用。
总的来说,网壳结构的优点包括稳定性好、强度高、质量轻、施工周期短等。
通过以上两个案例的分析可以看出,网壳结构在建筑领域中具有很高的适用性,并且能够创造出独特的建筑形式和美观的外观。
网壳结构施工方案1.引言本文档旨在提供一个网壳结构施工方案。
网壳结构是一种现代建筑结构,其特点是轻质、高强度和灵活性。
它被广泛应用于建筑物的屋顶、墙壁和地板等部分。
本文将介绍网壳结构的特点、施工流程和安全措施。
2.网壳结构的特点网壳结构具有以下特点:•轻质:网壳结构采用轻质材料构建,如钢材或合成材料,使得整个结构重量较轻,减轻了建筑物的荷载。
•高强度:由于网壳结构采用密集的网格设计,使得结构具有较高的强度和刚度,能够有效地抵抗外部力的作用。
•灵活性:网壳结构可以根据建筑物的形状和需求进行自由设计和调整,增加了建筑的灵活性和美观性。
3.施工流程下面是网壳结构的施工流程:3.1 准备工作在施工网壳结构之前,需要进行以下准备工作:1.确定设计方案:根据建筑物的需求和结构要求,设计一个适合的网壳结构方案。
2.确定材料:选择适合的材料,如钢材或合成材料,并确保其符合相关标准和要求。
3.准备施工设备:准备所需的施工设备,如吊车、脚手架、焊接机等。
3.2 施工步骤网壳结构的施工步骤如下:1.安装脚手架:在施工现场搭建脚手架,为施工人员提供稳定的工作平台。
2.安装钢结构框架:根据设计方案,将钢结构框架逐步安装到预定位置。
这包括吊装钢梁和柱子,并使用焊接机将其连接起来。
3.安装网壳单元:将预制的网壳单元安装在钢结构框架上。
这些单元可以是平面网壳、曲面网壳或复杂形状的结构。
4.进行连接和焊接:将各个网壳单元之间进行连接和焊接,确保整个结构的稳定性和强度。
5.进行调整和校正:根据实际情况和设计要求,对网壳结构进行调整和校正,以确保其几何形状正确且符合要求。
6.进行防腐处理:对网壳结构进行防腐处理,以延长其使用寿命和保护其表面免受环境腐蚀的影响。
3.3 完工验收在网壳结构完成施工后,需要进行完工验收。
验收包括以下内容:1.结构监测:使用专业测试设备对网壳结构进行质量检测和力学性能测试,以确保其满足设计要求和标准。
2.安全评估:对整个施工过程进行安全评估,检查是否存在安全隐患并采取相应的措施进行改善。
网壳结构设计简介戚 豹徐州建筑职业技术学院土木工程系第五章网壳结构设计简介网架结构是一个以受弯为主体的平板,可以看作是平板的格构化形式。
而网壳结构则是壳体结构格构化的结果,以其合理的受力形态,成为较为优越的结构体系。
可以说,网壳结构不仅仅依赖材料本身的强度,而且以曲面造型来改变结构的受力,成为以薄膜内力为主要受力模式的结构形态,能够跨越更大的跨度。
不仅如此,网壳结构以其优美的造型激发了建筑师及人们的想象力,随着结构分析理论以及试验研究的不断深入,计算技术的不断提高和增强,越来越多的建筑采用了这种结构型式。
5.1 网壳结构的常用形式5.1.1 网壳结构的基本曲面及形成1.网壳的型体网壳结构的型体是指网壳的形状、曲面形式和杆件的布置。
如果型体设计合理,可以使得结构在已知条件下可能达到最大的规模,受力合理、安全储备高、美观、制造和安装简易、节省材料、经济实用等。
国际薄壳与空间结构协会(IASS)创始人、西班牙著名结构工程师托罗哈认为:“最佳结构有赖于其自身受力之型体,而非材料之潜在强度。
”也就是说,网壳结构凭借其型体的合理性,才能成为一种最为优越的结构。
因此,网壳结构的型体已经成为当今建筑师与结构工程师的重要研究课题。
在进行网壳结构设计和型体创新时,首先必须了解曲面的几何形式、物理性质及其工作特性。
通常,我们把曲面分为两大类:1)典型曲面典型曲面,也称几何学曲面。
某些曲面不管其形式如何,也不管它是如何形成的,总可以用几何学方程表示出来。
比如,用圆弧线、双曲线、抛物线、椭圆线和直线等表示出的曲面并可以用微分方程求解的,都属于典型曲面。
国内外采用这种曲面已经建造了大量形体优美、经济合理的建筑。
如果再将这些曲面进行适当的切割或组合,还可以构成更多的型体,创造出新颖的网壳结构。
2)非典型曲面非典型曲面,亦称非几何学曲面。
某些曲面不能以简单的几何学方程来表示。
非典型曲面最初是建筑师为了使空间结构的型体有所创新,达到建筑造型能自由地发挥而发展起来的,最早应用于钢筋混凝土薄壳结构。
网壳结构一、简介1.1 何为网壳结构网壳结构是曲面型的网格结构,兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性,受力合理,覆盖跨度大,其外形为壳,是格构化的壳体,也是壳形的网架。
它是以杆件为基础,按一定规律组成网格,按壳体坐标进行布置的空间构架,其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。
它既有靠空间体形受力的优点,又有工厂生产构件现场安装的施工简便、快速的长处,而且他以结构受力合理,刚度大,自重轻,体形美观多变,技术经济指标好,而成为大跨结构中备受关注的一种结构形式。
1.2 网壳的形式与分类(1)按网壳的层数来分,有单层网壳和双层网壳,其中双层网壳通过腹杆把内外两层网壳杆件连接起来,因而可把双层网壳看作由共面与不共面的拱桁架系或大小相同与不同的角锥系(包括四角锥系、三角锥系和六角推系)组成。
(一般来说,中小跨度(一般为40m以下)时,可采用单层网完,跨度大时,则采用双层网壳。
)如图1图1 单层网壳与双层网壳(2)按网壳的用材分,主要有木网壳、钢网壳、钢筋混凝土网壳以及钢网壳与钢筋混凝土屋面板共同工作的组合网壳等四类。
(3)按曲面的曲率半径分,有正高斯曲率网壳、零高斯曲率网壳和负高斯曲率网壳等三类。
(4)按曲面的外形分,主要有球面网壳、圆柱面网壳、扭网壳(包括双曲抛物面鞍型网壳、单块扭网壳、四块组合型扭网壳)等。
(5)按网壳网格的划分来分,有以下两类。
对于圆柱面网壳主要有单向斜杆型、交叉斜杆型、联方网格型、三向型,如图2所示。
对于球面网壳主要有肋环型、Schwedler型、联方网格型、三向网格型,如图3所示。
(a)(b)(c)(d)图2 圆柱面单层网壳网格(a)单向斜杆型(b)交叉斜杆型(c)联方型(d)三向网格型图3单层球面网壳网格类型二、受力特点和典型工程应用1、圆柱面网壳受力特点1.1两对边支撑对于以跨度方向为支座,拱脚常支撑于圈梁、柱顶或基础上产生推力。
对于以波长方向为支座,柱面网壳端支座若为墙,则为受拉构件,若端支座为边高度梁,则为拉弯构件,此时应设边梁。