07网壳结构

塑料网壳和玻璃钢网壳结构
目前较少采用。
网壳结构的分类
按曲面形式
单曲面和双曲面
单曲面网壳
筒网壳或称为柱面壳，
双曲面网壳
常用球网壳和扭网壳 其他曲面的扁网壳及各种曲面经切割组合后的网 壳。
7.2 筒网壳结构
柱面网壳，单曲面结构
横截面形式圆弧形、椭圆弧形、双心圆弧形
覆盖的平面为矩形
7.4 扭网壳
特点
直纹曲面，反向双曲，即双向直纹； 在直纹方向可以毫无阻碍的设置单根肋杆或桁架 式网肋，就能构成双曲扭面。 采用简单的施工方法就能准确地保证杆件按曲面 布置。 负高斯曲壳，可避免其他扁壳所具有的聚焦现象， 能产生良好的室内声响效果。 造型轻巧活泼，适应性强。
7.4 扭网壳
7.2.2 双层筒网壳
按几何组成规律分类
平面桁架体系双层筒网壳
由两个或二个方向的平面桁架交叉构成。
正交正放型
两向斜交斜放型
三向桁架型
7.2.2 双层筒网壳
按几何组成规律分类
四角锥体系双层筒网壳
由四角锥按一定规律连接而成。
折线形 正放四角锥 正放抽空四角锥 棋盘形四角锥
斜放四角锥
星形四角锥
7.2.3 双层筒网壳的受力特点
两对边支承——纵向梁结构
梁式筒网壳的纵向两侧边应同时设侧边构 件，设置边梁或边桁架。
拱脚部分网壳边设纵向长网肋构成边桁架，边 桁架可垂直或水平设置，一般以水平设置为佳， 以加强侧边的横向水平刚度来承担横向推力。 跨度大时，可在拱脚做成三角形截面的立体边 桁架。
横向短边为端边(l2) ，纵向长边为侧边(l1) 其整体传递外荷的方式与筒壳类似， 按网肋构成与传荷方式的不同，分为两类
拱式受压的筒网壳（类似短筒壳）； 梁（桁架）式受弯的筒网壳（类似长筒壳）。
拱式筒网壳
受力特征
以受压为主的平面拱，为单向平衡并传递外荷的 平面结构。 既然梁可以构成双向的井字梁，同样拱也可以实 现空间多向抗衡并传递外荷的空间结构——多向 拱，多向拱具有良好的空间刚度，能抵抗纵向侧 力，无需支撑。
7.2.3 双层筒网壳的受力特点
四边支承或多点支承
由于拱的受力性能要优于梁，工程中一般采用短 壳。 因建筑功能而要求必须采用长网壳结构时，可考 虑在筒网壳纵向的中部增设加强肋，把长壳分隔 成两个甚至多个短壳，充分发挥短壳空间多向抗 衡的良好力学性能，以增强拱的作用。
7.3 球网壳结构
球面划分的基本要求
杆件规格尽可能少，以便制作与装配； 形成的结构必须是几何不变体。
7.3 球网壳结构
单层球网壳
杆件种类少，每个节点只汇交四根杆件，节点构 造简单，但节点一般为刚性连接。 通常用于中小跨度的弯顶。
双层球网壳
双层球网壳大多数是等厚度的，即内、外壳面同 心； 从杆件内力分布来看，一般情况下，周边部分的 杆件内力大于中央部分杆件的内力。 在设计时，为了使网壳既具有单双层网壳的主要 优点，又避免它们的缺点，即不受单层网壳稳定 性控制，又能充分发挥杆件的承载力，节省材料， 对采用变厚度或局部双层网壳。
梁式筒网壳
7.2.1 单层筒网壳
形式与特点
以网格的形式及其排列方式分类
联方网格型筒网壳 弗普尔型筒网壳 单斜杆型筒网壳 双斜杆型筒网壳 三向网格型筒网壳
7.2.1 单层筒网壳
联方网格型筒网壳
受力明确
屋面荷载从两个斜向拱的方向传至基础；
室内呈菱形网格，美观大方 稳定性较差； 每个节点连接的杆件数少， 故常采用钢筋混凝土结构； 施工安装方法均为预制杆 件高空拼装并现浇节点混 凝土。
7.1 概述
网壳结构的优点
3.由于杆件尺寸与整个网壳结构的尺寸相比很小， 可把网壳结构近似地看成各向同性或各向异性的 连续体，利用钢筋混凝土薄壳结构的分析结果进 行定性的分析。 4网壳结构中网格的杆件可以用直杆代替曲杆，即 以折面代替曲面，如果杆件布置和构造处理得当， 可以具有与薄壳结构相似的良好的受力性能。 5便于工厂制造和现场安装，在构造上和施工方法 上具有与平板网架结构一样的优越性。
7.2.1 单层筒网壳
弗普尔型、单斜杆型筒网壳
结构形式简单，用钢量少， 多用于小跨度或荷载较小的情况。
弗普尔型
单斜杆型
7.2.1 单层筒网壳
双斜杆型筒网壳、三向网格型筒网壳
刚度和稳定性相对较好，构件比较单一； 设计、施工都比较简单； 适用于跨度较大和不对称荷载较大的屋盖。
双斜杆型
三向网格型
正交类双层筒网壳 斜交类双层筒网壳 混合类双层筒网壳
7.2.2 双层筒网壳
按弦杆布置方向分类
正交类双层筒网壳
上、下弦杆与网壳的波长方向正交或平行 两向正交正放、折线形、正放四角锥、正放抽空四角 锥
外荷载主要由波长方向的弦杆承受，纵向弦杆的 内力很小。很明显，结构是处于单向受力状态， 以拱的作用为主，网壳中内力分市比较均匀，传 力路线短。
7.2.2 双层筒网壳
按弦杆布置方向分类
斜交类双层筒网壳
上、下弦杆与网壳波长方向的夹角均不等于90o 两向斜交斜放网壳
上、下弦杆是与壳体波长方向斜交的，因此，外 荷载也是沿着斜向逐步卸荷的，拱的作用不是表 现在波长方向，而是表现在与波长斜交的方向。 最大内力集中在对角线方向，形成内力最大的 “主拱”，主拱内上、下弦杆均受压。
网壳结构的分类
按材料
木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网壳、塑料网 壳、玻璃钢网壳等。
木网壳结构
仅在早期的少数建筑中采用，近年来，在一些木材丰富的 国家也有采用胶合木建造网壳的，有的跨度已超过100m。 但总的来说，木结构网壳用得并不多。
钢筋混凝土网壳结构
单层常用，且常采用预制钢筋混凝土杆件装配整体式结构。 自重大、节点构造复杂，一般用于跨度60m以下。
7.1 概述
网壳结构的优点
1.网壳结构的构件主要承受轴力，结构内力分布 比较均匀，应力峰值较小，因而可以充分发挥材 料强度作用。 2.由于它可以来用各种壳体结构的曲面形式，在 外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，无 论是建筑平面或建筑形体，网壳结构都能给设计 人员以充分的设计自由和想象空间，通过使结构 动静对比、明暗对比、虚实对比，把建筑美与结 构美有机地结合起来，使建筑更易于与环境相协 调。
梁式筒网壳
受力特征——格构化板壳
板壳的受力状态与长筒壳一样，其接缝上的竖载 是由相邻折板以板平面内的横向力来抗衡。若每 块平面折板代之以一榀平面桁架（称平桁架）， 且相邻两桁架的上、下弦杆合二为一，这就成了 梁桁架（或称桁架式）筒网壳，即梁式筒网壳， 矢高
f (1 / 4 ~ 1 / 8)l2
7.2.2 双层筒网壳
按几何组成规律分类
三角锥体系双层筒网壳
由三角锥单元按一定规律连接而成。
三角锥
抽空三角锥
蜂窝形三角锥
7.2.2 双层筒网壳
按弦杆布置方向分类
与平板网架一样，双层筒网壳主要受力构件为上、 下弦杆。力的传递与上、下弦杆的走向有直接关 系。 根据双层筒网壳的几何外形及其支承条件，网壳 结构的作用可看成为波长方向拱的作用与跨度方 向梁的作用的组合，其内力分布规律及变形与两 铰拱相似。 习惯上按上、下弦杆的布置方向分成三类：
网壳结构的分类
钢网壳结构
在我国应用最多，可以是单层，也可以是双层； 钢材可采用钢管、工字钢、角钢、薄壁型钢等， 重量轻、强度高、构造简单、施工方便等优点。
铝合金网壳结构
重量轻、强度高、耐腐蚀、易加工、制造和安装方便，在 欧美大量应用于大跨度建筑， 杆件可为圆形、椭圆形、方形或矩形截面的管材。 我国铝材规格和产量较少，价格较高，尚未用于网壳结构。
7 网壳结构
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 概述 筒网壳结构 球网壳结构 扭网壳结构 网壳结构的选型
7 网壳结构
网壳，即为网状壳体，是格构化的壳体，或者说是 曲面状的网架结构。 20世纪50~60年代，钢筋混凝土壳体得到了较大的发 展；但钢筋混凝土壳体结构很大一部分材料是用来 承受自重的，只有较少部分的材料用来承担外荷载， 并且施工很费事。 焊接技术日趋完善，高强钢材不断出现，电算技术 突飞猛进，给网壳准备了物质基础； 网壳结构具有其非凡的优越性，近30年来，以钢结 构为代表的网壳结构得到了很大的发展。 网壳结构多用于大跨度，目前已经发展成为大跨结 构中应用普遍的结构形式之一。
单层扭网壳
杆件种类少，节点连接简单，施工方便； 按网格形式的不同，
正交正放网格 正义斜放网格。
7.4 扭网壳
双层扭网壳
结构构成与双层筒网壳结构相似。 网格的形式与单层扭网壳相似，
两向正交正放网格、两向正交斜放网格
为了增强结构的稳定性，双层扭网壳一般都设置 斜杆形成三角形网格。
7.3 球网壳结构
球网壳结构的受力特点
随网壳支座约束的增强，球网壳内力逐渐均匀， 且最大内力也相应减小，同时，整体稳定系数也 不断提高。 球网壳周边支座支点以采用固定刚接支座为宜。 为增大刚度，单层球网壳也可再增设多道环梁， 环梁与网壳节点用钢管焊接 为使球网壳的受力符合薄膜理论，球网壳应沿壳 边缘设置连续的支承结构。否则，在支座附近， 应力向支座集中，内力分布将会与薄膜理论有较 大出入。
7.3 球网壳结构
凯威特型单层网壳
7.3 球网壳结构
短程线型单层网壳
7.3 球网壳结构
双层联方型网壳
7.3 球网壳结构
双层短程线型网壳
7.3 球网壳结构
球网壳结构的受力特点
格构化的球壳，受力状态与圆顶受力相似； 网壳的杆件为拉杆或压杆，节点构造也须承受拉 力和压力。 球网壳的底座可设置环梁，也可不设环梁。 理论上，半球壳结构在竖向均布荷载作用下环梁 内拉力为零， 非半球壳结构则可通过设置斜向支承结构直接平 衡球壳内的水平拉力。 一般情况下，设置环梁有利于增强结构的刚度。
7.2.2 双层筒网壳
按弦杆布置方向分类
混合类双层筒网壳
部分弦杆与网壳波长方向正交、部分斜交。
斜放四角锥网壳、星形四角锥网竞，其上弦平面 内力类似于斜交类网壳，而下弦内力分布却类似 于正交类网壳。 棋盘形四角锥网竞与它们相反，上弦内力分布与 正交类网壳相似，下弦内力分布与斜交类网壳相 似。 三角锥类网壳以及三向桁架网壳的内力分布也有 上述特点，即荷载向各个方向传递，结构空间作 用明显。
2设墙垛。
取消拉杆，而用斜墙垛来抵抗拱脚椎力。
3设斜柱、墩。
把柱轴线按斜推力方向设置来承受侧向推力。
4拱脚落地。
即采用落地拱式筒网壳，其斜推力直接传人基础，故 用料最为经济，但对基础要求较高。
7.2.3 双层筒网壳的受力特点
两对边支承——纵向梁结构
当筒网壳结构在波长方向设支座时，网壳以纵向 梁的作用为主。 筒网壳的端支座若为墙，应在墙顶设横向端拱肋， 承受内网壳传来的顺剪力，成为受拉构件； 其端支座若为变高度梁，则为拉弯构件。
7.2.3 双层筒网ຫໍສະໝຸດ Baidu的受力特点
四边支承或多点支承
四边支承或多点支承的简网壳结构可分为短壳、 长壳和中长壳。 简网壳的受力同时有拱式受压和梁式受弯两个方 面，两种作用的大小同网格的构成及网壳的跨度 与波长之比有关。
短网先的拱式受压作用比较明显； 长网壳表现出更多的梁式受弯特性； 中长壳的受力特点则介于两者之间。
网壳结构的分类
按杆件的布置方式
单层网壳和双层网壳两种 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。
单层网壳
杆件少、重量轻、节点简单、施工方便，因而具有更好的 技术经济指标。但单层网壳曲面外刚度差，稳定性差。
双层网壳
可以承受一定的弯矩，具有较高的稳定性和承载力。当屋 顶上需要安装照明、音响、空调等各种设备及管道时，选 用双层网壳能有效地利用空间，方便天花板或吊顶构造， 经济合理。 双层网壳根据厚度的不同，有等厚度与变厚度之分
7.2.3 双层筒网壳的受力特点
两对边支承——筒拱结构
当筒网壳结构以跨度方向为支座时，即为筒拱结 构。 拱脚常支承于墙顶圈梁、柱顶连系梁或侧边桁架 上，或者直接支承于基础上。
7.2.3 双层筒网壳的受力特点
两对边支承——筒拱结构
拱脚推力可采用以下四种方案解决： 1设拉杆。
柱间拉杆的间距为网格纵向尺寸的倍数，一般为 1.5~3m。