球面网壳结构类型和特点

钢结构焊接空心球单层球面网壳安装工法之一钢结构焊接空心球单层球面网壳是一种轻型钢结构，具有重量轻、刚度高、安装方便等优点，应用广泛。

其中，安装过程尤为重要，下面介绍一种安装工法。

工具和材料1.起重机械（如起重机，塔吊等）2.空心球组件3.柔性电缆绳或者绳鞭4.螺栓5.扳手6.网壳组件安装步骤步骤一：准备工作在安装前，需要彻底检查参考图纸和所有钢结构元素的尺寸以及安装的准确性。

如果需要更正，请及时通知技术人员。

步骤二：放置空心球根据图纸要求，将空心球组件放置在已经装好的支撑结构上，用柔性电缆绳或绳鞭将其牢固绑定，防止空心球滑落。

使用起重设备升起空心球，使其处于安装位置。

步骤三：焊接空心球在空心球的支撑垫片上放置特定数量的临时支撑，使得空心球的水平和垂直位置保持稳定。

安装工人在开始焊接之前，需将已经准备好的焊接材料和工具放在旁边。

然后按照规定的焊接程序，焊接空心球的接口和支撑垫片，同时检查焊缝的质量。

步骤四：安装网壳将网壳组件放置在空心球上，并将其与空心球的支撑垫片螺栓连接，以保持稳定。

接着使用起重设备升高网壳并安装彻底按照图纸的要求连接到空心球组件上。

步骤五：检测并完成安装在完成安装之前，需要进行必要的检测和测试工作，例如检查螺栓的紧固力，网壳的垂直度和水平度，以及所有元素是否可以稳定地支撑和工作。

接下来，根据需要进行防腐处理或者达到其他技术要求，确认完所有工作后，工作人员可以将起重设备降下并完成安装。

安全注意事项•在空心球旁放置警示标志，防止越界和人员误入。

•安装过程中需要严格注意起重设备和钢结构元素的承载能力和平衡度，并进行必要的命令协调。

•在焊接过程中应注意防火和散热。

•操纵起重设备和吊具的工人必须经过专业的培训，并具有相应的持证资格。

•安装过程中如果出现任何异常情况，应及时停止工作并通知技术人员。

本文主要介绍了钢结构焊接空心球单层球面网壳的一种安装工法。

该方法具有灵活性和可行性，适用范围广泛。

大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析大跨度三心圆柱面网壳结构是指由三个不同半径的圆所构成的圆柱面上的三心圆形网壳。

大跨度是指该结构形式所适用的横跨距离较长，跨度一般在50米以上的建筑工程。

其特点如下：1. 空间感强：三心圆柱面网壳的三种圆弧半径的运用构成了整个建筑的弧形。

以圆柱面为基础，将三个弧面相切叠合在一起，形成了具有空间感强的建筑结构。

2. 建筑区分明显：三心圆柱面网壳结构可以将整个建筑分解成不同的区域。

网壳在不同区域之间形成了各自的封闭空间，为建筑物内部的活动提供了一定的隔离。

3. 强度高承载能力强：三心圆柱面网壳结构具有很好的承载能力，对水平荷载、震动荷载等有很好的抗力，让整个建筑的结构更加稳定可靠。

4. 贴近人的需求：三心圆柱面网壳结构由弧面构成，更贴近于人体结构，其外形美观、优雅，不会给人们带来不舒适的感受。

1. 定位和分析设计需求：首先要对建筑工程的目标做出定位和分析设计需求，确定空间尺寸和使用功能等。

2. 材料和施工工艺选择：在确定设计需求之后，需要选择与之相适应的材料和施工工艺，这包括钢筋混凝土结构、钢结构、复合材料等。

3. 计算模型建立：进行结构设计时，首先要建立数学模型，这包括力学模型、刚度模型、材料模型等。

4. 结构选择和布局：根据建筑物的空间尺寸和使用功能，选择合适的结构形式和布局，以实现建筑物的高效性、强度和稳定性。

5. 相关数据的获取：为了精确地设计建筑工程，需进行大量的数据收集和处理，包括建筑物尺寸、荷载、天气条件等。

6. 构件结构的设计和布置：根据设计要求和相关数据，对网壳的构件进行设计和布置，保证其结构的合理性和稳定性。

1. 安全性能好：大跨度三心圆柱面网壳结构采用的是钢结构，其结构稳定性强，承载能力高，能够很好地满足建筑工程的安全需求。

2. 空间利用率高：大跨度三心圆柱面网壳结构的特殊形式使其在空间利用方面具有很大优势，能够最大化地利用建筑空间。

3. 圆弧形的优势：圆弧形的设计使得整个建筑呈现出优美和谐的曲线，形成了独特的建筑风格，给人以美妙的视觉感受。

高温下凯威特型单层球面网壳结构的承载能力分析【中文摘要】凯威特型单层球面网壳结构是凯威特为了改善施威特勒型和联方型球面网壳中网格大小不匀称的缺点而创造的一种新型的网壳,它是由经向杆系、纬向杆系和斜向杆系将球面分成大小比较匀称的三角形网格。

又称为平行联方型网壳。

它不但网格大小匀称,而且内力分布均匀,因此常用于大、中跨度的穹顶中,例如体育馆、商场、会展中心等建筑。

这些公共建筑长时间处于职员密集的状态,一旦发生火灾,在职员安全疏散之前坍塌,会造成大量的职员伤亡和重大的经济损失。

在以往的对网壳的研究中主要集中在网壳的稳定性,而对于其高温下承载能力分析还很少。

因此,有必要对高温下凯威特型单层球面网壳结构承载能力进行深进研究,以保证其在火灾发生时,结构具有足够的耐火性。

本文在充分考虑几何非线性和材料非线性的基础上,采用有限元方法对125例高温下凯威特型(K8)单层球面网壳结构承载能力进行非线性的热—结构耦合分析。

首先,采用ANSYS有限元软件用瞬态热分析方法对单个杆件、局部火灾下和整体火灾下的凯威特型(K8)单层球面网壳结构进行温度场分析。

其次,通过热—结构多物理场耦合,采用ANSYS有限元软件利用全过程曲线方法对80例整体火灾下凯威特型(K8)单层球面网壳结构进行承载能力分析,得到高温下其耐火极限,比较在不同荷载大小、不同跨度、不同矢跨比对耐火极限的影响。

考虑整体火灾下结构的稳定性。

最后,通过热—结构多物理场耦合,采用ANSYS有限元软件利用全过程曲线方法对55例局部火灾下凯威特型(K8)单层球面网壳结构进行承载能力分析,得到高温下其耐火极限,比较不同火灾场景、不同跨度、不同矢跨比对其耐火极限的影响。

比较局部与整体火灾下对结构承载能力的不同影响。

通过本文的研究可以得到影响高温下凯威特型(K8)单层球面网壳结构承载能力的因素,得出结构无保护层和有保护层条件下其耐火极限,以及在进行抗火设计中对于凯威特型(K8)单层球面网壳结构如何选型为实际工程设计提供了依据;在对结构进行整体局部火灾分析,对工程实际有一定的指导意义。

球面网壳结构类型和特点球面网壳主要有交叉桁架体系和角锥体系两大类。

1交叉桁架体系各种形式的单层球面网壳的网格形式均可适用于交叉桁架体系，只要将网壳中的每根杆件用平面网片来代替，即可形成双层球面网壳，注意网片竖杆方向是通过球心的。

单层球面网壳主要类型有：肋环型球面网壳(Ribbed Dome)、施威德勒型球面网壳(Schwedler Dome)、联方型球面网壳(Lamella Dome)、三向格子型球面网壳(three way grid Dome)、凯威特型球面网壳(Kiewitt Dome)和短程线球面网壳(Geodesic Dome)。

双层球面网壳在单层的基础上且网壳上下两层同心进行杆件的交叉复制，使得双层球面网壳的下层杆件连接规律与上层球面一致，上层和下层通过交叉连接，形成交叉桁架体系，即双层球面网壳。

1.1肋环型球面网壳它是由经向和纬向杆件组成，大部分网格呈梯形。

具有网格划分简单，节点构造简单的特点。

但是其杆件长短不一，内力分布不均匀，制作安装工作量相当大。

杆件计算模型应按空间刚接梁单元考虑，一般适用于中、小跨度结构。

图1：勒环型单层球面网壳1.2施威德勒型球面网壳由经向杆、纬向杆和斜杆构成，是肋环型球面网壳的改进形式。

加设斜杆的目的是为了提高结构刚度和其承受非对称荷载的能力。

斜杆布置方法主要有：左向单斜杆、双斜杆、左右向单斜杆和无纬向杆的双斜杆。

在具体工程设计时，应综合考虑荷载特点和支承方式以及材料等因素来确定选用结构布置形式。

这种网壳刚度较大，一般适用于大、中型网壳结构。

图2：施威德勒型单层球面网壳1.3联方型球面网壳联方型球面网壳系德国工程师Zollinger首创，由左斜杆和右斜杆组成菱形网格，两斜杆夹角为30～500之间，造型美观。

为了增强网壳的刚度和稳定性，可在环向加设杆件，使网格成为三角形。

适用于中、大跨度结构。

图3：联方型单层球面网壳1.4三向格子型球面网壳三向格子型是在球面上由三个方向相交成60度的大圆构成，或在球面的水平投影面上将跨度n等分，形成正三角形网格后再投影到球面上，即可得到三向网格型球面网壳。

球面网壳结构是一种独特的结构形式，它具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐疲劳等优点。

在现代建筑、桥梁、航空航天等领域得到了广泛应用。

然而，球面网壳结构也存在一些稳定性问题，特别是在承受外力作用下容易发生失稳破坏。

因此，研究球面网壳结构的稳定性是非常重要的。

一、球面网壳结构的基本概念和分类球面网壳结构是由若干根经纬组成的高强度杆件和节点组成的网状结构，呈球面形状。

根据节点连接方式的不同，球面网壳结构可分为刚性节点球面网壳和铰接节点球面网壳两种。

刚性节点球面网壳是由刚性连接件将若干根经纬杆件连接起来组成的网架结构，具有较高的刚度和强度。

由于刚性连接件的存在，刚性节点球面网壳的计算和设计比较容易。

铰接节点球面网壳是通过铰接节点将若干根经纬杆件连接起来，形成一个柔性的球面网壳结构。

由于节点处的连接件和杆件均为铰接，因此在其承载过程中产生较多的应力变形。

因此，设计铰接节点球面网壳结构的过程较为复杂。

二、球面网壳结构的稳定性分析球面网壳结构的稳定性研究是结构设计和计算的重要内容。

与其他结构相比，球面网壳结构的稳定性分析存在以下特点：1.不规则形状球面网壳结构的形状不规则，因此其受力状态也较为复杂。

在球面网壳结构的设计过程中，需要充分考虑其形状和受力状态，进行合理的分析和设计。

2.不同的节点类型根据节点的不同类型，球面网壳结构分为刚性节点球面网壳和铰接节点球面网壳两种形式。

在分析结构的稳定性时，需要分别考虑刚性节点和铰接节点的情况。

3.多个节点位移相互影响球面网壳结构中的多个节点之间存在位移相互影响的情况。

因此，在分析结构的稳定性时，需要考虑节点位移的影响，确定每个节点的位移方向和大小。

4.复杂的边界条件球面网壳结构的边界条件比较复杂，需要考虑框架的边缘受力状态、球面曲率半径、节点位置等多个因素的影响。

因此，在分析结构的稳定性时，需要考虑各种边界条件的复杂性，并进行相应分析和计算。

三、球面网壳结构的稳定性控制球面网壳结构的稳定性受到许多因素的影响，例如材料的强度、形变能力、边界条件等。

单层球面木网壳结构研究现状随着社会和经济的发展，建筑工程的需要也越来越多。

球面木网壳结构作为一种具有创新性、独特性和美观性的建筑类型，受到了广泛的关注和重视。

本文就单层球面木网壳结构的研究现状进行探讨和分析，旨在深入了解这一新兴建筑类型的特点、应用和发展趋势。

一、球面木网壳结构的设计特点球面木网壳结构是指在球面上铺设木材，将木材按照一定的倾角和旋转角度排列，形成一种特殊的构造体系。

球面木网壳结构具有以下设计特点：1. 灵活性球面木网壳结构的设计可以根据实际需求进行灵活调整，采用不同木材、不同构造方式，实现多样化的设计效果。

2. 节约成本球面木网壳结构可利用工厂预制化技术，极大地降低了施工成本和时间。

3. 可持续性球面木网壳结构采用天然木材，符合可持续发展的理念，对环境友好，有助于提高建筑的可持续性。

二、球面木网壳结构的应用范围球面木网壳结构的应用范围很广泛。

在建筑结构中，球面木网壳结构已成功地应用于商业、文化、体育等领域，如体育场馆、剧院、博物馆等。

此外，球面木网壳结构还可以用于露天舞台、展馆、民居等领域。

三、球面木网壳结构的研究现状目前，全球关于球面木网壳结构的研究已越来越深入和广泛，主要围绕以下方面进行研究：1. 构造分析球面木网壳结构的构造分析是研究的重点之一，主要是通过分析结构受力原理，研究不同种类和规格的木材、组合方式和连接形式，探索最佳的结构构造方案。

2. 可靠性和安全性分析球面木网壳结构在应用过程中需要承受很大的荷载和力矩，因此要针对不同的应用场合，进行可靠性和安全性分析，确保球面木网壳结构的安全性和可持续性。

3. 性能分析目前，关于球面木网壳结构的性能分析仍处于起步阶段。

今后需要深入研究球面木网壳结构的声学性能、热力学性能、防火性能等方面的特性。

四、球面木网壳结构的发展趋势球面木网壳结构作为一种创新性的建筑类型，在未来有广阔的发展前景。

未来的研究方向主要集中在以下几个方面：1. 研究球面木网壳结构在不同环境下的适应性，为其在各个领域的应用提供更多的可能性。

单层铰接球面网壳结构的动力特性浅析环向折线形单层球面网壳是在中心开孔按曲面放置的正放四角锥双层球面网壳基础上，去除内圈上、下弦环杆以外的所有环向杆件，所形成的一种一次超静定的新型空间桁架体系。

结构的折面造型使它兼有单、双层网壳结构的受力特性，且促使了铰接节点和杆单元可以应用在单层网壳结构中，这是对现有《空间网格结构技术规程》[2]中3.1.8条规定的发展。

本文通过对一80m中小跨度的环向折线形单层球面网壳结构的自振特性进行了研究1 计算模型及荷载取值设环向折线形单层铰接球面网壳的环向分为16等分、、和m。

杆件截面统一采用，截面面积为14430mm2，弹性模量为2.06x105Mpa。

分析中考虑以下荷载：0.5kN/m2恒载、0.5kN/m2活载和结构自重。

周边采用不动铰支座，环向折线形单层铰接球面网壳结构的计算模型见下图。

2 自振特性分析自振特性是结构固有的力学性能，它直接影响到结构在动力荷载作用下的响应，是结构动力性能分析的基础[3]。

由于结构的自振特性与结构刚度和质量密切相关，因此它又是衡量一个结构刚度和质量是否匹配，刚度是否合理的重要依据。

采用子空间迭代法对环向折线形单层球面网壳结构进行模态振型分析，并提取了结构的前9阶模态振型及其对应的自振频率。

从上图可以看出，环向折线形单层球面网壳结构的自振频率较为密集，由于结构的对称性，使得大部分振型成对出现；网壳的振型可以分为环向挤压变形的水平振型和竖向振型两大类，在所提取的前9阶振型中低阶振型以环向挤压变形的水平振型为主，高阶振型以竖向振型为主。

因此环向折线形单层球面网壳结构由于其环向折面造型，使它具有环向刚度较弱，竖向刚度相对较好的特点。

为了较系统的研究环向折线形单层球面网壳结构的自振特性，有必要研究各参数对结构自振特性的影响。

下面将分别讨论矢跨比、厚跨比和支座刚度对结构自振特性的影响。

2.2.1 不同矢跨比条件下的自振特性分析在矢跨比为1/5～1/8间，分别取出4种不同的矢跨比进行自振模态分析，所得的第1阶环向和竖向自振模态及其对应的自振频率，见表1。

100米跨度单层球面网壳结构设计及分析摘要：单层球面网壳以其受力合理的结构形式、外形简单美观、跨度大、用料经济等优点，在空间结构中应用广泛。

本文以唐山市某大型展览馆为设计对象，结合建筑要求和单层网壳的优缺点选取凯威特型单层球面网壳为主结构体系。

根据荷载规范和当地的地理条件进行荷载取值，并根据规范要求进行合理的截面设计。

采用有限元软件ANSYS结构的静力和动力承载能力进行整体计算分析，同时进行结构在对称荷载和非对称荷载下的稳定性全过程分析。

分析结果表明，该结构各项性能指标均满足规范要求，具有较高的安全性和经济性。

关键词：单层球面网壳；截面设计；稳定性；动力响应Design and analysis of a single-layer spherical reticulated dome structure with a span of 100 metersAbstract：The single-layer spherical reticulated dome is widely used in the space structure due to its advantages of reasonable mechanical structure，simple and beautiful appearance，large span and economical materials.In this paper，a large exhibition hall in Tangshan City is taken as the design object，combined with the architectural requirements and the advantages and disadvantages of single-layer reticulated dome，the main structural system of Kaiweite single-layer spherical reticulated dome is selected.According to the load code and local geographical conditions，load values are taken，and reasonable section design is carried out according to the code requirements.The static calculation and dynamic bearing capacity of the structure using the finite element software ANSYS are used for the overall calculation and analysis.At the same time，the whole process of the stability of the structure under symmetric and asymmetric loads is analyzed.The analysis results show that the performance indicators of the structure meet the requirements of the specifications，and have high safety and economy.Key words：single-layer reticulated dome；Section design；stability；seismic response1 工程概况本文以唐山地区某假想展览馆为设计对象，展览馆场地为直径100米的圆形区域，考虑展览馆的建筑需求和场地跨度条件，采用100米跨度单层球面网壳结构体系，矢高30米，地基采用钢筋混凝土基础，研究[1]表明当结构基础刚度较大时，对屋盖力学性能影响较小，可以直接采用独立屋盖模型进行计算分析。