网壳结构课程课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
15
2、菱形（无纬向杆联方型网壳）
由左斜杆和右斜杆组成菱形网格的网壳，两斜杆的两角为30～50，其造 型优美，通常采用木材、工字钢、槽钢和钢筋混凝土等构件建造。
back
16
餀
3、三角形（有纬向杆联方型、施威德勒型） 为了增强无纬向联方型网壳的刚度和稳定性能，可 加设纬向杆件组成三角形网格。使得网壳在风载及 地震灾害作用下具有良好的性能。从受力性能考 虑，球面网壳的网格形状最好选用三角形网格。
2
网壳结构的主要不足在于： 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 带来了困难。 另外，为减小初始缺陷，对于杆件和节点的加工精度 应提出较高的要求，制作加工难度大。此外，网壳的 矢高很大时，增加了屋面面积和不必要的建筑空间， 增加建筑材料和能源的消耗。这些问题在大跨度网壳 中显得更加突出。
back
17
餀
施威德勒型球面网壳是肋环型网壳的改进型式，因其刚度大，常用于大、 中跨度的穹顶。这种网壳由经向杆、纬向杆和斜杆构成，设置斜杆的目的 是增强网壳的刚度并能承受较大的非对称荷载。 斜杆布置方法主要有：左斜单斜杆(图)、左右斜单斜杆(图b)、双斜杆(图 c)和无纬向杆的双斜杆(图d)。选用时根据网壳的跨度、荷载的种类和大 小等确定。左斜单斜杆体系，因为其节点上汇交的杆件较少，应用普遍。
Ch 9.4 网壳结构
• 本章主要内容：
• 1、概述 • 2、筒网壳结构 • 3、球网壳结构 • 4、扭网壳结构 • 5、其他形状的网壳结构 • 6、网壳结构的选型
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 特性，受力合理，覆盖跨度大，是一种国内外颇受关注、半 个世纪以来发展最快，有着广阔发展前景的空间结构。
• 40米以下可采用单层网壳，跨度大可采用双层网壳。
5
替
• 按材料分：木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网壳、塑 料网壳、玻璃璃钢网壳等。 主要发展趋势是轻质高强材料的大量使用。 材料的选择取决于网壳的型式、跨度与荷载、计算模型、 节点体系、材料来源与价格，以及制造与安装条件等。
塑料网壳及其它材料 塑料在国外已开始应用于网壳结构。塑料的重量轻、强度高、透 明或半透明，耐腐蚀、耐磨损，易于工厂加工制造。
back
3
餀
9.4.1 概述
• 网壳结构的优点Fra Baidu bibliotek
• 1、网壳结构的杆件主要承受轴力，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、在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型 • 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。
塑料折板网壳
6
国外在60年代开始研究的复合材料应用于网架结构， 常见的有玻璃丝增强树脂（GRP，俗称玻璃钢）、碳 纤维或阿拉密德（aramid）。 复合材料最大的优点是强度高、重量轻，单位密度的 强度指标都很优越。 目前复合材料已成功地用在修建连续体的壳体与折板 上。它也可以用来制作索、棒与管。有一个试验性网 络的杆件与节点全部用复合材料制成。
网壳结构具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形体 都能给设计师以充分的创作自由。 建筑平面上，可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、三 角形、扇形以及各种不规划的平面； 建筑外形上，可以形成多种曲面，如球面、椭圆面、旋转抛物 面等，建筑的各种形体可通过曲面的切割和组合得到； 结构上，网壳受力合理，可以跨越较大的跨度，由于网壳曲面 的多样化，结构设计者可以通过精心的曲面设计使网壳受力均 匀；施工上，采用较小的构件在工厂预制，工业化生产，现场 安装简便快速，不需要大型设备，综合经济指标较好。
木材较早应用于球面和柱面网壳，其中有肋环形和联方型网壳 最多。层压胶合木广泛用于建造体育馆、会堂、音乐厅、谷库 等网壳。木材的最大优点是经济，易于加工制造各种形式。目 前世界上跨度最大的木网壳跨度达162m。
7
单层网壳的设计往往由稳定性控制，实际应 力很小。具有构造简单，重量轻，材料省等 特点。但由于稳定性差，仅适用于中、小跨 度的屋盖。跨度在40米以上、或有特殊技术 要求（如在两层之间安装照明、音响和空调 等设备）时，往往选用双层网壳。
• 1、按几何组成规律分 • （1）平面桁架体系双层筒网壳
a) 两向正交正放柱面网壳
c) 三向柱面网壳一
d) 三向柱面网壳二
10
• （2）四角锥体系双层筒网壳
正放四角锥柱面网壳
正放抽空四角锥柱面网壳
餀
• （3）三角锥体系双层筒网壳
三角锥柱面网壳
• 2、按弦杆布置方向分 • （1）正交类双层筒网壳 • （2）斜交类双层筒网壳
双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过 斜腹杆连接而成的。 按照网壳曲面形成的方法，双层网壳又可分为双 层柱面网壳和双层球面网壳，其结构型式可分为 交叉桁架和角锥（包括三角锥、四角锥、六角 锥；抽空的、不抽空的）两大体系。
back
8
餀
9.4.2 筒网壳结构
• 一、单层筒网壳
餀
• 二、双层筒网壳
餀
抽空三角锥柱面网壳 back
back
13
餀
9.4.3 球网壳结构
球面划分： 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。
• 一、单层球网壳
1、梯形（肋环型网格） 肋环型球面网壳是从肋型穹顶发展起来的，肋型穹顶由许多 相同的辐射实腹肋或桁架相交于穹顶顶部，下部安置在支座 拉力环上，肋与肋之间放置檩条。当穹顶矢跨比较小时，支 座上产生很大的水平推力，肋的用钢量较大。为了克服这一 缺点，将纬向檩条（实腹的或格构的）与肋连成一个刚性立 体体系，称为肋环型网壳。 肋环型网壳只有经向和纬向杆件，大部分网格呈梯形。由于 它的杆件种类少，每个节点只汇交四根杆件，故节点构造简 单，但是节点一般为刚性连接，承受节点弯矩。这种网壳通 常用于中、小跨度的穹顶。
back
4
餀
当网壳结构的曲面形式确定后，根据曲面结构的特性，支承的 数目、位置、形式，杆件材料和节点型式等，便可确定网壳的 构造型式和几何构成。基中重要的问题是曲面网格划分（分 割）。进行网格划分时，一是要求杆件和节点的规格尽可能少 以便工业化生产和快速安装；二是要求使结构为几何不变体 系。不同的网格划分方法，将得到不同型式的网壳结构。 • 网壳结构的分类： • 按杆件的布置方式分：单层网壳和双层网壳
2、菱形（无纬向杆联方型网壳）
由左斜杆和右斜杆组成菱形网格的网壳，两斜杆的两角为30～50，其造 型优美，通常采用木材、工字钢、槽钢和钢筋混凝土等构件建造。
back
16
餀
3、三角形（有纬向杆联方型、施威德勒型） 为了增强无纬向联方型网壳的刚度和稳定性能，可 加设纬向杆件组成三角形网格。使得网壳在风载及 地震灾害作用下具有良好的性能。从受力性能考 虑，球面网壳的网格形状最好选用三角形网格。
2
网壳结构的主要不足在于： 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 带来了困难。 另外，为减小初始缺陷，对于杆件和节点的加工精度 应提出较高的要求，制作加工难度大。此外，网壳的 矢高很大时，增加了屋面面积和不必要的建筑空间， 增加建筑材料和能源的消耗。这些问题在大跨度网壳 中显得更加突出。
back
17
餀
施威德勒型球面网壳是肋环型网壳的改进型式，因其刚度大，常用于大、 中跨度的穹顶。这种网壳由经向杆、纬向杆和斜杆构成，设置斜杆的目的 是增强网壳的刚度并能承受较大的非对称荷载。 斜杆布置方法主要有：左斜单斜杆(图)、左右斜单斜杆(图b)、双斜杆(图 c)和无纬向杆的双斜杆(图d)。选用时根据网壳的跨度、荷载的种类和大 小等确定。左斜单斜杆体系，因为其节点上汇交的杆件较少，应用普遍。
Ch 9.4 网壳结构
• 本章主要内容：
• 1、概述 • 2、筒网壳结构 • 3、球网壳结构 • 4、扭网壳结构 • 5、其他形状的网壳结构 • 6、网壳结构的选型
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 特性，受力合理，覆盖跨度大，是一种国内外颇受关注、半 个世纪以来发展最快，有着广阔发展前景的空间结构。
• 40米以下可采用单层网壳，跨度大可采用双层网壳。
5
替
• 按材料分：木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网壳、塑 料网壳、玻璃璃钢网壳等。 主要发展趋势是轻质高强材料的大量使用。 材料的选择取决于网壳的型式、跨度与荷载、计算模型、 节点体系、材料来源与价格，以及制造与安装条件等。
塑料网壳及其它材料 塑料在国外已开始应用于网壳结构。塑料的重量轻、强度高、透 明或半透明，耐腐蚀、耐磨损，易于工厂加工制造。
back
3
餀
9.4.1 概述
• 网壳结构的优点Fra Baidu bibliotek
• 1、网壳结构的杆件主要承受轴力，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、在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型 • 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。
塑料折板网壳
6
国外在60年代开始研究的复合材料应用于网架结构， 常见的有玻璃丝增强树脂（GRP，俗称玻璃钢）、碳 纤维或阿拉密德（aramid）。 复合材料最大的优点是强度高、重量轻，单位密度的 强度指标都很优越。 目前复合材料已成功地用在修建连续体的壳体与折板 上。它也可以用来制作索、棒与管。有一个试验性网 络的杆件与节点全部用复合材料制成。
网壳结构具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形体 都能给设计师以充分的创作自由。 建筑平面上，可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、三 角形、扇形以及各种不规划的平面； 建筑外形上，可以形成多种曲面，如球面、椭圆面、旋转抛物 面等，建筑的各种形体可通过曲面的切割和组合得到； 结构上，网壳受力合理，可以跨越较大的跨度，由于网壳曲面 的多样化，结构设计者可以通过精心的曲面设计使网壳受力均 匀；施工上，采用较小的构件在工厂预制，工业化生产，现场 安装简便快速，不需要大型设备，综合经济指标较好。
木材较早应用于球面和柱面网壳，其中有肋环形和联方型网壳 最多。层压胶合木广泛用于建造体育馆、会堂、音乐厅、谷库 等网壳。木材的最大优点是经济，易于加工制造各种形式。目 前世界上跨度最大的木网壳跨度达162m。
7
单层网壳的设计往往由稳定性控制，实际应 力很小。具有构造简单，重量轻，材料省等 特点。但由于稳定性差，仅适用于中、小跨 度的屋盖。跨度在40米以上、或有特殊技术 要求（如在两层之间安装照明、音响和空调 等设备）时，往往选用双层网壳。
• 1、按几何组成规律分 • （1）平面桁架体系双层筒网壳
a) 两向正交正放柱面网壳
c) 三向柱面网壳一
d) 三向柱面网壳二
10
• （2）四角锥体系双层筒网壳
正放四角锥柱面网壳
正放抽空四角锥柱面网壳
餀
• （3）三角锥体系双层筒网壳
三角锥柱面网壳
• 2、按弦杆布置方向分 • （1）正交类双层筒网壳 • （2）斜交类双层筒网壳
双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过 斜腹杆连接而成的。 按照网壳曲面形成的方法，双层网壳又可分为双 层柱面网壳和双层球面网壳，其结构型式可分为 交叉桁架和角锥（包括三角锥、四角锥、六角 锥；抽空的、不抽空的）两大体系。
back
8
餀
9.4.2 筒网壳结构
• 一、单层筒网壳
餀
• 二、双层筒网壳
餀
抽空三角锥柱面网壳 back
back
13
餀
9.4.3 球网壳结构
球面划分： 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。
• 一、单层球网壳
1、梯形（肋环型网格） 肋环型球面网壳是从肋型穹顶发展起来的，肋型穹顶由许多 相同的辐射实腹肋或桁架相交于穹顶顶部，下部安置在支座 拉力环上，肋与肋之间放置檩条。当穹顶矢跨比较小时，支 座上产生很大的水平推力，肋的用钢量较大。为了克服这一 缺点，将纬向檩条（实腹的或格构的）与肋连成一个刚性立 体体系，称为肋环型网壳。 肋环型网壳只有经向和纬向杆件，大部分网格呈梯形。由于 它的杆件种类少，每个节点只汇交四根杆件，故节点构造简 单，但是节点一般为刚性连接，承受节点弯矩。这种网壳通 常用于中、小跨度的穹顶。
back
4
餀
当网壳结构的曲面形式确定后，根据曲面结构的特性，支承的 数目、位置、形式，杆件材料和节点型式等，便可确定网壳的 构造型式和几何构成。基中重要的问题是曲面网格划分（分 割）。进行网格划分时，一是要求杆件和节点的规格尽可能少 以便工业化生产和快速安装；二是要求使结构为几何不变体 系。不同的网格划分方法，将得到不同型式的网壳结构。 • 网壳结构的分类： • 按杆件的布置方式分：单层网壳和双层网壳