6第二篇_大跨度建筑屋盖结构网壳结构
篇大跨度建筑屋盖结构课件
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四、锥体网架
由三角锥、四角锥或六角锥单元组成 棱角斜杆作竖向腹杆
特点：
1利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 2多余的上凸增加了建筑容积 3巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大
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上海商务中心
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武汉木兰湖培训中心
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加油站
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第一节 网架结构的特点、优点与适用范围
特点：平面桁架相互交叉结合而成 优点： 1多向受力的空间结构，跨度大 2刚度大，稳定性好 3杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度 4高次超静定，安全度高 5结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间， 而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构 6杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装 的整体吊装
湖南一散装盐库
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风雨操场
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室内采光效果
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农贸市场
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飞机库
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第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围 第二节 网架结构的分类 第三节 平板网架的结构形式 第四节 平板网架的主要尺寸 第五节 平板网架的受力特点 第六节 网架的支承方式
网壳大跨空间结构
大跨房屋钢结构作业网壳大跨空间结构及其应用一、网壳大跨空间结构的特点网壳结构即为网状的壳体结构，是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。
其外形为壳，其构成为网格状，是格构化的壳体，也是壳形的网架，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。
网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。
网壳结构的发展和大量的工程实践应用，网壳结构为建筑结果提供了一种新颖合理的结构形式，网壳结构具有以下特点：（1）网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性，它的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，受力合理，因此可以充分发挥材料强度作用，节省材料；同时可以跨越较大的跨度。
网壳结构是典型的空间结构，合理的曲面可以使结构力流均匀，结构具有较大的刚度，结构变形小，稳定性高。
（2）网壳结构可以采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、外形和形状都能给设计师以充分的创作自由。
薄壳结构与网格结构不能实现的形态，网格结构几乎都可以实现。
既能表现静态美，又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的变化表现动态美，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。
（3）网壳结构应用范围广，可用于中、小跨度的民用和工业建筑，也可用于大跨度的各种建筑，特别是超大跨度的建筑。
在建筑平面上可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、扇形以及各种不规则的平面。
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。
（4）网壳结构可以用小的构件组成，而且杆件单一，这些构件可以在工厂预制实现工业化生产，安装简便快速，适应采用各种条件下的施工工艺，不需要大型设备，因此综合经济指标较好。
大跨度建筑屋盖结构1
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米
湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀 沉降时，将使结构产生附加内应力 有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不 会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于 小跨度（12m）和基础较差的情况
屋架选型的一般原则
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜 选用木屋架和钢屋架
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
钢筋混凝土门式刚架 梁高可按连续梁确定，一般取跨度的 1/15~1/20，但不宜小于250mm； 柱底截面高度一般不小于300mm，柱顶 截面高度则为600~900mm。 梁柱截面为等宽，一般应大于柱高的 1/20，且不小于200mm. 门式钢架的纵向柱高距一般为6m； 横向跨度以米为单位取整数，一般以3m 为模数，如15m、18m、21m、24m等。
钢刚架结构 钢刚架结构分为实腹式和格构式两种。 实腹式钢架适用于跨度不很大的结构， 常做成两铰式结构。当为两铰或三铰刚 架时，构件应为变截面。 实腹式刚架的横梁高度一般可取为跨度 的1/12~1/20。 格构式刚架结构的适用范围较大，有刚 度大、耗钢省等优点。 跨度较小时可采用三铰式结构，跨度较 大时可采用两铰式或无铰结构。格构式 刚架的梁高可取跨度的1/15~1/20。
网壳结构建筑
网壳结构建筑
网壳结构的引出
– 利用仿生原理, 人类得以更好地理解和发展空间结构。 古代的人类为了有一个好的生存空间, 常常以树枝为骨 架、以稻草为蒙皮来建造穹顶结构,后来又以皮革或布 匹代替稻草, 即现在常见的帐篷。经过长期的工程实践, 人类认识到穹顶能以最小的表面封闭最大的空间, 而且 所耗用的材料也比较经济。穹顶的发展与建筑材料的 发展是密切相关的。建于公元120~ 124 年的罗马万神 庙是早期穹顶的典型代表, 该穹顶基面为44m 的圆。
网壳结构建筑
网壳结构的引出
– 现代, 优质钢材的使用更是影响各种形式大跨穹顶网壳 发展的一个重要因素。
– 钢筋混凝土薄壳结构尽管有诸多优点, 但经过若干年工 程实践, 工程技术人员逐渐发现这种结构的缺点: 钢筋混 凝土薄壳施工时需要架设大量模板, 工作量很大, 施工速 度较慢, 工程造价高。因而人们对之逐渐丧失兴趣, 开始 寻求新的结构构造形式。随着铁、钢材、铝合金等轻质 高强材料出现及应用, 富有想象力的工程师开始了对穹 顶结构各种杆件形式网壳的发展。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 我国的空间结构在上世纪50年代末较多地采用薄壳结 构、悬索结构，60年代中采用网架结构，80年代较多 地采用网壳结构，直到21世纪,这些比较传统的近代空 间结构,除薄壳结构外,均获得了长期蓬勃的发展,工程项 目遍布全国城镇各地。
– 网壳结构在我国解放初曾有所应用，当时主要是一类 联方型的网状筒壳，材料为型钢或木材跨度在30M左右， 如扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心(551厂)、上 海长宁电影院屋盖结构等。
最新大跨与空间结构(网架及网壳结构)
两向正交正放网架的受力状况取决于平面尺寸 及支承情况。对于周边支承、正方形平面的网架，其 受力类似于双向板。
两向正交正放网架沿两个方向的杆件内力差别 不大，受力比较均匀。但随着边长比的变化，单向传 力作用渐趋明显，两方向杆件内力差别也随之加大。 对于点支承网架，支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆 的内力最大，其它部位杆件的内力很小。
b）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局
部加大杆件截面等方法。
按网格组成分类
1 交叉桁架体系 这类网架由若干平
面桁架相互交叉组成。 竖向平面桁架的形式与 一般平面桁架相似，根 据平面桁架布置方式及 交角的不同，可分为几 种形式。
（1）两向正交正放网架
两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的平 面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。这种网架 的上、下弦平面呈正方形，基本单元为六面体，属几 何可变。为保证结构的几何不变性以及增加空间刚度， 应适当设置水平支撑，以有效 传递水平力。对周边支承网架， 水平支撑宜在上弦或下弦网格 内沿周边设置；对点支承网架， 水平支撑则应在通过支承点的 主桁架附近设置。
（a）
（b）
点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以 及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点 反力较大。为了使通过支点的主桁架及支点附近的 杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散 反力。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨 中挠度与杆件的内力。
(3) 周边支承与点支承混合网架 在点支承网架中， 当周边设有维护结构 和抗风柱时，可采用 周边支承与点支承混 合的形式。这种支承 方式适用于工业厂房 和展览厅等公共建筑。
正放四角锥网架的杆件受力比较均匀，空间刚度 较其它类型四角锥网架及两向网架为好。当采用钢筋 混凝土板作屋面板时，板的规格单一，便于起拱，屋 面排水相对容易处理。但因杆件数目较多其用钢量可 能略高些。
大跨度柱面网壳结构设计要点
大跨度柱面网壳结构设计要点大跨度柱面网壳结构是指采用柱面网壳结构形式进行设计和建造的大跨度建筑结构工程。
柱面网壳结构以其独特的形式和巨大的空间创造能力，逐渐成为建筑领域中备受关注的一种新型结构体系。
在大跨度柱面网壳结构设计中，有许多要点需要特别注意，以确保其结构的稳固性、安全性和美观性。
大跨度柱面网壳结构的设计要点之一是要充分考虑结构的稳固性。
由于其大跨度、薄壁的特点，柱面网壳结构在设计阶段必须充分考虑结构的整体稳定性和局部稳定性。
在材料选择、构造方式和结构连接方面，需要精确计算和合理设计，以确保结构在承受外部荷载时不会出现变形和破坏。
还需要考虑结构受力的均匀性和合理分布，避免出现局部应力过大导致的结构失稳。
大跨度柱面网壳结构设计要点还包括考虑结构的抗风和抗震能力。
由于柱面网壳结构通常为开敞式建筑，其在面对强风和地震等自然灾害时需要具备较强的抵抗能力。
在设计阶段需要充分考虑结构的抗风和抗震设计要求，采用合理的结构形式和材料，增强结构的抗风和抗震性能。
还需要考虑结构的动态响应特性，通过减震和减振设计等手段，降低结构在外部荷载下的震动响应，确保结构和使用者的安全。
大跨度柱面网壳结构设计要点还包括考虑结构的施工可行性和经济性。
在设计阶段需要充分考虑结构的施工工艺和施工工程，确定合理的施工方案和施工工艺，在施工过程中保证结构的安全性和质量。
还需要考虑结构的经济性，通过合理的结构形式和材料选择，有效控制结构的造价，确保在满足设计要求的前提下实现经济效益。
大跨度柱面网壳结构设计要点包括结构的稳固性、抗风和抗震能力、美观性和环境友好性、施工可行性和经济性。
在实际设计工作中，设计人员需要全面考虑以上要点，并根据具体工程条件进行合理的设计，确保大跨度柱面网壳结构在各个方面均能达到设计要求，为建筑领域增添新的美学价值和技术魅力。
大跨度空间结构的主要形式及特点
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气 压式膜结构、气承式膜 结构、混合式膜结构和 悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度 大，建筑造型自由、丰富，施工 方便，具有良好的经济性和较高 的安全性，透光性和自结性好， 耐久性较差等特点。
团结 信赖 创造 挑战
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索 按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋 盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部 分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝 组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用 圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
团结 信赖 创造 挑战
国家大剧院
团结 信赖 创造 挑战
悉尼歌剧院
团结 信赖 创造 挑战
本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
团结 信赖 创造 挑战
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网 壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网 壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
团结 信赖 创造 挑战
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结 信赖 创造 挑战
网壳结构主要特点
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型- 结构理论摘要：大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
而大跨度结构的表现形式是多种多样的，具体如下文所示：关键词：大跨度空间结构；拱券结构及穹隆结构；椼架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构一、拱券结构及穹隆结构从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年前，就有扩大室内空间的要求。
古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱结构-包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹隆-的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。
券拱技术是罗马建筑最大的特色及成就，它对欧洲建筑做出了巨大的贡献，影响之大无与伦比。
罗马建筑典型的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等等都是同券拱结构有密切联系。
拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。
例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。
很明显，这必然会影响空间组合的灵活性。
为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。
而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。
到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。
神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。
从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
大跨度建筑屋盖结构
施工过程管理
总结词
施工过程管理是确保大跨度建筑屋盖 结构施工顺利进行的重要保障。
详细描述
建立完善的施工管理体系，明确各岗 位的职责和要求，加强施工现场的协 调与监控，确保施工进度、质量和安 全等目标的实现。
施工质量控制
总结词
施工质量控制是确保大跨度建筑屋盖结构施工质量符合设计要求的重要环节。
详细描述
大跨度建筑屋盖结构
• 引言 • 大跨度建筑屋盖结构类型 • 大跨度建筑屋盖结构设计 • 大跨度建筑屋盖结构施工 • 大跨度建筑屋盖结构应用案例 • 大跨度建筑屋盖结构发展趋势与挑战
01
引言
主题简介
01
大跨度建筑屋盖结构是指跨越较 大空间、采用特殊结构形式的建 筑屋盖，通常用于大型场馆、会 展中心、机场等公共建筑。
施工监控与健康监测
通过实时监测和数据分析，对施工过程进行精确控制，确保结构的 安全性和稳定性。
预制构件与装配式施工
采用预制构件和装配式施工方法，提高施工效率，减少现场作业量， 降低安全风险。
绿色建筑与可持续发展
节能设计
01
通过合理的建筑布局、采光和通风设计，降低建筑能耗，提高
能源利用效率。
可再生能源利用
建立完善的施工质量管理体系，加强材料质量检测、施工过程监控和验收管理，确保各道工序的施工 质量符合设计要求和规范标准。同时，加强质量问题的处理和预防措施，避免质量事故的发生。
05
大跨度建筑屋盖结构应用案例
体育场馆屋盖结构
体育场馆作为大型公共建筑，其屋盖结构需要满足大跨度、大荷载和高使用频率的要求。常见的体育场馆屋盖结构形式包括 悬索结构、网架结构和张弦梁结构等。这些结构形式能够提供较大的空间跨度和承载能力，同时保证结构的稳定性和安全性 。
大跨结构网壳结构
(b)
双曲扁网壳示意图
• 扭曲面网壳
扭曲面网壳包括单扭面网壳及双曲抛物面网壳等结 构形式，此外扭面网壳也可以进行组合形成扭面组 合网壳。 双曲抛物面网壳沿直纹两个方向可以设置直线杆件。 主要形式有： 1）正交正放类。组成网格为正方形，采用单层形 式时，在方格内设斜杆；采用双层形式时可组成四 角锥体。 2）正交斜放类。杆件沿曲面最大曲率方向设置，抗 剪刚度较弱。如在第三方向全部或局部设置杆件， 可提高它的抗剪刚度。
一、网壳结构特点
• 优点 网壳结构形式多样，造型美观
网壳结构则是主要承受膜内力的 壳体，整体受压为主，杆件受拉压。
一般情况下，同等条件的网壳比网架要 节约钢材
国家大剧院, 211x143m，双层空腹椭球壳
国 家 大 剧 院 椭 球 面
x
2.2
y
2.2
z
2.2
1
105.963 71.663 45.203
联方网格型柱面网壳
• 三向网格型柱面网壳
该类网格的形成可以看成基于联方网格基础上增加纵向杆件，均 形成三角形网格，如图所示。该类网格刚度最好，杆件种类较少， 经济合理。
三向网格型柱面网壳
（2）双层柱面网壳
双层柱面网壳形式很多，主要由交叉桁架体系和四 角锥体系组成。
• 交叉桁架体系 单层柱面网壳形式都可成为交叉桁架体系的双层 柱面网壳从桁架的摆放形式可以分为正放桁架和斜 放桁架体系，分别如图所示。
单斜杆柱面网壳
• 弗普尔型柱面网壳 将斜杆布置成人字形，也被称为人字形柱面网壳
• 双斜杆型柱面网壳
每个网格内设有交叉斜杆，可以有效提高网壳的整体刚度。
双斜杆型柱面网壳
• 联方网格型柱面网壳 所形成菱形网格，应控制每个杆件夹角为30°~ 50° 之间。联方网格型杆件长度统一，连接方便，刚度差。
大跨度建筑屋盖结构知识讲解
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
第二节 承受拱水平推力 的结构处理手法
（１）利用地基基础直接承受水平推力 （落地拱）
（２）利用侧面框架结构承受水平推力
（３）利用拉杆承受水平推力
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱
双坡梁h=(1/14~1/6)l 梁腹厚度：6~10cm
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米 湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
待装配的一榀平面桁架
优点： 受力性能好（受力均匀，材料利用充分） 扩大了梁式结构的适用跨度 桁架可以用多种材料制造 桁架体型可以多样化‘ 施工方便
非预应力：适用跨度１８～２４米 下铉预应力：适用跨度１８～３6米
高跨比：h/l=1/6~1/8 常为折线形
四、平行铉屋架
优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便 缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相
差悬殊的结构
五、无斜腹杆屋架
结构造型简单，制作方便，适用于有较大吊重的 建筑
常用跨度：１５、１８、２４、３０
车起重量不能过大
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀 沉降时，将使结构产生附加内应力
有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不 会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于 小跨度（12m）和基础较差的情况
第二节 桁架的外形与内力的关系
第二节 桁架的外形与内力的关系
大跨结构网壳结构课件
防腐处理：钢材表面 应进行防腐处理，以 提高结构的耐候性和 使用寿命。
通过以上施工方法和 步骤、施工技术与要 点以及质量控制与验 收标准的严格执行， 可以确保大跨结构网 壳结构的安全、稳定 和耐久性，满足建筑 物的使用需求。
04
工程实例和案例分析
大型体育场馆网壳结构分析
结构特点
大型体育场馆网壳结构通常采用钢结构或钢混结构，具有 大跨度、轻质、高强等特点。其形态多为穹顶或双曲面， 以实现良好的空间效果和视线通透性。
特殊形状网壳结构工程实例
1 2 3
结构创意
特殊形状的网壳结构往往具有独特的建筑造型和 象征意义，对结构设计和施工技术提出较高挑战 。
工程实例1
某球形网壳结构的文化中心，通过优化结构设计 和施工方法，实现了轻盈的球形外观与内部功能 的完美结合。
工程实例2
某异形网壳结构的展览馆，采用参数化设计和先 进的3D打印技术，呈现出极具未来感的建筑造 型。
• 计算机辅助设计：借 助计算机技术和有限 元分析方法，网壳结 构的设计和分析更加 精确、高效，为复杂 形态网壳的实现提供 了有力支持。
• 施工技术成熟：网壳 结构的施工技术不断 成熟，如整体吊装、 分块组装等方法，提 高了施工效率和质量 ，降低了工程成本。 同时，随着3D打印技 术的发展，网壳结构 的施工技术也将迎来 新的突破。
网壳结构的未来发展方向和挑战
超大跨度网壳结构
随着工程技术的进步，未来网壳结构 将向更大跨度发展，以满足特殊工程 需求。
绿色、环保材料
在网壳结构的设计和建造过程中，将 更加注重绿色、环保材料的应用，降 低结构对环境的影响。
抗震、抗风等性能提升
针对地震、风灾等自然灾害，加强网 壳结构的抗震、抗风性能研究，提高 结构的安全性。
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构是建筑中常见的一种结构形式，它能够支撑大面积的屋面，使得室内空间更加开阔。
在大跨度屋盖结构中，有以下几种形式：
1. 悬索屋盖结构：这种结构形式采用钢索或钢缆来支撑屋顶，使得屋顶悬浮在上方。
这种结构形式可以实现大跨度的无柱空间，但需要注意的是，由于悬索的受力性质，需要对地基进行较为严格的要求。
2. 钢桁架屋盖结构：钢桁架结构是一种经济、实用的结构形式，在大型体育馆、展览馆等场馆中应用广泛。
这种结构形式的优点在于，可以实现大跨度、高强度、大空间。
3. 桥式屋盖结构：这种结构形式是将桥梁结构用于屋盖上，形成一种类似于桥梁的结构形式。
这种结构形式可以实现大跨度、高强度、大空间，并且具有美观的外观。
4. 双曲面屋盖结构：双曲面屋盖结构是一种美观、流线型的结构形式，它可以实现大跨度、高强度、大空间的要求。
这种结构形式的优点在于，可以实现较为均匀的载荷分布，适用于大型体育馆、展览馆等场馆。
以上几种形式都是在大跨度屋盖结构中比较常见的形式，每一种形式都有其优点和适用范围，建筑设计者需要根据具体的空间要求和功能需求，选择合适的结构形式。
- 1 -。
大跨度柱面网壳结构设计要点
大跨度柱面网壳结构设计要点随着建筑结构设计技术的不断发展，大跨度柱面网壳结构已经成为现代建筑中一种常见的结构形式。
它不仅在建筑外观上具有独特的美学效果，还能够有效地减轻建筑物的自重，降低材料消耗，提高建筑物的抗震性能和承载能力。
要想设计出一个优秀的大跨度柱面网壳结构，需要考虑到诸多因素，下面将从几个关键要点来探讨大跨度柱面网壳结构的设计。
一、受力特点大跨度柱面网壳结构的受力特点是设计中需要重点考虑的问题。
柱面网壳结构主要承受的是弯矩和剪力，在设计过程中需要合理分布结构的内力，使得整个结构在荷载作用下能够保持稳定。
考虑到柱面网壳结构的曲线形状，还需要考虑结构的变形和挠度，确保结构在使用过程中的稳定性和安全性。
二、材料选择大跨度柱面网壳结构的材料选择直接影响到结构的承载能力和整体性能。
通常情况下，柱面网壳结构采用的材料主要包括钢结构和混凝土结构。
钢结构具有较好的抗拉性能和变形能力，适合用于大跨度柱面网壳结构的建造；而混凝土结构具有较好的抗压性能，在构造形态和施工方面存在一定的优势。
在实际设计中，需要根据具体的工程要求和施工条件来选择合适的材料，以保证结构的安全可靠。
三、节点连接大跨度柱面网壳结构在节点连接处需要设计合理的连接方式，以保证结构的稳定和整体性能。
合理的节点连接方式不仅能够降低结构的材料消耗和施工成本，还能够提高结构的可靠性和抗震性能。
在设计过程中需要充分考虑节点连接的可行性和安全性，避免出现因节点连接不当而导致的结构失稳和破坏情况。
四、美学效果大跨度柱面网壳结构在建筑外观上具有独特的美学效果，能够为整个建筑增添一道亮丽的风景线。
在设计过程中需要考虑到结构的曲线形状、表面的光洁度和色彩搭配，使得整个结构在视觉上更加美观和具有艺术感。
还需要考虑到结构的整体性能和实用性，以保证结构的美学效果与实用性能相得益彰。
五、环境适应性大跨度柱面网壳结构通常用于跨度较大的建筑中，需要考虑到结构在不同环境条件下的适应性。
建筑结构课件-大跨度建筑结构
120m 160m(長春體育館，網殼結構，1998)
主跨1385m (江陰長江大橋，懸索結構，1999)
•個性化(非大量建設專案，方案的極其個性化)
大跨度房屋鋼結構的類型
平面結構
由一些強度不大的縱向構件將平面結構連接起來構成 縱向構件層層重複傳遞荷載，並不分擔荷載 梁式，框架式和拱式結構
網架和網殼結構(12)
a)肋環型四角錐球面網殼 d)平板組成式球面網殼
b)聯方型四角錐球面網殼
c)聯方型三角錐球面網殼
雙層球面網殼的網格形式 1.交叉桁架體系
只需將單層球面網殼中的杆件用平面網片代替(略) 2.角錐體系(常見四種)
a):肋環型四角錐球面網殼， b):聯方型四角錐球面網殼 c):聯方型三角錐球面網殼， d):平板組成式球面網殼
德國多特蒙特展覽大廳 日本古川市民會館
•雙層懸索
懸索結構(7)
瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場
芬蘭赫爾辛基冰上運動場
德國法蘭克福機動車檢修場
羅馬尼亞布加勒斯特文體宮
•鞍形索網
懸索結構(8)
前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館
加拿大卡爾加裏滑冰館
两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥
钢筋混凝土屋面体系
网格数
跨高比
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.08L2
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
(68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
注：L2 是以米計的網架短向跨度；跨度小於18米時網格數可適當減少。
網架和網殼結構(9)
網架和網殼結構(3)
•由四角錐體構成(五種)
大跨度空间屋顶结构设计
1.1 课题研究背景和意义 (1)1.1.1 大跨度空间结构的发展历程 (1)1.1.2 空间结构类型 (1)1.1.3 网架结构的特点 (2)1.2 研究现状 (2)1.3 论文研究内容 (2)第2章结构选型 (4)2.1 网架型式的确定 (4)2.2 网架结构的选型 (4)2.2.1 网架结构主要几何尺寸的确定 (4)2.2.2 网架结构的支撑 (5)2.2.3 网架屋面排水坡 (5)2.2.4 网架起拱度和容许挠度 (6)2.2.5 杆件材料与截面形式 (6)2.2.6 网架腹杆布置 (6)2.2.7 节点设计与制造概述 (6)2.3 网架的几何参数与杆件的物理参数 (7)第3章网架设计与程序的编制 (9)3.1 杆件的设计与构造 (9)3.1.1 杆件截面选择 (9)3.1.2 网架杆件的计算长度 (9)3.1.3 网架杆件的容许长细比 (10)3.2 荷载分析 (10)3.2.1 静荷载 (10)3.2.2 活荷载 (11)3.2.3 三种工况 (11)3.3 网架设计的命令流 (12)3.3.1 定义截面类型 (12)3.3.2 输入网架结构基本参数 (12)3.3.3 定义单元有关常数 (13)3.3.4 几何模型的建立 (13)3.3.5 添加荷载与约束 (14)3.3.6 网架设计程序的核心思想 (14)3.4 出现的问题与解决方法 (15)3.4.1 截面组合形式的选择 (15)第四章结果分析 (17)4.1 网架的变形 (17)4.2 网架杆件内力 (18)4.3 网架杆件应力 (20)第5章结论与展望 (21)5.1 结论 (21)5.2 展望 (21)参考文献 (22)附录 (24)附录A 网架设计命令流 (24)附录B 外文翻译 (29)第1章绪论1.1 课题研究背景和意义1.1.1 大跨度空间结构的发展历程空间结构的发展是和人类生活、生产的需要，科学技术水平以及物质条件的发展紧密相连的。
大跨度建筑屋顶
大跨度建筑屋顶
（6）壳体结构
是一种曲面薄壁空间结构。它能充分发挥材料承载 力，形成具有极大强度和空间刚度的承重结构，从而获 得内部无柱的大型空间。 分类：单曲者有筒形薄壳，双曲者有球壳、扁壳、扭壳 以及它们的相互削切组合所形成的丰富形式。 优点：其承重结构与屋面合二为一。造型优美、形式多 样结构所用材料有钢筋混凝土、纤维增强混凝土、钢、 轻合金、木等。
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大跨度建筑屋顶
2.大跨度建筑基本结构形式及特点
（1）桁架结构
是指杆件按三角形法则相互连接而成的几何不变结构体 系，且其外荷载与支座反力都作用在全部杆件轴线所在平面 内。 优点——平面桁架所有杆件（弦杆、竖杆、斜杆）均受轴向 力，受力合力，是材尽其用的有效途径。且平面桁架结构设 计、制作、安装均较简便，适应跨度范围很广，在各类型厂 房、仓库建筑中有较多运用。 缺点——结构所占空间大，侧向刚度小，需要设置支撑把各 榀平面桁架连成整体增加空间刚度。
大跨度建筑屋顶
1.1大跨度建筑屋顶的结构类型与特点
1.大跨度建筑屋顶的结构类型
按照结构材料分类：砌体结构、木结构、混凝土结构、钢结构、膜 结构、索结构、复合材料结构等。 按照结构的空间布置形式分类：平面结构和空间结构，平面结构包 括桁架结构、刚架结构、拱结构等，空间结构包括网架结构、壳体结 构、膜结构、悬索结构、气囊结构等。 按照力的改向以及传递的特有机制进行分类：形态作用结构体系 （包括悬索结构、帐篷结构、气囊结构、拱结构），向量作用结构体 系（包括平面桁架、刚架结构、空间桁架等），截面作用结构体系 （包括梁结构、框架结构、板结构等），面作用结构体系（包括折板 结构、薄壳结构等）。
（9）膜结构
又称薄膜结构、织物结构，是利用柔性钢索、刚性支撑或人工气 压差将一种特殊的人造材料——膜绷紧，而形成具有一定刚度、张力、 能覆盖大跨度空间的结构型式。
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➢ 5 由于网壳结构呈曲面形状，形成了自然排水功能。
网壳结构的缺点：
➢ 1杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的改变，对网壳结构 的内力、整体稳定和施工影响较大；为减少初始缺陷，对 于杆件和节点的加工精度要求很高；当网壳结构尚未完全 实现定型化、商品化和自动化生产时，造价一般较高。
➢ （2）焊接空心球节点，适用于钢管杆件的单、双 层网壳结构。属于这一类节点体系的还有焊接空心 鼓形节点，双曲扁网壳和焊接空心半鼓半球节点。 后两种节点特别适宜于单层组合网壳结构，便于在 施工时搁置钢筋混凝土带肋屋面板。
➢ （3）螺栓球节点 ➢ （4）嵌入式毂式节点 ➢ （5）叠合式节点 ➢ （6）卡盘螺栓节点
第二节、球网壳结构 一、单层球网壳 1、肋环型网壳
2、Schwedler型 是肋环型的改进形式， 设置斜杆的目的是为了 增强网壳的刚度并能 承受较大的非对称荷载。
3、联方型球面网壳
➢ Kiewitt型
➢ 为了改善Schwedler型与联方型球面网壳中网格大 小不均匀的缺点而创造的。
➢ 5、三向网格型 ➢ 6、短程线型
➢ 2网壳结构可以构成大空间，但当矢高很大时，曲面外形增 加了屋面的面积和不必要的建筑空间，有些空间是不能利 用的，并使能源消耗增加，屋面构造也较复杂。
网壳的种类：
➢ 按杆件的布置种类分：单层网壳、双层网壳
➢ 按材料分：木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网 壳、塑料、玻璃钢等
➢ 按曲面形式分：单曲面（筒网壳），双曲面网壳
➢ 7、双向子午线型
二、双层球网壳 ➢ 由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成。
三、球网壳的受力特点 ➢ 与圆顶壳相似。
第三节、筒网壳结构 一、单层筒网壳
二、双层筒网壳
第四Байду номын сангаас、扭网壳结构 一、单层扭网壳
二、双层扭网壳
第五节、网壳节点
➢ 要使多根杆件组装而成的网壳结构能够整体工作，关键 在于节点的连接构造。单层网壳的节点通常要求是刚接 的，以便传递各杆传来的集中力和弯矩。双层网壳的节 点常做成铰接，能传递各杆的轴力即可。我国常用的网 壳节点大致有如下几种。 （1）板节点，适用于连接用钢、槽钢和工字钢截面的 杆件。其中有十字形板节点、圆柱形板节点、盒形板节 点。
第二章 网壳结构
第一节 概述
➢ 网壳结构
➢ 指用较短的杆件，以一定的规律和足够的密度组成 网格，按实体壳体的形状进行布置的空间构架，兼 具杆系和壳体的性质。网壳结构承载的特点和薄壳 相似，主要承载方式是薄膜作用。作用力通过壳面 内两个方向拉力或压力以及剪力逐点传递，除薄膜 力外，壳体结构还存在弯曲内力。
网壳结构的优点:
➢ 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，能给设计 人员以充分的设计自由和想象空间。
➢ 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 壳结构的分析方法进行定性的分析。
计算方法： ➢ 连续化拟壳理论、杆系有限元理论 ➢ 试验仍是解决实际工程问题行之有效的手段。
网壳的破坏形式： ➢ （1）壳体屈曲失稳破坏 ➢ 通过合理的进行体型网格布置，尺寸设计和杆件截面，采
用构造措施可是降低破坏的可能性。 ➢ （2）机构破坏，即极限状态破坏
网壳结构的安装方法： 1、高空散装法 ➢ 全支架安装法、 ➢ 少支架悬挑法（内扩法） 2、分条分块安装法 3、滑移法 4、整体吊装法 5、整体提升法 6、整体顶升法