网壳结构简介
网壳结构
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图24 短程线球面网壳
7.两向格子型球面网壳
这种网壳一般采用子午线大圆划分法构成四 边形的球面网格,即用正交的子午线族组成网格, 如图25所示。子午线间的夹角一般都相等,可求 得全等网格,如不等则组成不等网格。
图25 二向格子型球面网壳网格划分
(二)双层球面网壳 主要有交叉桁架系和角锥体系两大类。
2.网壳的厚度
双层柱面网壳的厚度可取跨度的 1/50~1/20;双层球面网壳的厚度一般 可取跨度的1/60~1/30。研究表明,当 双层网壳的厚度在正常范围内时,结构不 会出现整体失稳现象,杆件的应力用得比 较充分,这也是双层网壳比单层网壳经济 的主要原因之一。
3.容许挠度
容许挠度的控制主要是为消除使用过程中 挠度过大对人们视觉和心理上造成的不舒适感, 属正常使用极限状态的内容。
(2)面心划分法
首先将多面体的基本三角形的边以N次等分, 并在划分点上以各边的垂直线相连接,从而构 成了正三角形和直角三角形的网格(图23)。再 将基本三角形各点投影到外接球球面上,连接 这些新的点,即求得短程线型球面网格。
面心法的特点是划分线垂直于基本三角形的边, 划分次数仅限于偶数。由于基本三角形的三条 中线交于面心,故称为面心法。
主要内容
3.1 网壳结构的形式 3.2 网壳结构的设计 3.3 网壳结构的温度应力和装配应力 3.4 网壳结构的抗震计算 3.5 网壳结构的稳定性 3.6 单双层网壳及弦支穹顶
3.1 网壳结构形式
一、网壳的分类
通常有按层数划分、按高斯曲率 划分和按曲面外形划分等三种分类 方法。
1.按层数划分
网壳结构主要有单层网壳、双层网壳和三层 网壳三种。 (如图1所示)
格加斜杆,形成单向斜杆型柱面网壳.
第五章网壳结构
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高斯曲率:正高斯曲率、零高斯曲率、负高斯曲率
曲面外形:旋转曲面壳、移动曲面壳、组合曲面壳
层数:单层网壳、双层网壳
一.壳体的基本曲面:
典型曲面(几何学曲面)
不论其曲面形式如何,总可以用几何学方程表达。
非典型曲面
不易用几何学方程表达的曲面。
网壳结构中常用的形式有:
二.柱面网壳 柱面网壳按其支承情况和长度分为短壳 ( L/R0.5 ) 、 中 长 壳 ( 0.5<L/R2.5 ) 、 长 壳
单斜杆型与交叉斜杆型相比,前者杆件数量少, 杆件连接易于处理,但刚度稍差,适于小跨度、小 荷载网架;
联方网格杆件数量最少,杆件长度统一,节点 上只有四个杆件,节点构造简单,刚度较差; 三向网格刚度最好、杆件数量较少。
悉尼国际水上运动中心
2. 双层柱面网壳
正放四角锥
抽空四角锥
斜置正放四角锥
三角锥柱面网壳
网壳结构几何尺寸选用范围
壳型
平面尺寸
矢高 f f 1 1 ~ B 3 6
纵边落地时,
双层壳厚度 h
h 1 1 ~ B 20 50
单层壳跨度
L≤30m 纵边落地时, B≤25m
圆柱面壳
B/L≤1
f 1 1 ~ B 2 5 f 1 1 ~ D 3 7
球面壳 周边落地时,
f 3 D 4
3. • • •
曲面形状 双曲型的曲面的稳定性优于单曲型的曲面 具有负高斯曲率的双曲抛物面稳定性更好 网壳规程要求:对单层的球面网壳、圆柱 面网壳和椭圆抛物面网壳以及厚度较小的 双层网壳进行稳定性验算;对双曲抛物面 网壳可不考虑稳定问题。
2. 初始缺陷 网壳结构的初始缺陷包括: • 结构外形的几何偏差(网壳安装完成后 的节点位置与设计理想坐标的偏差), 是影响结构整体稳定的主要缺陷,其他 在截面设计中都有所考虑。 • 杆件的初弯曲 • 杆件对节点的初偏心 • 由于残余应力等引起的初应力 • 杆件的材料不均匀性 • 外荷载作用的偏心
第7章网壳结构
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第7章 网壳结构 7.1 概述 7.1.1 网壳结构的分类 分类 单层球 面网壳 球 面 网 壳
肋环型球面网壳 施威德勒球面网壳 联方型球而网壳 三向网格型球面网壳 凯威特型球面网壳 短程线球面网壳 交叉桁架体系
双层球 面网壳
角锥体系
肋环型四角锥球面网壳 联方型四角锥球面网壳 联方型三角锥球面网壳 平板组合式球面网壳
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.4 筒网壳结构的支承 网壳结构的受力与其支承条件有很大关系。网壳结构的支 承一般有两对边支承、四边支承、多点支承等。 1)两对边支承 两对边支承的筒网壳结构,按支承边位臵的不同,有两 种情况。 当筒网壳结构以跨度方向为支座时,即成为筒拱结构, 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,为解决拱脚推力问题,可采用以下 四种方案:
(3)网壳的杆件主要受压,稳定性影响了材料的强度作 用,浪费较大。
第7章 网壳结构 7.1 概述 7.1.2 网壳结构的分类 1)按层数分 单层网壳:适合中小跨度(≤40米) 双层网壳:具有较高的稳定性和承载力,
可有效利用空间,方便天花或吊顶构造。
2、按曲面形式分 单曲面:筒网壳(柱面壳)
第7章 网壳结构 7.3 球网壳结构 7.3.1 单层网壳
图为大庆林源炼油 厂多功能厅屋盖,采用 1/3球形,落地直径为 30m,矢高10m。采用单 层钢网壳结构,网壳呈 凯威特形网格,曲率半 径16.05m,设计跨度 25.6m,矢高6.2m。网壳 下部的承重结构为12个 钢筋混凝土支架,支架 上部设圈梁连接成整体, 网壳边节点全部与圈梁 整浇。
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,如果
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。
07网壳结构
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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。
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。
7.1 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
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
网壳结构
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都能给设计师以充分的创作自由。
应用范围广泛,即可用于中、小跨度的民用和工业建 于大跨度的各种建筑,特别是超大跨度的建筑。 筑,也可用
结构的形式
分类方法 单层网壳 按网壳层数: 双层网壳 球面网壳 柱面网壳 按曲面外形: 钢网壳 木网壳 按结构材料: 钢筋混凝土 网壳 组合网壳
双曲扁网壳 扭曲面网壳 单块扭网壳
上海科技馆
上海科技馆是典型的网壳结构在建筑物中轴线上有一由单层网壳和通透 玻璃组成的椭圆球体 大厅,是建筑设计中的重点。球体在整个建筑物中相对独立,与周边 环境脱离,形成一个巨型通透中庭空间。科技馆椭圆形球体结构单层网 壳的长轴67m,短轴51m,椭球体为沿椭圆平面长轴旋转体,削去下半 部分而成。球高42.2m。 球体两侧各开有宽 9m,高16m的大门洞,端部有个宽9m、高5m的小门洞。 网壳结构适合制造中 庭空间,适合客运站 里的候车厅的设计, 而且该结构容易塑造 建筑形态。
Байду номын сангаас •
科技馆网壳结构主要依靠肋向杆件传递地震力,主要反映在肋向杆件 地震轴力系数大于环向杆件;铝网壳的地震效应较钢网壳动力效应明 显,所以在采用铝网壳时,不可因为其质量较轻而忽视地震效应;与 铰支、固支支承相比,在弹性支承条件下,钢、铝两种网壳结构体系 的地震效应均大大减小。
网壳结构
结构特点:网壳结构是一种曲面网格结构,兼有杆系结构构造简单和 薄壳结构受力合理的特点,因而具有跨越能力大,刚度好、材料省、 杆件单一、制作安装方便等特点,是大跨空间结构中一种举足轻重的 结构形式。
优点:网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性,受力 合理,可以跨越较大的跨度。 具有优美的建筑造型,无论是建筑平面、外形和形体
单层网壳最大跨度
1)圆柱网壳 L≤25m(30m)
网壳结构案例简单分析
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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。
结构设计攻略之网壳结构完美设计法
![结构设计攻略之网壳结构完美设计法](https://img.taocdn.com/s3/m/dc047edc192e45361166f527.png)
结构设计攻略之网壳结构完美设计法1、网壳是什么网壳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。
此结构是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。
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。
2、网壳的发展史网壳结构的雏形——穹顶结构。
在人类社会的发展历程中,大跨度空间结构常常是建筑人员追求的梦想和目标。
其中,网壳结构的发展经历了一个漫长的历史演变过程。
古代的人类通过详细观察,利用仿生原理,为了有一个更好的生存空间,常常以树枝为骨架、以稻草为蒙皮来模仿如蛋壳、鸟类的头颅、山洞的,搭造穹顶结构,即最初的帐篷。
随着建筑材料的发展,穹顶的石料,后面逐渐被砖石取代。
穹顶的跨度一般不大,在30m~40m左右,其中建于公元120~124年的罗马万神庙是早期穹顶的典型代表。
到19世纪,铁的应用为穹顶的发展开创了一个新纪元,近代钢筋混凝土结构理论的出现及应用开辟了大跨度薄壳穹顶的新领域。
1922年在德国耶拿建造了土木工程史上第一座钢筋混凝土薄壳结构———耶拿天文馆。
耶拿天文馆随着铁、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使用各种杆件形式。
公认的“穹顶结构之父”—德国工程师施威德勒对穹顶网壳的诞生与发展起了关键性的作用, 他在薄壳穹顶的基础上提出了一种新的构造型式,即把穹顶壳面划分为经向的肋和纬向的水平环线,并连接在一起,而且在每个梯形网格内再用斜杆分成两个或四个三角形,这样穹顶表面的内力分布会更加均匀,结构自身重量也会进一步降低,从而可跨越更大空间。
这样的穹顶结构实际上已是真正的网壳结构,即沿某种曲面有规律的布置大致相同的网格或尺寸较小的单元,从而组成空间杆系结构。
施威德勒网壳3、已建成的网壳赏析富勒球1962年11月13日,经过百般周折,加拿大终于获得1967年蒙特利尔世博会的举办权。
第五章网壳结构
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二向正交型 双曲抛物面网壳
五.网壳结构的选型
根据跨度大小、刚度要求、平面形状、支承条件、制 作安装以及技术经济指标综合考虑。
1. 双层网壳可采用铰接节点,单层网壳采用刚接节点;
2. 双层网壳适合大中跨度的结构,中小跨度可采用单层 网壳;
3. 跨度大时,宜采用矢高大的球面或柱面网壳;跨度小 时,可选用矢高较小的双曲扁壳或双曲抛物面壳;
矢跨比F/S与耗钢量W的关系
跨度S与耗钢量W的关系
(4)柱面网壳的水平推力
圆柱面网壳由于 环向力的作用而产生 较大的水平推力。水 平推力N的大小也与 矢跨比有关。
水平推力的处理可采用: ① 加水平拉杆; ② 结构落地; ③ 增加下部柱的刚度; ④ 利用下部结构吸收推力。
二.计算方法 网壳结构的分析不仅仅是强度的分析,通
正放四角锥
抽空四角锥
斜置正放四角锥
三角锥柱面网壳
抽空三角锥柱面网壳
清华大学游泳馆
柱面网壳的组合应用—— 成渝高速路二郎收费站
三.球面网壳 当跨度较小时可以 采用单层,也可采 用双层。 球面网壳的网格分 割方法很多,主要 有:
大英博物馆
肋环型球面网壳
施威德勒球面网壳
单层球 联方型球面网壳
面网壳 三向网格型球面网壳
(c) 联方型(d)三向网格型(e) 交叉斜杆型
单斜杆型与交叉斜杆型相比,前者杆件数量少, 杆件连接易于处理,但刚度稍差,适于小跨度、小 荷载网架;
联方网格杆件数量最少,杆件长度统一,节点 上只有四个杆件,节点构造简单,刚度较差;
三向网格刚度最好、杆件数量较少。
悉尼国际水上运动中心
2. 双层柱面网壳
第五章 网壳结构
一.网壳结构的形式与选型 二.网壳结构分析 三.网壳结构的杆件设计和节点构造 四.网壳结构的施工和验收
07网壳结构汇总
![07网壳结构汇总](https://img.taocdn.com/s3/m/ba2f296d376baf1ffd4fad3c.png)
❖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。
❖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。
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
❖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。
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,
7 网壳结构
7.1 概述 7.2 筒网壳结构 7.3 球网壳结构 7.4 扭网壳结构 7.5 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。
2结构选型-网壳
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网壳结构是曲面型的网格结构, 即由曲面形板与边缘构件(梁、拱 或桁架)组成的空间结构。具有杆 系结构和薄壳结构的特性,受力合 理,覆盖跨度大,施工简便,可创 造新颖的建筑造型,是有着广阔前 景的空间结构。
11.3.1 满足建筑使用要求
对于高、大跨度的网壳结构应与建筑紧密配合,使网壳结构与建筑 造型一致,与周围环境协调,整体比例适当。
1、立面设计 建筑空间大,可选用矢高较大的球面或柱面网壳; 建筑空间小,可选用矢高较小的双曲扁网壳或落地式抛物面网壳; 建筑空间大,但矢高受到控制,可选择网壳支承于墙或柱上。
采用网壳厚度不等或 局部网壳厚度改变。
15
曲 面的剪裁组合
美国麻省理工学院礼堂:为从球面壳上切出的1/ 8部分,球面直径51m,80%的壳面厚度9cm,支座附 近应力集中,并有弯矩,壳厚达60cm 。 16
2.2.3 按材料分类
材料的选择取决于网壳形式、跨 度与荷载、计算模型、节点体系、材 料来源于价格,以及制造与安装条件。 1. 钢筋混凝土网壳:自重大,节点构 造复杂。
23
24
中部圆柱面壳和两端 半球壳组成的巨型双 层网壳,尺寸为
三角锥
86.2×191.2m;网格
尺寸为3m。 正放四角锥
黑龙江滑冰馆, L=86m, 1996
25
北京体育大学体育馆
屋架结构为正交正放网格的双层扭面网壳 结构,建筑平面尺寸为59.2m×59.2m,跨度为 52.5m,四周悬挑3.5m,四角带落地斜撑,网格 尺寸2.9m×2.9m ,网壳厚度2.9m,矢高3.5m, 柱距5.8m,支座为球铰,整个结构桁架上、下 弦等长、斜腹杆等长,竖腹杆等长。
网壳结构施工方案
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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
![网壳结构](https://img.taocdn.com/s3/m/30358ce35ef7ba0d4a733bb7.png)
§1.网壳结构的类型 一、网壳的分类
3)按曲面外形分类 组合扭网壳
§1.网壳结构的类型 一、网壳的分类
3)按曲面外形分类 球面与柱面组合网壳
§1.网壳结构的类型 二、网壳的网格形式
1)球面网壳 肋环型球面网壳
±
整体刚度差,适用于中、小型网壳
§1.网壳结构的类型 二、网壳的网格形式
1)球面网壳 施威德勒型球面网壳(Schwedler)
±
采用时程分析法和振型分解反应谱法求解,按两阶 段进行设计
§2.网壳结构设计 四、网壳结构装配应力
±
装配应力往往是在安装过程中由于制作和安装等原 因,使节点不能达到设计坐标位置,造成部分节点间 的距离大于或小于杆件的长度。在采用强迫就位使秆 件与节点连接的过程中就产生了装配应力。
±
由于网壳对装配应力极为敏感,一般都通过提高制 作精度、选择合适安装方法和控制安装精度使网壳的 节点和杆件都能较好地就位,装配应力就可减少到可 以不予考虑。 当需要计算装配应力时,也应采用空间杆系/梁系有 限单元法,采用的基本原理与计算温度应力时相仿, 即把杆件长度的误差比拟为由温度伸长或缩短即可。
±
可以考虑调整支座类型来考虑释放温度应力
§2.网壳结构设计 三、网壳结构地震作用
±
地震发生时,由于强烈的地面运动而迫使网壳结 构产生振动,受迫振动的网壳,其惯性作用一般来说 是不容忽视的。正是这个由地震引起的惯性作用使网 壳结构产生很大的地震内力和位移,从而有可能造成 结构破坏或倒塌,或者失去结构工作能力。因此在地 震设防区必须对网壳结构进行抗震计算。
第三章
网壳结构
网壳结构
Reticular Shell
网壳结构受力特点
± 网架结构就整体而言是一个受弯的平板 ± 网壳结构则是主要承受膜内力的壳体 ± 一般情况下,同等条件的网壳比网架要 节约钢材约20% ± 网壳结构外形美观,富于变化
网壳结构简介
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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。
3_网壳结构
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一、概述 二、网壳结构选型
三、网壳结构设计
四、网壳结构的整体稳定性
五、网格结构的制作与安装
一、概述 网壳的定义: 空间网格结构是由多根杆件按照某种有 规律的几何图形通过节点连接起来的空间 结构。 曲面的网格结构被称作网壳结构。
2
一、概述
2. 网壳结构的常用形式
A. 单层柱面网壳:
19
五、网壳结构整体稳定性
3.网壳结构稳定性的计算 初始几何缺陷:即初始曲面形状的安装偏差。 进行网壳全过程分析时应考虑初始几何缺陷 的影响,可采用结构的最低阶屈曲模态作为缺陷 分布模态,其最大计算值可取网壳跨度的1/300。
20
五、网壳结构整体稳定性
4.网壳结构稳定性的影响因素分析
• 网壳结构的非线性性能的影响 • 结构对初始缺陷的敏感性
适用于柱面网壳等结构。
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其它腹杆
L
0.9L
0.9L
容许长细比 受压杆件:180 受拉杆件: 一般杆件:300 支座附近杆件:250 直接承受动力荷载杆件:250
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单层网壳杆件的计算长度及容许长细比
杆件的计算长度
杆件 节点类型 焊接空心球 毂节点 相贯节点
壳体曲面内
壳体曲面外
0.9L
1.6L
L
1.6L
0.9L
1.6L
容许长细比 受压与压弯杆件:150 受拉与拉弯杆件: 250
• 施工顺序
• 支撑架搭设 • 网架结构的安装 • 支撑架的拆除。
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1. 高空散装法
施工方法特点: • 最原始、最简单的施工方法。功效低下但安全 性高; • 材料用量很大,耗时较多,安装总工期长; • 结构杆件及节点的重量应在工人操作的限度内。
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。
(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。
网壳结构简介
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双层网壳杆件计算长度
表3-10
连接形式
螺栓球点 焊接球结点
板节点
弦杆
l 0.9l
l
腹杆
支座腹杆
其他腹杆
l
l
0.9l
0.9l
l
0.9l
网壳类别 双层网壳 单层网壳
网壳杆件容许长细 比λ
压杆 200 150
静荷载 300 300
表
拉杆
3-11
动荷载
250
250• 感谢阅读Fra bibliotek感谢阅读
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为使薄膜理论适用,球网壳应沿其边缘设置 连续的支承结构。
第四节 扭网壳结构
双曲面网壳可采用直线杆件直接形成。施工简单。造型轻巧活泼,适应性强。 一、扭网壳
a) 正交正放类 d) 正交斜放设斜杆类
b) 正交斜放类 e) 正交斜放设斜杆类
c) 正交斜放设斜杆类
双曲面网壳的网格形式 1.正交正放类
a):单层时在方格内设斜杆 双层时组成四角锥体 2.正交斜放类 b):抗剪强度弱 c):第三方向局部设斜杆 d):全部方格内设双斜杆 e):第三方向全局设斜杆
2、四边支承或多点支承 筒网壳的受力同时有拱式受压和梁式
受压两方面。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。
工程中常用短壳。如因功能要求必须 为长网壳时,可在纵向中部增设加强肋。
第三节 球网壳结构
关键球面划分。基本要求:1)杆件规格尽可能少 2)形成结构为几何不变体。 一、单层球面网壳
二、受力特点:
本身具有较好的稳定性,但出平面刚度 较小,控制挠度成关键。
在屋脊处设加强桁架,能明显减少屋 脊附近的挠度,但随着与屋脊距离的增加, 加强桁架的影响下降。
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a):刚度差,适用于中,小跨度 b):刚度好,适用于大,中跨度
C):适合大批量生产
e)三向网格型球面网壳
d)双向子午线网格
d):菱形网格,造型美观。刚度 好。网格不均匀;刚度好,大 跨度。例中国科技馆。 e):杆件种类少,受力明确适用 于中,小跨度。例济南动物园 亚热带鸟馆。
日本名古屋网壳穹顶
二、双层球面网壳 双层球壳是由两个同心的单层球面通过腹杆连接而成。各层网格形成与单层网壳 同。
平板组合球面网壳
双曲扁网壳
双曲扁网壳
网壳结构的选型
网壳选型应对建筑使用功能、美学、空间利 用、平面形状与尺寸、荷载的类别与大小、边界 条件、屋面构造、材料、节点体系、制作与施工 方法等作综合考虑。 应考虑以下几个方面: 1、体型应与建筑造型相协调 与周围环境相协调,整体比例适当。当要求 建筑空间大,选用矢高较大的球面或柱面壳;空 间要求小,矢高较小的双曲扁网壳或扭网壳。
三、球网壳结构受力特点: 受力与圆顶相似。网壳的杆件为拉杆或压杆。 节点构造也需承受拉力和压力。球网壳的底座可 设置环梁,可增加结构的刚度。 网壳支座约束增强,内力逐渐均匀,且最大 内力也减小,稳定性提高,因此周边支座以固定 支座为宜。 为使薄膜理论适用,球网壳应沿其边缘设置 连续的支承结构。
扭网壳结构
2、双层筒壳(按几何组成规律分类):
a)正放四角锥柱面网壳b)正放抽空四角锥柱面源自壳c)斜置正放四角锥柱面网壳
d)三角锥柱面网壳
e)抽空三角锥柱面网壳
双层柱面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系 a):刚度大,杆件少,最 常用 b):适用于小跨度,轻屋 面 c):系将a)斜置 3.三角锥体系 常用d) , e) 两种
a)肋环型四角锥球面网壳
b)联方型四角锥球面网壳
c)联方型三角锥球面网壳
d)平板组成式球面网壳
双层球面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系 只需将单层球面网壳中的杆件用平面网片代替(略) 2.角锥体系(常见四种) a):肋环型四角锥球面网壳, b):联方型四角锥球面网 壳 c):联方型三角锥球面网壳, d):平板组成式球面网壳
特点
• • 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,这主要是网壳结构具有以下优点: (1)网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性,受力合理,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,节省材料。 (2)具有优美的建筑造型,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,网壳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。 (3)应用范围广,既可以用于中、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。在建筑外形上可以形成多种曲面。 (4)可以用小的构件组成很大的空间,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。 (5 )计算方便。目前我国已有许多适用于多种计算机类型的各种语言的计算软件, 为网壳结构的计算、设计和应用创造买有利条件。 (6 )由于网壳结构呈曲面形状,形成了自然排水功能,不需像网架结构那样采用小 立柱找坡。
2、四边支承或多点支承 筒网壳的受力同时有拱式受压和梁式 受压两方面。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。 工程中常用短壳。如因功能要求必须 为长网壳时,可在纵向中部增设加强肋。
球网壳结构
一、单层球面网壳
a)肋环型球面网壳
b)Schwedler型球面网壳
C)短程线型网格
d)联方型球面网壳
二、筒网壳结构受力特点: 支承:两对边支承、四边支承或多点支承。 1、两对边支承 以跨度方向为支座,拱脚常支承于圈梁、柱 顶联系梁或基础上。产生推力。 解决方案: 1)设拉杆 2)设斜柱、斜墩 3)设墙跺 4)拱脚落地 以波长方向为支座,筒网壳端支座若为墙,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。
二、受力特点: 本身具有较好的稳定性,但出平面刚度 较小,控制挠度成关键。 在屋脊处设加强桁架,能明显减少屋 脊附近的挠度,但随着与屋脊距离的增加, 加强桁架的影响下降。 边缘构件的刚度对于扭网壳的变形控 制具有决定意义。方法:周边布置水平斜 杆。
其他形状的网壳结构
切割或组合形成曲面网壳
球面切割网壳
5、网壳矢高与厚度(主要影响因素是跨度) 矢跨比对建筑体型有直接影响,对内 力也是。矢跨比越大,用钢量大,但是侧 向推力有所减少,可降低下部结构造价。 柱面壳的矢跨比可取1/4-1/8,单层柱面 网壳矢跨比宜大于1/5,球面壳一般取1/2-1/7. 双层网壳的厚度取决于跨度、荷载大 小、边界条件及构造要求,影响用钢量。
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网壳按杆件的布置方式分为单层 网壳和双层网壳
单层柱面网壳 优点:杆件少,重量轻,节点简单,施工方便。
缺点:曲面外刚度差,稳定性差。内力与变形敏感。
双层柱面网壳(跨度大时采用) 优点:承受一定弯距,稳定性较好,承载力高,有 效利用空间。
网壳按曲面形式分:单曲面和双曲面。 单曲面即为筒网壳(柱网壳); 双曲面即为球网壳和扭网壳,扁网壳等。
双曲面网壳可采用直线杆件直接形成。施工简单。造型轻巧活泼,适应性强。
一、扭网壳
a) 正交正放类
b) 正交斜放类
c) 正交斜放设斜杆类
d) 正交斜放设斜杆类
e) 正交斜放设斜杆类
双曲面网壳的网格形式 1.正交正放类 a):单层时在方格内设斜杆 双层时组成四角锥体 2.正交斜放类 b):抗剪强度弱 c):第三方向局部设斜杆 d):全部方格内设双斜杆 e):第三方向全局设斜杆
2、与建筑平面相协调 圆形平面:球面网壳、组合柱面或组合双曲 抛物面网壳。 方形或矩形平:柱面、双曲抛物面和扁网壳。 狭长平面:柱面网壳。 菱形:双曲抛物面壳。
3、网壳结构层数 4、网格尺寸 网格尺寸对网壳挠度影响较小,对用 钢量影响大。尺寸越大,用钢量省。但太 大,对稳定不利;太小,杆件和节点数增 多。尺寸 最好与屋面板模数协调。
网壳结构
网壳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。此结构是一种国内外颇受关注、有广 阔发展前景的空间结构。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。
筒网壳结构
1、单层筒网壳(以网格的形式及其排列方式分类)
单层柱面网壳的网格形式
a)单斜杆柱面网壳:杆件数量少,节点构造简单;刚度差 b)人字形柱面网壳(费普尔型):亦称弗普尔形柱面网壳 c)双斜杆柱面网:壳杆件数量多;刚度好,稳定性好。 d)联方网格柱面网壳:杆件组成菱形,夹角为30 50,受力明确 ,稳定性差。所用杆件少,常用混凝土结构。 e)三向网格柱面网壳:联方网格柱面加纵向杆件,刚度稳定性好。 常用在跨度大和不对称荷载较大的屋盖中。