网壳建筑结构选型

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建筑结构选型-网架结构

集中荷载
施工时不同步提升
2.整体性好，适用性强
可适应的荷载类型
非对称荷载
动荷载局部超载
地基不均匀沉降
概述
5.易于标准化生产和现场拆装
• 平板网架结构的优点
2.整体性好，适用性强
可适应的荷载类型
3.无水平推或拉力，支承构造简单
地震荷载
4.平面布置灵活，应用广泛
可适用圆、扇、方、矩、多边形平面以及工业、公共、体育、场馆类建筑
6.设计操作
先定网格数，后定网格尺寸
网架结构主要几何尺寸的确定
• 截面高度
1.截面高度对网架性能的影响
截面高，刚度大，内力小，但腹杆长度和围护高度大
2.影响因素
主要为跨度，还有荷载大小、节点形式、平面形状、支承条件、起拱因素、建筑功能与造型等
3.与短跨的关系
见下表
5.具体实例
（1）网架截面应高些的情况 A.屋面荷载较大或有悬挂式吊车时 B.采用螺栓球节点时 C.平面为长矩形时（2）网架截面可小些的情况 A.平面接近方形时 B.有柱帽的点支承时
蜂窝形三角锥最少
抽空三角锥第二少
注：图中为网格、荷载、支承均相同的比较结果。对大跨度建筑，此四种网架的单位面积用钢量接近。当跨度近百米时，由于刚度的要求，三向网架和三角锥网架的用钢量反而较前两种的要小
三向网架和三角锥网架比以上两种大
网架结构的受力特点及其选型
• 周边支承网架
2.结构选型
B.刚度比较双向桁架
• 空间网格结构的特点
1.在节点荷载作用下杆件以轴压为
主，材料强度得到充分发挥；
网架
2.各向受力，各杆相互支撑，整体
性较好。

建筑结构选型知识点

建筑结构选型知识点一, 填空部分：1网架结构的分类：网架结构按外形的不同，可分为曲面网架和平面网架两类。

曲面网架又称“网壳”，可以是单层曲面网格，也可以是双层曲面网格。

平面网架又称“平板网架” ，是双层平面网格。

2, 平板网架的结构形式：平板网架通常由平行弦桁架交叉组成，依据桁架交叉方式的不同有下述几种型式。

两向正交正放网架, 两向正交斜放网架, 三向交叉网架, 锥体网架。

前面三种网架都是由平行弦桁架相互交叉组成，故属于交叉桁架体系网架。

锥体网架是由三角锥, 四角锥或六角锥的锥体单元组成的空间网架结构，故属于角锥体系网架。

3, 筒体结构的类型：（1）筒体－框架结构（2）框筒结构（3）筒中筒结构（4）多筒体结构4, 薄壳结构：薄壳必需具备两个条件：一是“曲面的”，二是“刚性的”。

薄壳可以简单理解为四边支承的曲板。

薄壳的结构组成一般包括曲面的壳板和周边的边缘构件两部分。

薄壳的型式许多，诸如球面壳, 圆柱壳, 双曲扁壳, 幕结构, 折结构等，都是由曲面变化而创建出的各种型式。

薄壳的型式是可以千变万化的。

不过，其基本曲面形式的几何形成不外乎下述几类而已。

旋转曲面, 平移曲面, 直纹曲面, 困难曲面。

在上述的基本几何曲面上随意切取一部分，或将曲面进行不同的组合，便可得到各种各样困难的曲面。

实际常用的薄壳型式是下面探讨的：圆顶薄壳型式, 圆柱形薄壳, 双曲扁壳5, 折板的型式：折板结构的型式主要分为有边梁和无边梁的两种。

分别探讨如下。

(一)无边梁的折板——预制v形板无边梁的折板结构由V形折板和横隔构件组成。

(二)有边梁的析板—筒壳式析板结构有边梁的折板结构由折板, 边梁和横隔构件三部分组成，是现浇结构，型式及筒壳相像。

二, 名词说明部分:建筑结构：是形成肯定空间及造型，并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以平安运用的骨架。

结构选型:在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最佳结构方案，即结构选型。

第三节)球网壳结构

第八章
网壳结构
例2：四川省德阳市体育馆，屋盖平面为菱形，屋盖结构为两向正交斜放网格的双层扭网壳。边长74.87m，网壳上铺设四棱锥形GRC屋面板，构成了新颖、美观、别具一格的建筑造型。
第八章
网壳结构
例3：清远市体育馆位于清远市新城区。建筑占地面积6000平方米，建筑面积11000平方米。该馆屋盖采用大跨度预应力组合式扭网壳钢结构，结构新颖，外形美观。
第八章
网壳结构
第四节网壳结构的其它形式及选型
本章学习要点： 1.熟悉网壳结构分类 2.掌握筒网壳网格划分的类型及各自的受力特性 3.掌握网壳结构的选型原则
中国国家大剧院
清华方案英国方案
建设部方案日本方案
第八章
网壳结构
第三节球网壳结构
右：潍坊艺海大厦屋顶水箱，球体直径10.2m，矢高 9.91m，为单层短程线球壳。左：北京东城区少年宫气象厅，网壳直径 12m，为单层短程线球壳，网壳支承在一根略有高低起伏的圈梁上
第八章
网壳结构
第三节球网壳结构 2、双层球网壳跨度大于40M时，采用双层球网壳比单层球网壳其稳定性和经济性均优越。（1）定义：它是由两个同心的单层球网壳通过腹杆连接而成的，每层球网壳的形成和形式同单层球网壳。
第八章
网壳结构
第三节球网壳结构
定义：球网壳是由环向和径向（或斜向）交叉曲线杆系（或桁架）组成的单层（或双层）球型网壳。一、球网壳网格的划分 1、单层球面网壳：直径不宜大于60M。根据径向和环向（或斜向）交叉曲杆件组成的形式不同，有下列形式： A．肋环形网格：只有径向、纬向杆，大部分网格呈四边形，平面投影似蜘蛛网。优点：杆件种类少，节点构造简单（每节点四根杆件）；适用于中、小跨度的穹顶。

高层建筑钢结构的网壳结构设计方法

高层建筑钢结构的网壳结构设计方法随着人们对建筑安全性和工程可持续性的要求不断提高，钢结构成为高层建筑中常用的结构形式之一。

而在钢结构中，网壳结构以其独特的形式和优秀的力学性能受到越来越多的关注和应用。

本文将重点介绍高层建筑钢结构的网壳结构设计方法，包括结构形式选择、节点设计、立体网壳和平面网壳的设计方法等。

1. 结构形式选择在进行高层建筑钢结构的网壳结构设计时，首先需要根据建筑物的功能、使用要求和建筑设计理念选择合适的网壳结构形式。

常见的网壳结构形式包括球面网壳、屋面网壳、空间网壳等。

选择合适的结构形式可以同时满足建筑和结构的需求，提高整体的力学性能和美观性。

2. 节点设计节点设计是网壳结构设计中重要的一部分，直接影响整体结构的力学性能和稳定性。

在节点设计中，需要考虑节点的刚度、连接方式和材料性能等因素。

常用的节点形式包括球节点、筋板节点、焊接节点等。

合理的节点设计可以提高网壳结构的整体刚度和连接效果，确保结构的安全性和可靠性。

3. 立体网壳设计方法立体网壳是高层建筑钢结构中常见的一种结构形式，具有较高的稳定性和承载能力。

在进行立体网壳设计时，需考虑整体形态的合理性、荷载传递的路径以及节点连接的紧固方式等。

通过优化设计网格的大小和密度，提高整体结构的强度和刚度，确保结构在承受荷载时的稳定性和安全性。

4. 平面网壳设计方法平面网壳是一种较为常见的网壳结构形式，常用于建筑的屋面和立面。

在进行平面网壳设计时，首先需要确定网壳的几何形状和尺寸。

通过结构分析和优化设计，确定网格结构的大小和排布，合理布置支撑节点和增强部位，以提高整体的承载能力和稳定性。

同时，还需要考虑结构的施工性和制造成本，确保设计方案的实用性和经济性。

5. 增强措施和施工方法为了提高高层建筑钢结构的网壳结构的稳定性和抗震性能，常常需要采取一些增强措施。

例如，在节点处增加加强筋或增大节点连接面积，提高节点的刚度和连接效果。

在整体网壳结构中增加互锁节点或增加网格之间的连接，以提高整体结构的刚性和韧性。

网壳结构简介

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

建筑结构选型11_网壳结构

2013年6月14日星期五
李广军
11
11.2.2.2 双层网壳：（2）角锥体系：三角锥、四角锥、六角锥等单元型式，也可是“抽空角锥”。有双层球面和双层柱面两种网壳形式。 ①双层球面网壳：由三角锥构成联方型三角锥球面网壳(图11.10)；由四角锥构成肋环型四角锥球面网壳(图11.11)。
2013年6月14日星期五
（1）单层柱面网壳形式：单斜杆柱面网壳、双斜杆柱面网壳、三向网格型柱面网壳。
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李广军
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11.2
网壳的分类
（2）单层球面网壳形状：正方形、梯形、菱形、三角形和六角形等。
①梯形(肋环型球面网壳)
2013年6月14日星期五
李广军
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11.2
网壳的分类
②菱形(无纬向杆联方型网壳)
2013年6月14日星期五
李广军
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11.2
网壳的分类
②三角形(有纬向杆联方型、施威德勒型)
2013年6月14日星期五
李广军
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11.2
网壳的分类
②三角形(有纬向杆联方型、施威德勒型)
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李广军
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11.2.2.2 双层网壳：（1）交叉桁架体系：球面、柱面。
①双层球面交叉桁架体系：构造简单，参照普通钢桁架设计； ②双层柱面交叉桁架体系分为：两向正交正放网壳、两向正交斜放网壳、三向网壳。
李广军
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11.2.2.2 双层网壳：（2）角锥体系：三角锥、四角锥、六角锥等单元型式，也可是“抽空角锥”。有双层球面和双层柱面两种网壳形式。 ②双层柱面网壳：由三角锥构成三角锥柱面网壳(图11.12) ；
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建筑结构选型复习资料及试题(有答案)

1、简述简支梁和多跨连接梁的受力和变形特点简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。

简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。

因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。

简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接结构。

多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。

2、桁架结构的受力计算采用了哪些基本假定一、组成桁架结构的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。

二、桁架的杆件和杆件的相连接的节点都是铰接节点。

三、所有外力都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。

3、桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系斜腹杆的布置方向对腹杆受力符号（拉或压）有直接关系。

对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉，内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反。

对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆总是受拉。

4、屋架结构的布置有哪些具体要求一、屋架的跨度：一般以3米为模数二、屋架的间距：宜等间距平行排列，与房屋纵向柱列的间距一致，屋架直接搁置在柱顶三、屋架的支座：当跨度较小时，一般把屋架直接搁置在墙、跺、柱或圈梁上。

当跨度较大时，则应该采取专门的构造措施，以满足屋架端部发生转动的要求。

5、钢筋混凝土刚架在构件转角处为避免受力过大，可采取什么措施在构件转角处，由于弯矩过大，且应力集中，可采取加腋的形式，也可适当的用圆弧过渡。

为了减少材料用量，减轻结构自重，也可采用空腹刚架，其形式有两种：一种是把杆件做成空心截面，另一种是在杆件上留洞。

6、刚架结构的支撑系统起何作用应怎样布置为保证结构的整体稳定性，应在纵向柱之间布置连系梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦横向水平支撑。

柱间支撑和横梁上弦横向水平支撑宜设置在同一开间内。

7、简述拱的支座反力的受力特点一、在竖向荷载作用下，拱脚支座内将产生水平推力二、在竖向荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同竖向荷载作用下所产生的相应于顶铰C截面上的弯矩除以拱的失高三、当结构跨度与荷载条件一定时，拱脚水平推力与拱的失高成反比。

北航14秋《建筑结构选型》在线作业一答案

北航《建筑结构选型》在线作业一
一,单选题
1. 下面哪个不是双曲面网壳常用的形式（）。

A. 筒网壳
B. 有球网壳
C. 扭网壳
D. 扁网壳
?
正确答案：A
2. 对于超静定的双铰拱与无铰拱，基础的沉降与水平位移引起的内力变化主要是（）。

A. 拉应力
B. 压应力
C. 弯矩
D. 扭矩
?
正确答案：C
3. 下列哪项不是网壳结构的常用形式（）。

A. 球面网壳
B. 扭面网壳
C. 陀螺形网壳
D. 柱面网壳
?
正确答案：C
4. 豪式屋架可有：三角形、梯形；其中三角形适用于（）以内的跨度。

A. 15m
B. 18m
C. 20m
D. 30m
?
正确答案：B
5. 下面哪个不是轻型钢屋架常用的结构型式（）。

A. 三角形屋架
B. 三角拱屋架
C. 梯形屋架
D. 梭形屋架
?
正确答案：C。

结构选型

1 建筑结构选型的基本原则：①功能②造型③结构自身优势④材料⑤施工经济2 简支梁，中小跨度。

悬臂梁，固定段有较大弯矩（倾覆力矩）3 悬挑结构的抗倾覆平衡公式：悬挑结构的抗倾覆安全系数>1.5 抗倾覆力矩：倾覆力矩>1.5 p104桁架结构的组成（上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆）（上弦杆、下弦杆、腹杆）5桁架结构计算的假定：①组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。

②桁架的杆件与杆件相连接的节点均为交接节点。

③所有外力（包括荷载及支座反力）都做用在中心平面内，并集中作用于节点上。

6 屋架结构的主要尺寸包括屋架的矢高、坡度、节间距。

7 屋架结构的选型：①从结构受力来看，抛物线状的拱式结构受力最为合理。

②当屋面防水材料采用粘土瓦、机制平瓦或水泥瓦时应选用三角形屋架、陡坡梯形屋架。

当屋面防水采用卷材防水、金属薄板防水时，应选用拱形屋架、折线型屋架和缓坡梯形屋架。

③对于湿度大、通风不良等工业厂房，用预应力混凝土屋架。

④跨度<18m,用钢筋混凝土—刚组合屋架，跨度<36m，用预应力混凝土屋架，跨度>36m，钢屋架。

8 张弦结构：将平面桁架结构的受拉下弦杆用高强度拉索代替，并通过张拉拉索在结构中施加预应力，可有效改善结构的受力性能。

根据这一原理衍生出一种新的结构形式称为张拉结构。

9 钢架结构：是指梁、柱之间为刚性连接的结构。

10 排架结构：梁与柱之间为铰接的结构。

11 单层单跨刚架结构的结构计算简图，按构件的布置和支座约束条件可分成无铰刚架、两铰钢架、三铰刚架三种。

12 拱按结构支撑方式分类，可以分成三铰拱、两铰拱和无铰拱。

三铰拱为静定结构，两铰拱和无铰拱为超静定结构。

13 拱的受力特点支座反力①在竖向荷载作用下，拱脚支座内将产生水平推力。

②在竖向荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同竖向荷载作用下所产生的在相应顶铰C截面上的弯矩M除以拱的矢高f。

2014春北航《建筑结构选型》在线作业一满分答案

北航《建筑结构选型》在线作业一一、单选题1. 下列哪项不是网壳结构特点( )。

A. 空间刚度大，整体性好B. 稳定性好C. 安全度高D. 平面适应性差正确答案：D2. 两横梁之间的距离为（）A. 周长B. 跨度C. 波长D. 高度正确答案：C3. 豪式屋架可有：三角形、梯形；其中三角形适用于（）以内的跨度。

A. 15mB. 18mC. 20mD. 30m正确答案：B4. 网架结构的受力特点是（）。

A. 上弦受拉，下弦受压B. 上弦受压，下弦受拉C. 上、下弦均受拉D. 上下弦均受压正确答案：B5. 矩形屋架也称为（）。

A. 三角形屋架B. 梯形屋架C. 平行弦屋架D. 梭形屋架正确答案：C6. 建筑根据其抗震重要性为四类，当为乙类建筑ii类场地时，下列何种叙述是正确的( )。

A. 可按本地区的设防烈度提高1度计算地震作用B. 可按本地区的设防虺度计算地震作用，按提高1度采取抗震措施C. 按本地区的设防烈度提高1度计算地震和采取抗震措施D. 不必采取提高设防烈度的抗震措施正确答案：B7. 下面哪个不是轻型钢屋架常用的结构型式（）。

A. 三角形屋架B. 三角拱屋架C. 梯形屋架D. 梭形屋架正确答案：C8. 施威特勒型网格的单层球网壳不包括（）。

A. 经向网肋B. 环向网肋C. 斜向网肋D. 纵向网肋正确答案：D9. 桁架的每个杆件的轴线是( ），并通过铰的中心。

A. 直线B. 二次曲线C. 三次曲线D. 螺旋线正确答案：A10. 关于框架结构的变形,哪个结论是正确的（）。

A. 框架结构的整体变形主要呈现为弯曲型B. 框架结构的弯曲型变形是由梁、柱的轴向变形引起的C. 框架结构的层间变形一般为下小上大D. 框架结构的层间位移仅与柱的线刚度有关，而与梁的线刚度无关正确答案：B二、多选题1. 肋梁楼(屋)盖可分为（）。

A. 单向板肋梁楼(屋)盖B. 双向板肋梁楼(屋)盖C. 密肋楼(屋)盖D. 无梁楼盖正确答案：ABC2. 球网壳的关键在于球面的划分，球面划分的基本要求有（）。

建筑结构选型

建筑结构选型一：桁架结构桁架结构（Truss structure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。

桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。

由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。

案例：南京国际展览中心工程概况：南京国际博览中心建筑面积36万平方米，其中展览面积17万平方米，总国际标准展位6000个，室外展览面积3万平方米，停车位2500个。

会议中心包括5000平方米的多功能厅，800人报告厅，20间大小会议室，19间各式餐厅和一幢500间客房的4星级国际酒店。

其他配套设施包括240间客房的经济型酒店，8200平方米办公服务设施等。

结构形式及特点：国展中心的二层展厅是一个长243m ,宽75m 的无柱大空间,屋面呈弧形,南北两端主入口各有15m悬挑,西侧又有14m 悬挑。

为了实现建筑功能要求,经过多方案的比较,最终选定了采用钢管拱架、檩架的结构方案。

27m ×75m 的柱网,纵向27m 跨的檩架承担檩条、压型钢板轻钢屋面荷载,南北两端檩架各向外悬挑15m。

横向跨度75m ,上弦半径125m 的弧形拱架支承檩架,拱架高端悬挑14m ,最终形成结构新颖、气势宏伟的展览大空间(如图1 ,2 所示) 。

结构布置时,采取了多种措施来增加屋面的空间刚度,以保证结构稳定,传力可靠。

拱架的横截面是宽415m、高5m 的倒三角形(图6) 。

弦杆最大为<480 ×25 ,最小为<402 ×15 ,腹杆最大为<194 ×20 ,最小为<133 ×5 。

檩架的横截面是宽4188m、高3m 的倒三角形。

三角形的每个面又都由弦杆、腹杆组成的小三角形平面桁架构成,拱架、檩架本既是几何不变的空间结构,刚度也很好,又便于设备管道、马道等在其中穿行。

单元划分时,使拱架与檩架的划分相呼应。

檩架上弦藉助拱架腹杆是拉通的,下弦除两端悬挑部分是拉通的以外,均做成与拱架下弦节点连接,产生空间作用。

建筑结构选型总结

建筑结构选型10章空间网架结构1.什么是网架结构？网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成网状空间杆系结构。

2.网架结构按外形可分为哪两类？平板网架和曲面网架；通常平面网架称为网架，曲面网架称为网壳。

3.平板网架结构的优点？整体性好，稳定性号，空间刚度大，能有效承接非对称荷载、集中荷载和动荷载，有较好的抗震性。

与网壳相比，是一种无水平推力、拉力的空间结构、支座构造简单，一般简支即可，便于下部支承结构处理。

4.网架结构按构成方式分为哪两类？一类是由不同方向的平行弦桁架相互交叉组成的，故称为交叉桁架体系网架；另一类是由三角锥、四角锥或六角锥等的椎体单元组成的空间网架结构，故称角锥体系网架。

5.交叉桁架体系网架有哪些？角锥体系网架有哪些？各种网架体系适用范围？1)交叉桁架体系①两向正交正放网架；适用于正方形，近似正方形的建筑平面，跨度以30—60m的中等跨度为宜。

②两向正交斜放网架；适用于建筑平面正方形或长方形的中大跨度的情况。

③两向斜交斜放网架；一般用于建筑平面两方向柱距不等的情况。

④三角交叉网架;特别适用于三角形、多边形和圆形的建筑平面。

2）角锥体系网架①三角锥体系网架：三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架；适用于中小跨度的周边支承的六边形、矩形和圆形平面的建筑。

②四角锥体系网架正放四角锥网架；适用于大柱网、点支承、设有悬挂吊车的工业厂房情况。

正放抽空四角锥网架；适用于中小跨度和矩形平面的建筑，当为点支承时，要注意在周边布置封闭的边桁架，以保证网架稳定。

斜放四角锥网架；星形四角锥网架；适用于中小跨度周边支承的网架。

棋盘形四角锥网架；适用于小跨度周边支承的情况。

单向折线形网架；适用于狭长矩形平面的建筑。

3）六角锥体系网架6.网架结构的组成和各自的适用范围？网架结构的组成：二层网架、三层网架；当跨度大于50m时，可考虑采用三层网架；当跨度大于80m时，可优先采用三层网架。

7.网架的结构选型原则：安全可靠、技术先进、经济合理、美观适用。

网壳结构结构选型

第5章
网壳结构
概述网壳结构的分类网壳结构的杆件与节点网壳结构选型网壳结构的工程实例
概述

网壳结构是按一定规律布置的杆件通过节点连接而成的曲面状空间杆系结构
网壳结构的分类
网壳结构按杆件和布置方式和层数划分，可分为单层网壳、双层网壳和三层网格壳。网壳结构按照曲面形式分类可以分为单曲面和双曲面两种。网壳结构可采用圆柱面、球面、双曲抛物面、椭圆抛物面等曲面形式，也可以采用各种组合曲面形式。
网壳的支座节点

网壳的支座节点应采用传力可靠、连接简单的构造形式，并应符合计算规定。
1.固定铰支座固定铰支座容许节点可以转动而不能产生线位移，它只能传递轴向力和剪力，而不能传递弯矩和扭矩，因此固定铰支座适用于仅要求传递轴向力和剪力的单层或双层网壳的支座节点

。

2.弹性支座
弹性支座可以用于节点需要在水平方向产生一定弹性变形并且能转动的网壳支座节点，如图一般用于对水平推力有限制或者需要释放温度应力的网壳结构中。
而成的，主要有三角锥、抽空三角锥、蜂窝型三角锥网壳等。

网壳结构的杆件与节点

网壳结构的杆件
网壳结构的杆件可以采用采用普通型钢或薄壁型钢，管材宜采用高频焊管或无缝钢管，当节点有：焊接空心球节点、螺旋球节点、嵌入式毂（gǔ)
节点等几种。详细的介绍及构件要求请参照课本P77-P78
进行球面划分时需注意以下两个方面： ①杆件规格尽可能少，以便制作与装配。 ②形成的结构必须是几何不变体系。

（3）单层双曲抛物面网壳。单层双曲抛物面网壳是外形为双曲抛物面的单层网壳结构，采用三向网格，其中两个方向杆件沿直纹布置，也可以采用两向正交网格，杆件沿主曲率方向布置，局部区域可加设斜杆。单层球面网壳结构可采用肋环形、肋环斜杆形（又称为施威特勒形）。三向网格、扇形三向网格（凯威特型）、葵花形三向网格、短程线性等形式。（4）单层椭圆抛物面网壳。单层椭圆抛物面网壳是外形为椭圆抛物面的网壳结构，可采用三向网格、单向斜杆正交正放网格、椭圆底面网格等形式。如图所示

建筑结构选型案例分析

建筑结构选型案例分析一．双曲扁壳双曲扁壳由壳身及周边竖直的边缘构件组成。

双曲扁壳失高小，结构所占的空间较小，建筑造型美观，结构分析上可以采用一些简化假定，所以得到了广泛的应用。

北京火车站建筑简介车站站台北京站站舍大楼坐南朝北，东西宽218米，南北最大进深124米，建筑面积71054平方米。

站前广场面积40000平方米。

站内主要服务设施：大小贵宾室6个，软席候车室1个，普通候车室4个，高架检票厅候车室1个，重点旅客候车区4个。

站内设有：第一候车室、第二候车室、第三候车室、第四候车室、中央检票厅、第一软席候车室、第二软席候车室、和谐号候车室、北京站商务中心、036敬老助残服务室。

进站天桥2座，自动扶梯6部，直升电梯7座。

售票厅、国际售票处、中转签字加快各1处。

建筑结构分析双曲扁壳结构屋顶尺寸：中央大厅顶盖薄壳的平面为35m见方，失高为7m，壳身厚度仅为80mm。

检票口通廊上一连间隔用了五个双曲扁壳，中间的平面为21.5m见方，两侧的四个平面为16.5m见方，失高为3.3m，壳身厚度为60mm。

形体：壳的中央微微隆起，四周有拱形高窗，采光充分，素雅大方，宽敞宜人。

边缘构件为两铰拱。

扁壳是间隔放置的，各个顶盖可四面采光，使整个通廊显得宽敞明亮。

北京网球馆北京网球馆是用双曲扁壳做顶盖，平面为42m见方，壳身厚度为90mm。

扁壳在中央隆起的结构空间，正好适应网球在空中往返时弧形轨迹的需要，因而整个建筑的空间利用是很充分的。

二．刚接桁架钢接桁架的型式及特点：一般情况下，桁架结构杆件与杆件的连接铰点均简化为铰节点，一方面可简化运算，另一方面也较符合结构的实际受力情况。

但有时，由于桁架结构使用功能上的要求，或由于建筑造型上的要求，桁架结构没有斜腹杆，仅有竖腹杆。

这时若再把桁架节点简化为铰节点，则整个结构就成为了一个几何可变的结构，必须采用刚接桁架。

如无斜腹杆屋架。

上海大剧院建筑简介：上海大剧院整个工期自1994年9月开始，至1998年8月。

网壳结构

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
4.影响网壳结构稳定性主要因素
1. 非线性效应
• 几何非线性：屈曲后的部位由薄膜应力状态转变为弯曲应力状态
• 材料非线性
• 对于单层网壳几何非线性的影响非常大，对于双层网壳通常要同时考虑双重非线性的影响
• 几何非线性的影响随着网壳跨度的增加而明显增大，材料非线性则随跨度减小而增大
2. 初始缺陷网壳结构的初始缺陷包括：
拟壳法按弹性薄壳理论分析求得壳体的内力和位移，再根据应力值折算为球面或柱面网壳的杆件内力，此法须经过连续化再离散化的过程。
方法② 离散化方法——矩阵位移法或有限单元法。矩阵位移法或有限单元法是将网格结构离散为各个单元，分别求得各单元刚度矩阵及结构的总刚度矩阵，根据边界条件修正总刚度矩阵后求解基本方程，以得到各单元节点的位移进而得到杆件的内力。
• 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。
厚度较小的双层网壳是指厚度小于以下范围：球面网壳的厚度为跨度的1/30~1/60，圆柱面网壳的厚度为宽度的1/20~1/50，椭圆抛物面网壳的厚度为短向跨度的 1/20~1/50。

网壳结构建筑

球面网壳单层筒网壳双层筒网壳网壳结构的形式网壳结构的形式球面网壳球面网壳网壳结构的形式网壳结构的形式球面网壳球面网壳单层球面网壳网格网格网格网格联方型联方型网格网格凯威特型凯威特型网格网格三向三向网格网格短程线型短程线型网格网格肋环型网格肋环型网格只有径向杆和纬向杆网格呈只有径向杆和纬向杆网格呈四边形四边形似蜘蛛网似蜘蛛网网肋构成构成联方型网格联方型网格菱形网格两斜肋交角菱形网格两斜肋交角30305050网壳结构的形式网壳结构的形式单层球面网壳单层球面网壳凯威特型网格凯威特型网格用用nn根径向杆将球面划分成根径向杆将球面划分成nn个个扇形扇形曲面再在每个扇形曲面曲面再在每个扇形曲面内用纬线杆和斜向杆划分成比内用纬线杆和斜向杆划分成比较均匀的三角形网格较均匀的三角形网格
网壳结构的引出
–中世纪,木材成为穹顶结构的主要覆盖材料; 到19 世纪, 铁的应用为穹顶的发展开创了一个新纪元, 使覆盖大跨度建筑物成为可能。 – 近代, 钢筋混凝土结构理论的出现及应用使穹顶的厚度大大降低, 薄壳穹顶受到人们的极大关注, 从而开辟了结构工程新领域。 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, 其净跨为25m, 顶厚为 60. 3mm, 厚跨比大约为1/ 400.
中国网壳结构的发展
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。

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一种具有高度自由曲面形态、兼具结构和空间美学特征的建筑结构形式。

它具有轻巧、灵活、透明、美观等优势，广泛应用于体育馆、展览馆、剧院等建筑类型。

下面是大跨度柱面网壳结构设计的一些要点。

1.结构形式选择：大跨度柱面网壳结构一般采用双层曲面结构形式，即内外两层曲面构成一个封闭的空间。

内外曲面通过构件连接，形成一种稳定的结构体系。

双层结构可以提供足够的刚度和稳定性，同时还能够保证空间的连续性和透明性。

2.力学分析：大跨度柱面网壳结构的力学分析是整个设计过程中最重要的一环。

需要进行静力分析、动力分析、稳定性分析等，确保结构的可靠性和安全性。

通过对结构的内力分析，可以合理优化结构的各个构件，提高结构的效果。

3.空间形态设计：大跨度柱面网壳结构具有高度的自由度和灵活性，可以创造出多样化的空间形态，满足不同建筑类型的功能需求。

在设计中需要充分考虑建筑的使用功能、空间流线、观众视线、采光照明等因素，合理布置结构形态，保证空间的舒适性和美观性。

4.材料选择：大跨度柱面网壳结构的材料选择要兼顾强度、刚度、轻量化和耐候性等性能要求。

一般常用的材料有钢材、薄壁混凝土、聚碳酸酯等。

需要根据具体设计要求和经济性考虑选择合适的材料。

5.结构连接：大跨度柱面网壳结构的构件连接是结构设计的关键之一、合理的连接方式可以提高结构整体的刚度和稳定性，确保结构的可靠性。

连接方式一般包括焊接、螺栓连接、销连接等，需要根据具体情况选择合适的连接方式。

6.预应力设计：大跨度柱面网壳结构一般采用预应力设计，通过预应力连接构件和增加结构刚度，提高结构的稳定性和抗震性能。

预应力设计需要进行详细的力学分析和计算，确保结构的可靠性。

7.施工工艺：大跨度柱面网壳结构的施工需要采用先进的施工工艺和技术手段。

一般采用场拼法或组装法进行施工，需要进行准确的测量和高精度的加工，保证结构的质量和精确度。

总之，大跨度柱面网壳结构设计要点包括结构形式选择、力学分析、空间形态设计、材料选择、结构连接、预应力设计和施工工艺等。