某单层球面网壳结构设计
大跨度空间部分球面单层网壳结构安装技术
大跨度空间部分球面单层网壳结构安装技术[摘要]随着目前建筑业的飞速发展，商业项目越来越多，而商业类项目通常涉及到大跨度空间部分球面单层网壳结构，诸多工程采用了单层网壳结构。
在基于大跨度空间部分球面单层网壳结构，主要存在钢管立柱安装垂直度难控制、铸钢件与立柱连接准确性难以保证、铸钢件树杈圆管定位精度控制难等情况，也存在结构跨度大、网壳结构造型不规则、收边环管及梁标高不一致等特点。
本技术主要从钢管立柱精准安装、铸钢件与立柱准确连接、铸钢件树杈圆管定位精度控制、主次梁焊接、收边环管焊接及满堂架搭设等多方面进行介绍，提升了钢管立柱、铸钢件树杈圆管安装效率和精度，解决了跨度大、高度高的多条梁不规则相交、精密焊接、构件安装精度控制问题，保证了大跨度空间部分球面单层网壳结构安全安装和焊接质量。
[关键词]大跨度空间部分球面网壳结构铸钢件焊接Installation technology of spherical single-layer net shell structure in large-span spaceLi Yunfei, Zou Minglong, Zhou Fan, Wu Desheng, Xiong Guangbing(China Construction No.8 Bureau Southwest Company, Chengdu, 610041)[Abstract] With the rapid development of the construction industry, there are more and more commercial projects, while the commercial projects usually involve the spherical single-layer net shellstructure of the large-span space, and many projects adopt the single-layer net shell structure. Based on large span space part of the spherical single layer shell structure, mainly exist steel pipe column installation verticality difficult control, steel casting and columnconnection accuracy is difficult to ensure, steel branch pipepositioning precision control, and so on and so forth, there are also large structure span, shell structure modelling irregular, edge ring pipe and beam elevation inconsistency. This technology is mainly introduced from the steel pipe[Key words] Cantilever steel beam , H-shaped steel support, Uninstall , Weldingcolumn accurate installation, steel casting and column accurate connection, steel branch pipe positioning precision control, primary and secondary beam welding,edge ring pipe welding and full frame erection, improve the steel pipe column, steel branch pipe installation efficiency and accuracy, solve the span, high height of multiple beam irregular intersection,precision welding, component installation precision control, ensurethe part of large span space spherical shell structure safetyinstallation and welding quality.[Key words] Large-span space part of the sphere, mesh shell structure cast steel parts welding0引言当前房地产开发中，商业项目越来越多，而商业类项目通常涉及到大跨度网壳等结构形式，诸多工程采用的是钢管立柱和铸钢件。
某单层肋环形球面网壳结构的整体稳定分析
某单层肋环形球面网壳结构的整体稳定分析陈庆烈【摘要】整体稳定分析问题一直是球面网壳设计中的关键问题.理论分析和工程实践表明:网壳结构的设计通常受其稳定性控制.网壳结构的整体稳定分析主要有三种:屈曲分析、弹性整体稳定分析和弹塑性整体稳定分析.本文借助有限元分析软件ANSYS,以某单层肋环型球面网壳为代表,对其进行屈曲分析、弹性整体稳定分析和弹塑性整体稳定分析,同时深入研究不同缺陷模式对整体稳定性能的影响.研究发现,单层球面网壳前六阶屈曲模态的整体稳定系数相接近,且出现相邻的重模态现象;最低阶屈曲模态缺陷对网壳结构的弹性整体稳定承载力影响最大,但对其弹塑性整体稳定承载力的影响未必最大,故有必要考察相邻的较低阶屈曲模态缺陷对网壳结构的影响.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2016(042)003【总页数】2页(P87-88)【关键词】单层肋环形球面网壳;整体稳定;极限承载力;有限元;缺陷模式【作者】陈庆烈【作者单位】同济大学建筑工程系,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU399某单层球面网壳的直径为30 m，矢高20 m(网壳底部标高0.000 m，网壳顶点标高20.000 m)。
周边边界点为支座节点，且为固定铰支座。
荷载标准值为：均布恒载q=1.0 kN/m2 (不包括结构自重)；均布活载p=0.7 kN/m2。
钢材种类选用Q235。
为简化分析，本网壳采用同一杆件截面形式，160×5，径向等分为12份，每根杆件长约1.54 m，环向等分为30份，每根杆件长约0.32～3.14 m。
各杆件选用BEAM188单元，且每个杆件为一个杆单元。
杆件各节点理想刚接，且不考虑节点形式，支座节点理想铰接。
在弹性整体稳定分析时，假定材料为无限弹性；在弹塑性整体稳定分析时，假定材料为理想弹塑性[1]。
当网壳受恒载和活载作用时，其稳定性承载力以恒载与活载的标准组合来衡量，根据JGJ7-2010《网壳结构技术规程》[2](以下简称《技术规程》)中大量算例分析表明：荷载的不对称分布(实际计算中取活载的半跨分布)对球面网壳的稳定性承载力无不利影响。
单层球面网壳稳定性分析
题目：某K6型单层球面网壳，跨度50m，矢高10m，网格布置如图所示；承受全跨均布恒载，周边铰支，材料弹性模量5φ×。
试计算该结构的稳E=×，杆件截面均为18052.110MPa定承载力。
操作步骤：一、几何模型1、运行MSTCAD2、【建模】>【标准网格】，选择“单层球面网壳”模板（图1）。
单击【下一步】。
图13、选择“单层凯威特型网格”，如图2。
单击【下一步】。
图24、输入跨度50m，矢高10m，环向网格数6，径向网格数6，如图3所示。
单击【完成】。
图35、【文件】>【另存为】，保存为dwg文件，如图4所示。
图46、用AutoCAD打开dwg文件，另存为1.dxf文件（R2000版本），关闭AutoCAD。
7、在工作目录中用记事本建立一个文本文件，后缀为“.in”，内容为“loaddxf 1.dxf”，如图5所示。
图58、运行ADINA，并保存文件（路径名及文件名都不能出现中文），例如保存在D:\ADINAEXAMPLE文件夹中（即第7步的工作目录）。
9、在图6所示工具条上单击“Open”按钮，在打开文件对话框中，文件类型选择“ADINA-INCommand Files (*.in)”，选择第7步建立的文本文件，如图7所示。
单击【打开】。
图6图710、在图8所示工具条上单击“Mesh Plot”按钮，显示几何模型，如图9所示。
图8图9二、物理模型11、指定边界条件在图10所示工具条上单击“XZ View”按钮，将模型切换到XZ视图，如图11所示。
图10图11在图12所示工具条上单击“Apply Fixity”按钮。
图12在图13所示对话框中单击“Define”，定义铰支边界约束条件。
图13在图14所示对话框中单击“Add”。
图14在图15所示对话框中输入约束名称，单击【OK】。
图15在图16所示对话框中输入勾选“X-Translation”、“Y-Translation”、“Z-Translation”，单击【OK】。
基于ANSYS的单层球面网壳结构优化设计
基于ANSYS的单层球面网壳结构优化设计摘要:单层球面网壳结构是一种具有吸引力的空间结构型式,为改善其经济性,本文采用ANSYS软件的优化模块(零阶方法和一阶方法)对其进行优化设计。
关键词:球面网壳结构优化设计ANSYS随着社会的不断进步和经济的蓬勃发展,人们不断扩大着钢结构的应用范围,与此同时建筑钢材的消耗也在以惊人的速度增长。
大跨度空间结构是现代建筑的发展方向之一。
随着跨度的增大,传统的网架、网壳和析架等网格结构,只有采用很大的构件截面尺寸,才能满足强度和使用要求,结构往往显得笨重而且材料用量多,经济性欠佳。
因此对这一投资高、风险大的复杂结构进行优化设计研究是十分必要的。
空间网格结构的优化设计通常以结构自重最小作为优化目标函数.目前已有许多文献利用传统的优化方法研究了平板网架结构的优化设计问题[1～2],而对单层网壳结构的优化设计问题很少见[3～4]。
球面网壳结构的优化设计是一个复杂的、非线性约束优化问题,另外复杂的约束条件也会使优化问题很容易陷入局部最优解。
本文借助ANSYS软件的优化模块(零阶方法和一阶方法)对其进行优化设计,以,在给定的约束条件和设计参数范围内搜索最优的结构设计参数,并与初始设计进行对比分析。
1 工程介绍某单层网壳结构,其俯视平面形状为圆形,底平面的直径为100m,球面直径为100m,矢高为6.7m,球面中心角为60°,具体模型见图1。
材料:钢管,E=2.1e11,v=0.3,剪切模量G=8e10。
截面几何:杆件均为空心钢管,环杆内径为d1,壁厚t1,径杆内径为d2,壁厚t2,斜杆内径d3,外径t3。
2 有限元模型用beam188来模拟肋杆、径杆及斜杆。
Beam188单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构,该单元基于铁木辛哥梁结构理论,并考虑了剪切变形的影响。
Beam188是三维线性(2节点)或者二次梁单元。
每个节点有六个或者七个自由度,自由度的个数取决于KEYOPT(1)的值。
跨度81m单层球面网壳的结构设计
跨度 ８ １ ｍ 单层 球 面 网壳的 结构 设 计
王 再 胜
（ 中南 建 设 集 团 钢结 构 有 限公 司 ， 杭 州 ３ １ ０ ０ ５ ２ ） 摘 要 ： 大跨 度 单层 网 壳 结 构 结 构 轻 巧 ， 造 型 美观 ， 得 到 了广 泛 应 用 。介 绍 某 大跨 度 单 层 球 面 网 壳 的 设 计 难 点及 设
１ 工 程 概 况
本 工 程 为北 京 某 地下 商 场 钢结 构 屋 顶 ， 采 用单 层 球 面 网壳结 构 体 系 ， 网壳 跨 度 ８ １ ｍ， 拱高 １ ５ ｍ，
矢跨 比 １ ／ ５ ． ４ ＞１ ／ ７ ， 结 构设 置 了 １ ６根 径 向 主梁 ， ６ 圈主 环梁 以及 １ ３圈次环 梁 ， 支 座处 环梁 为截 面最 大 的主 环梁 ， 另 外 网壳 顶部 设 计 了一 个 直径 ３ Ｉ Ｔ Ｉ 的加
计过程 ， 并 对 结 构进 行 了稳 定 性验 算 ， 保 证 了结 构 设 计 的合 理 及 安 全 。 关键词 ： 大跨 度 ；单层 网 壳 ； 稳 定 性 ；节 点设 计
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ３ ２ ０ ６ ／ Ｊ ． ｇ Ｊ ｇ ２ ０ １ ４ ０ ７ ０ ０ ９
ＴＨ Ｅ ＤＥＳＩ Ｇ ＮＥ ｏＦ Ｓ Ｉ ＮＧ ＬＥ— ＬＡＹＥＲ ＲＥＴＩ ＣＵＬＡＴＥＤ ＳＨＥＬＬ Ｓ ＴＲ ＵＣＴＵＲＥ ＷＩ ＴＨ ＴＨ Ｅ Ｓ ＰＡＮ ｏＦ ： ２ ０ １ ４—０ ３— ２ Ｏ
３ ６
钢 结构 ２ ０ １ ４年 第 ７ 期第 ２ ９卷 总 第 １ ８ ７ 期
王再胜 ： 跨度 ８ １ ｍ 单层 球 面 网 壳 的 结 构 设 计
表 １ 特 殊 荷 载 ｋ Ｎ ／ ｍ ２
新型斜拱形单层球面网壳结构方案选型分析重点
模型 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 结构 类型 肋环 肋环 凯威特 凯威特 短程线 短程线 肋环 凯威特 短程线 主要 截面 A B A B A B A、 B A、 B A、 B 内力 / kN － 761. 77 － 828. 86 － 553. 30 － 602. 29 － 552. 32 － 600. 25 － 951. 56 － 520. 28 － 571. 90
业园 “海螺屋” 仿造海螺结构、 天津于家堡综合交通 54
钢结构 2017 年第 4 期第 32 卷总第 220 期
等： 新型斜拱形单层球面网壳结构方案选型分析 唐华明，
弧 线 拱 构 成， 具 有 良 好 的 建 筑 效 果， 是可用于对 美学要求较高的各类现代大空间公 共 建 筑 （ 如 展 览厅 、 艺术馆 、 植物园等 ） 的新型单层球面网壳 结 构体系 。
1 1. 1
结构建模及分析方法 结构分类及建模方法
本文提出以斜拱形为主要几何构成的 4 类新型 单层球面网壳结构， 共计对 62 个模型进行对比选 型， 结构模型见图 1 。
a— Ⅰ ； b — Ⅱ ； c— Ⅲ ； d — Ⅵ 。 斜弧形次拱、 外圈环杆构成的基本结构体系， ②为径向直拱， ③—⑥为不同的内圈环杆布置位置； 注： 对Ⅰ—Ⅲ型， ①为斜弧形主拱 、 21 ， 9， 22 。 对Ⅵ型， ①基本结构体系， ②—⑥为加强杆件布置位置。其中， Ⅰ—Ⅵ型网壳结构分析数量分别为 10 ， 图1 斜拱形单层球面网壳结构分类
斜拱形单层球面网壳由倾斜弧线拱按一定几何 规律构成， 建模较复杂， 本文采用 Ｒhinoceros 三维建 模软件
［14 ］ 建立结构几何模型， 导入 ANSYS 分析。 以Ⅰ 型、 Ⅵ 型 为 例， 介 绍 建 模 方 法， 其余结构形式 ［13 ］
基于粒子群算法的单层球面网壳结构优化设计
文 献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ￣０ （ 一 ０ ９ ０ １７ － ７ １２ １ ４ｃ ０ ５— ２ ）
随 着 社 会 的 不 断 进 步 和 经 济 的 蓬 勃 发 展 ， 们 不 断 扩 大 着 钢 止寻 找 到 的 最优 值 ， 人 叫做 个 体 极值 （ Ｂ ｓ） 另 外一 个是 整 个 粒 子群 ｐ ｅｔ， 结 构 的 应 用 范 围 ， 此 同时 建 筑 钢材 的 消 耗 也 在 以 惊 人 的 速 度 增 迄 今 为 止 寻 找 到 的 最优 值 ， 与 叫做 全 局极 值 （ Ｂ ｓ ） ｇ ｅｔ 。 长 。 跨 度 空 间 结 构 是 现 代 建 筑 的 发 展 方 向 之 一 。 着 跨 度 的 增 大 随 粒 子 更 新 自 己的 公式 如 下 ： 大 ， 统 的 网 架 、 壳 和 析 架 等 网格 结 构 ， 有 采 用 很 大 的构 件 截 传 网 只 Ｖ （＋１＝∞ ｆ＋ Ｉ（Ｂ ｓ （ 一 ． ）＋ ２ （Ｂ ｓ （ 一 ． ） １ ． ｔ ） Ｖ （ Ｃ ｐ ｅｔ ｔ ｘ （ ） ｃｒ ｇ ｅｔ ｔ ｘ （ ） ） ） ，） ｔ ２ ．） ｔ（ 面 尺 寸 ， 能 满 足 强 度 和 使 用 要 求 ， 构 往 往 显得 笨 重 而 且 材 料 用 才 结 Ｘ（＋ ） ｉ ） （＋ ） ｉ １＝Ｘ（ ＋ ｔ １ ｔ ｔ （） ２ 量多 ， 济性欠佳 。 经 因此 对 这 一 投 资 高 、 险 大 的 复 杂 结 构 进 行 优 风 （＋ ） １ １ 为粒 子ｉ ＋１ 第ｔ 代的 移 动 速 度 ， Ｏ 为粒 子ｉ ｔ 的移 动 ） 第 代
计 算 每个 粒子 的适 应 度值 ； 对每 个 粒子 ， 比较 它 的适 应度值 和 它经 历 过 的 最好 位 置 ｐ ｅ ｔ 适应 度 值 ， Ｂ ｓ的 ． 如果 更 好 ， 更新 ｐ ｅ ｔ｝ 每 个粒 Ｂ ｓ．对 子， 比较 它 的适 应 度 值和 群 体所 经历 最 好 位置 ｇ ｏｔ 适应 度 值 ， ｈｓ 的 ｉ 如 果 更好 ， 更新 ｇ ｅ ｔ； 据（ ） 和（ ） Ｂ ｓ 根 ， １ 式 ２ 式调 整粒 子的 速 度和位 置 。 如果 达 到结 束条 件（ 够好 的位 置或 最大 迭 代次数 ） 足 则结 束 ， 则转步 骤２ 否 ）
某单层球面网壳结构整体稳定性分析与研究
１ 工 程 概 况
图 １ 网壳 结构 形 式 财 富 广场 商 贸城 穹顶 网壳 工程 钢 结构 图纸 设计 使用 年 限 为５ ０ 年 ，建筑 安全 等级 为二 级 。其 主要技 术参数 为 ： １ ）网壳 平面 尺寸 ：Ｄ ４ ＝６ｍ ２ ）网壳失 高 ：ｆ１ ｍ ＿２ ３）支承方 式 ：周边 多点 支承 ４）网壳 总重 ：５ 吨 ６
１ 从变 形角 度来 说 ，失稳 在 实际上 也 可 以被认 为是 一种从 弹 ）
性 变 形 到几何 变形 的变 形转 移 。 ２） 能量 的角 度来 说 ，结构 失稳 就是 储存 在 结构 中的应 变 能 从
形式 发生 转 换 。就 网壳 结 构来 说 ，结 构 失 稳 时部 分薄 膜应 变 能 向
图２ 方法１ ）得出的荷载一位移曲线 用 上 面提 到 的方法２） 对该 单 层 网壳进 行分 析 ，同 时考虑 几何 非 线性 和材 料 非线 性影 响 ，用 一 致 缺陷 法模 拟 初 始缺 陷 影响 。钢 材 的本 构关 系 如 图３ 示 。得 出 的荷 载一 位 移 曲线 如 图４ 所 所示 ，安
Ｋ ｕ ＿ｒ＋ △ ｌＡ
须 考 虑 这 种非 线 性效 应 。 又 由于 网壳 结构 的大 部分 构件 呈 受压 状 态 ，典 型 的破 坏 形式 是 失稳 破 坏 。这 种破 坏 的 突发 性 ，使 得损 失 更 加 严 重 。 网壳 结构 发 生失 稳 破坏 时 钢材 实 际 承受 的应 力 水平 很 低 ，常常 仅 为３ Ｐ 一０ＭＰ ，远未 充分发 挥 钢材 的强度 优势 ，这 ０Ｍ ａ４ ａ 说 明 网壳 结构 的稳定 研究 具 有非 常重要 的意 义 。 网 壳结 构 的 失稳 从 几何 学 原理 和 能量 原 理 的观 点来 看 ，都 可 以归 结 为 一种 转 移 ，是 处 于高 位 能 的结构 由平 衡 的临 界状 态 向低 位能 的稳 定平 衡 状态 的转 移 。发生 平 衡转 移 的那个 瞬 问状 态 ，就 是临 界状 态 。
单层球面网壳结构的最优设计参数研究
单 层 球 面 网壳 结构 的 最 优 设 计 参 数研 究
张 利 伟
摘 要 ： 对 单层 球 面 网 壳 结 构 工 程 设 计 ， 用 满 应 力设 计 方 法 ， 择 跨 度 、 针 采 选 矢跨 比 、 网格 尺 寸和 约 束 条 件 作 为 独 立 变量 ， 分 别 对 每 一 个 变量 取 一 系列 的 数 值 进 行 计 算 ， 最低 用 钢 量 为 优 化 目标 ， 出每 一 个 独 立 变量 的 最 优 设 计 参 数 ， 规 范 以 得 与
其 选取结 构的跨度 、 矢跨 比、 网格 数（ 构件尺 寸 ） 约束条件作 为 况 下 ， 用 钢 量 都 是 随 跨 度 的 增 大 而 增 大 的 。 采 用 了 同 矢 跨 比 、 、 同跨度 、 约束 条 件 为 周 边 固 支 、 格 尺 寸 按 照 规 范 要 求 取 定 对 用 网 设 计变 量 ， 过 对这 些 变 量取 不 同 的 数 值 ， 通 以期 得 到 该 变 量 的最 优 对 设计 数 值 。并 参 考 Ｊ Ｊ６ —０３ 网 壳 结 构 技 术 规 程 和 Ｇ ０ １ — 钢 量 进 行 分 析 。 以单 层 凯 威 特 型 网格 为 例 ， 其 用 钢 量 进 行 比较 Ｇ １２０ Ｂ ５０ ７ 分析 ， 比较 结 果 见 表 ２ 。 ２０ ０ ３钢 结 构 设 计 规 范 ， 验 证 优 化 数 据是 否合 理 。 来
应用 。与 此 同时 ， 单层 球 面 网 壳 的 优 化 设 计 研 究 已 经 成 为 学 界 和
业 界研 究 的热 点 … 。
表 １ 不 同矢跨比在均布静荷载 １５ｋ ／ ． Ｎ ｍ 作用下的用钢量分析表
网壳类型 单层凯威特型网格
单层 凯 威 特 型 网 格
某单层网壳结构设计与分析
某单层网壳结构设计与分析赖程钢【摘要】采用有限元软件MIDAS/GEN,对某单层网壳结构进行了各荷载工况组合下的计算分析,得到了结构受力、变形和稳定性能,并基于多尺度分析方法,将节点细部模型与结构整体宏观模型连接,在整体模型中对结构复杂节点进行了计算分析,有效提高了计算精度.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)005【总页数】3页(P56-58)【关键词】局部坐标系;多尺度分析;单层网壳【作者】赖程钢【作者单位】中国建筑西南设计研究院有限公司,四川成都 610000【正文语种】中文【中图分类】TU393.3某商业综合体建筑面积约40万m2，包括甲级精品写字楼、大型购物中心和主题街区三大部分，主题为体验游憩式潮玩购物公园。
本文主要研究购物中心交通廊上部的单层柱面网壳玻璃采光顶，建筑效果图见图1。
采光顶建筑面积约2 200 m2，长约90 m，短向最小跨度为15.4 m，最大跨度为24.4 m。
根据建筑视觉效果需要，该采光顶结构形式采用三向网格的单层柱面网壳。
与双层网壳采用铰接节点，杆件仅承受轴力的计算假定不同，单层网壳采用刚性节点，杆件应按压弯构件进行截面设计。
根据《空间网格结构技术规程》[1]要求，单层网壳杆件在壳体曲面内、外的计算长度系数分别取0.9和1.6。
对于杆件截面形式为圆管的单层网壳结构，杆件局部坐标系仅用于确定平面内、外计算长度系数。
对于杆件截面形式为非圆管(矩管或工字钢)的单层网壳结构，杆件局部坐标系不仅用于确定杆件计算长度系数，还用于确定杆件截面强轴和弱轴，以此进行强度和稳定验算。
因此，确定准确的杆件局部坐标系是进行单层网壳结构设计的一个关键问题。
现有的有限元程序中杆件局部坐标系均默认为与整体坐标系平行，仅适用于杆件与整体坐标系中某坐标轴平行的情况。
对于复杂空间曲面的单层网壳结构，其杆件局部坐标系往往与有限元程序默认局部坐标存在较大误差，如图2所示。
对于杆件数量较大的复杂单层网壳结构，如何快速获取各个杆件的局部坐标系成为提高建模效率和计算精度的关键。
单层球面木网壳结构研究现状
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。
单层球面网壳结构选型优化设计的开题报告
单层球面网壳结构选型优化设计的开题报告一、研究背景及意义随着现代建筑结构技术的不断发展和完善，单层球面网壳结构在建筑领域中得到了广泛的应用。
单层球面网壳结构是以网格为主体，通过弯曲和张力来形成的一种新型结构形式，它具有结构轻、伸缩性好、形式美观等优点，被用于建筑中的大跨度结构和综合体等领域。
随着人们对建筑安全性和经济性的要求越来越高，单层球面网壳结构的选型和优化设计变得越来越重要。
因此，本研究旨在探讨单层球面网壳结构的选型优化设计方法，以提高其经济性、安全性和实用性。
二、研究内容和方法1. 研究现状：对单层球面网壳结构的发展历程、研究现状、应用领域等进行综述。
2. 网壳结构设计原理：介绍单层球面网壳结构的设计原理、力学特点以及相关建筑材料的性能指标等。
3. 选型方法：通过对单层球面网壳结构的选型方法分析，查找适合的选型算法，为优化设计提供参考。
4. 优化设计方法：针对单层球面网壳结构在安全性、经济性、实用性等方面存在的问题，采用优化设计方法来解决，提高结构性能以及在设计阶段的成本控制。
5. 实例分析：选取具有代表性的实际单层球面网壳结构工程，通过实例分析，验证本文提出的选型优化设计方法的可行性和有效性。
本研究将采用文献研究、案例分析、数学建模等多种研究方法。
通过对相关文献资料的搜集和整理，对已有单层球面网壳结构的例子进行资料归档、分类，并通过对工程验算、计算机模拟等方式对其进行评估以及验证所提出的研究结论。
三、预期成果和研究意义通过本研究，同时解决了单层球面网壳结构的选型和优化设计问题，为建筑行业提供可信可靠的工程设计方法，提高了工程的经济性、实用性和安全性，为促进我国建筑结构行业的发展提供了重要的研究基础。
同时，本研究也吸引了更多的学者、工程师和技术人员对单层球面网壳结构的发展和研究做出更多的贡献。
某单层球面网壳结构整体稳定性分析
３ ０７ ０ ０ ２） （ 津大 学 建 筑 工 程 学 院 ， 天 津 天
【 摘
要 】 文 中基于有限元分析理论 ， 采用 Ａ Ａ Ｕ 软件 ， ＢＱＳ 针对某单层球 面网壳结构 进行特 征值屈 曲分析 、
几 何非线性 分析及双重非线性分析 。通过计算 和分析 ， 评述初 始缺陷 、 几何和材料非线 性对单层球面 网壳整体稳 定 性的影 响 ； 并分别采用 Ｈ型钢 开口截面和圆钢管闭 口截面两 种截面形 式 ， 在设 计极 限承载力相 当的情况 下 ， 分 析 两者用钢量 ， 为类似结 构的分析 和设计提供有益借鉴。
表2原单层球面网壳结构h型钢截面参数4结语1在该单层球面网壳结构非线性分析中随rrr一一一一ll着初始缺陷的增大缺陷对网壳结构稳定承载力的0影响也逐渐增大说明单层球面网壳属于缺陷敏感性舢脚彻脚咖结构因此在施工中应对初始缺陷进行有效控制
低
温
建
筑
技
术
２１ ０ ２年第 ３期 （ 总第 １５期） ６
某 单 层 球 面 网 壳 结 构 整 体 稳 定 性 分 析
示 ， ６阶失稳模态如 图 ３所示。 前
表 １
阶数 １
数的 Ｈ型钢 ， 环梁之 间的斜杆采用 不同参数 的圆钢 肋
管。钢网壳的肋环节点 为刚接节 点 ， 斜杆支 撑为两端 铰接节 点 ， 字柱 下支座 为 固定 支座 ， 人 柱顶 采用销轴
节点见 图 ２ 。
２ 整 体 稳 定 性 分析
４ ２
低
温
建
筑
技
术
２１ ０ ２年第 ３期（ 总第 １５期 ） ６
球 面网壳稳 定承载力 的影响是较大的。 ３ Ｈ型钢开 口截面 、 圆钢 管 闭 口截 面承 载力 和经济
东莞市科技馆单层球面网壳设计与分析
Design and Analysis of Single-Layer Spherical Reticulated Shell of the Science and Technology Museum of Dongguan
GUO Xiaonong LUO Yongfeng WAN Yuerong
（Tongji University，Shanghai 200092）
2 . 997 5 . 223 2 . 894 4 . 454 3 . 861 6 . 370 3 . 306 5 . 773
3.2 几何非线性稳定分析 本文根据非线性有限元理论，采用一致模态
法对结构的整体稳定性进行了研究。一致模态法 认为：当单层网壳结构的初始缺陷分布与该结构 在所受某一荷载分布下的失稳模态（一般是第一 模态）一致时最为不利，因此假定初始缺陷分布 与失稳模态一致，在此基础上得出该荷载情况下 的极限荷载的下限值。这种方法将缺陷极端化，虽 过于保守，但很有参考价值，而且相对可行，因而
常常被采用。 根据《网壳结构技术规程》，初始几何位移偏
差对网壳的稳定性承载力的影响较大，应在验算 中考虑。节点安装位置偏差的空间分布是随机的， 一致模态法认为：当初始几何缺陷按最低屈曲模 态分布时，求得的稳定性承载力可能是最不利的。 根据规程规定，本文在计算中的最大初始几何位 移偏差取 D / 300 = 107mm（ D 为球壳直径）。
建立非线性有限元方程如下：
（［ K］L +［ K］NL）｛Δu｝= ｛ΔP｝ （ 2 ）
其中 ［ K］L——— 线弹性刚度矩阵； ［ K］NL——— 非线弹性刚度矩阵； ｛Δu｝——— 位移增量列向量； ｛ΔP｝——— 节点荷载列向量。
方程的求解采用了增量迭代法中应用最广泛 的牛顿 - 拉斐逊法和弧长法。荷载增量采用弧长 法自动加载。
单层球面网壳设计实例(已加密)
硕士研究生课程考试试卷硕士研究生课程考试试卷考试科目：大跨与空间钢结构考生姓名：许爱国考生学号：20101602009考生姓名：杨 丹考生学号：20101602024考生姓名：张 长考生学号：20101602084考生姓名：田真珍考生学号：20101602015学院：土木工程学院专业：土木工程（结构工程方向）考生成绩：90任课老师(签名) 崔佳考试日期：2011 年9月5日目 录录1设计资料 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 设计参数 (1)2 设计分析软件 (2)2.1 分析软件简介 (2)2.2 软件分析步骤 (2)3 网壳结构设计计算 (3)3.1 设计基本要求 (3)3.2 计算分析方法 (3)3.3 结构模型建立 (4)3.4 节点与单元属性设置 (5)3.5 材料参数设置 (6)3.6 施加约束和荷载 (7)3.7 软件初步分析设计 (11)3.8 结构动力分析 (14)3.9 竖向和水平地震作用抗震验算 (19)3.10 结构风振系数计算 (21)3.11 支座节点及檩条设计说明 (21)4 网壳结构计算结果信息 (22)4.1 网壳结构各杆件内力 (22)4.2 网壳结构挠度验算 (23)4.3 杆件与球节点配置及材料表 (25)4.4 图纸生成说明 (25)5 设计结果分析 (26)5.1 单层球面网壳设计结果概述 (26)5.2单层球面网壳整体稳定性分析简述 (27)5.3 网壳结构设计中的几个问题 (29)参考文献 (30)附录 (31)1 设计资料1.1 设计题目设计一单层球面网壳，网壳直径为20m，矢高7m，周边支承在钢筋混凝土柱及圈梁上，钢筋混凝土柱沿周边每20°一个均匀布置，柱截面尺寸为400mm×700mm，柱顶及圈梁顶标高为15.2m，圈梁截面尺寸为400mm×600mm。
网壳上搭设檩条，屋面板采用压型钢板。
1.2 设计参数1.2.1 静荷载网壳自重：网壳结构的自重包括钢管杆件和焊接空心球节点（或螺栓球节点）的重量，可由计算机分析软件程序自动生成。
100米跨度单层球面网壳结构设计及分析
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。
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结构采用单层凯威 特型球面网壳结 构形式 ， 是在肋 环 型的基 ０ ２ Ｎ ｍ ， ．５ｋ ／ 在进行设 计计算 时 ， 载通过 面荷 载双 向导 荷 至上 荷 础上加斜杆 而组 成 的 ， 大大提 高 了网壳 的 刚度 ， 它 提高 了抵 抗非 弦杆件 。 对称 性荷载 的能 力。构件 数量 比肋 环型 多 ， 整 体 刚度好 ， 用 但 适 依据 Ｇ ０ １—０ ０建筑抗 震设计 规 范 ， Ｂ５０ １２ １ 综合 考虑 太原地 区
＼ ／／＼ ＼ ＼ ＼ ／ ／ ／ ７１
＼ ｛ ＼ Ｉ Ｉ ／ ／ ／ ／ ／＼
值取 ０ １ （ ＝ ．６ ， ．６ 一 ０ １ ） 特征周 期值取 ０ ４ （ ｇ ０ ４ ） 钢 结 ．５ｓ Ｔ ＝ ．５ｓ ，
构 阻 尼 比取 ０ ０ （ ．２ ＝０ ０ ） ．２ 。
整个计算过程 中结构 向和竖直方 向的地震作 用的影响。
０ ３ ３１ ９ ６
０． ８８ １ ３ ５
３ 使 用程 序 和计算 依 据
对该单层凯威特 型球 面网壳进 行动力 特性 的模 态分 析 ， ｌ 表 本论文采用空 间结构设 计 软件 ３ ３ Ｄ Ｓ建模 计算 ， 钢结 构分 显示 了结构前 ９阶振型 的 自振周期 结果 及振 动形 式 ， ３～图 ６ 用 图
载 为 ０ ５ｋ ／ 基 本 风 压 为 ０ ４ｋ ／ ，０年 一 遇 的基 本 雪 压 为 ． Ｎ ｍ ， ． Ｎ ｍ ５
． Ｎ ｍ ， 吊顶 荷 载 ） ０ ５ｋ ／ ， 面 活 荷 为 ． Ｎ ｍ 屋 到造型的美观和 功能要 求 ， 应建 筑要 求 ， 屋盖 用如 图 １ 示球 面 静 载 为 ｏ ５ｋ ／ 下 弦 静 载 （ 所
．
４ ・ ８
第３ ８卷 第 ２ １期 ２ｏ １２ 年 ７ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ ｌ３ ． １ ０ ＿ ８ Ｎｏ ２ Ｊ１ ２ １ ｕ． ０２
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ ２ —０ ８ ０ １０ － ８ ５ ２ １ ） １０ ４ — ２
某 单 层 球 面 网 壳 结 构 设 计
赵 建 伟
（ 太原通胜路桥建设 开发有 限公 司 ， 山西 太原 ００２ ３ ０４）
摘
要： 运用 ３ ３ Ｄ Ｓ空 间结构 计算软件 对某体育 中心屋盖球面 网壳结构形式进 行设计计 算 ， 并对各 荷载 工况 组合下杆件 应 力比和
结构动 力特性 等进行 了分析 ， 分析结果表 明该结构 刚度和结构振型符合要求 ， 件承 载力 、 杆 稳定和／ 构变形均满 足规范 要求 ， Ｚ ， ： ： ｋ 结构
于中等及以上跨度 。屋盖跨度 ３ 矢跨 比为 １ ６ ０ｍ， ／。
＿ ，
的抗震 设 防烈 度 ８度 ， 震 分 组为 第 一 组 ， 本 地震 加速 度 值 地 基
０２ｇ ．０ 。计算 时建筑场地 类别 采 用 Ⅲ类 ， 水平 地 震影 响 系数 最 大
７ ＼ ７ ＼ ７
仅 以上部 网架三维建模进行计算 （ 图 ２ 。结 构采用 周边支 撑 ， 见 ）
，
４ ６根 杆 件 ， ５ 网架 自重 为 １ ． ｇｍ ７ ８ｋ／ 。
计算 ， 后对构件截 面 的强 度进 行验 算 ， 然 同时 也对 构件 截 面的 稳 Ｙｚ三向刚性约束 。结构钢材采用 Ｑ ３ Ｂ级 钢 ， ， ２５ 杆件 全部采用 定进行验算 。 热轧 无 缝 钢 管 ， 接 空心 球 采用 加 肋 和 不加 肋 两种 形 式 ， 焊 共有 １ 结构动力特性 的分析结果 。 ）
Ｌ ／Ｖ
＼ ／ ／ ／ ／ ／ ∈ ＼／／＼ ｙ ＼ 二 ＼＼ｆ ／ ／ ＼ ＼ ＼／ ／ ＼
／ ＼『 ＼ｌ ＞ ＼ｆ ＼
∈
结构采用抗震设计 ， 内力设计值 根据荷 载及荷载 效应 组合来
进行计算 ， 参照的 国家标准为 Ｇ ０ １ —０ １建筑抗震设计规范 。 Ｂ５ ０ ２ ０ １
／ ＼
７ ＼
５ 计 算结 果分 析
用 Ｓ Ｐ０ ０软件 进行 了结构 的动力 特 性 计算 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ Ａ ２０ 并 ＮＹ
图 １ 单层 圆 形 网 壳 平 面 图
２ 结构计 算
该工程 为空间网格结 构 ， 部支撑 结构 为混 凝 土框 架 ， 下 本文
大型通用有 限元软件进行 校核 ， 第一 步是对结 构 的前 面九 个模 态 进行计算 ， 二步是对地震 力计算 （ 第 采用振 型分 解反 应谱 法 ） 第 ， 三步是在地震力及其他荷 载组 合 的情 况下 ， 行结构 杆件 的 内力 进
表 １ 结 构 自振 频 率
自振 周 期／ ｓ
１
数值
０． ９ ２ ３７４ ０． ９ ３ ７ ４２
０ ３６６ ．９ ２
ｎ
０ ３６６ ．９ ２
０ ３４２ ．９ ３
ｒ ６
ｎ
０ ３４２ ．９ ３
０ ３ ３１ ．９ ８
图 ２ 单层圆形网壳计算图
ｒ ８
设计合 理。
关键词 ： 单层球面 网壳 ， 模态分析 ， 结构工程 中图分 类号 ：Ｕ ３ Ｔ ３
文献标 识码 ： Ａ
１ 工程概 况
本工程为某煤棚 一屋 盖 ， 下部 支撑结 构 为混凝 土 框架 ， 虑 考
网壳结构 。
４ 荷载 取值
根据本项 目的建筑 设计 及场 地情 况 ， 确定 荷载 取值 为 ： 弦 上
仔细分析结构振 型图和 自振频率 可以得 出 ， 网壳 结构 的频 谱
的现象 。
析软件 Ｓ Ｐ０ ０进行 动力分析 ， Ａ ２０ 设计 时参 照建筑效 果 图以及 结构 是前 ４阶的振型 图。 的下部施工 图 ， 荷载取 值时参 照 Ｇ ０ ０ －０ １ 筑结 构荷 载规 Ｂ ５０ ９２０ 建
架规范 。
收 稿 日期 ：０ ２ ０ －７ ２ １ — ５２