网壳结构建筑结构选型 第8章
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。
单层扁网壳结构的选型及施工[详细]
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单层扁网壳结构的选型及施工济南动物园嘤鸣馆由东、西两舍组成.东舍网壳的直径为46米,矢高7米,矢跨比为126.57,投影面积为1662 米2.网壳上覆盖不锈钢丝网,网壳承重90千克/ 米2.东舍网壳西斜,由54个支座节点支撑在坡度为128的钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从西往东的就位标高为7.8~13.5米.西舍网壳的直径为40米,矢高6米,矢跨比为126.67,投影面积为1257 米2,网壳上覆盖预制三角形钢筋混凝土屋面板,网壳承重250千克/ 米2.西舍网壳东斜,由48个支座节点支撑在坡度为128的钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从东往西的就位标高为6.5~11.4米.东、西两舍的圈梁皆由钢柱支承.第1章网壳的选型和分析计算第1节网壳的选型网壳的选型嗖鸣馆网壳的外形呈球冠状,采用结构简洁的单层网壳.在确定杆件布置规律时,有4类形式可供选择:(1)施威德勒型;(2)联方网型,(3)短程线型;(4)三向网格型.施威德勒型和联方网型的网格尺寸大小悬殊,加上中央杆件交汇在一起,使节点构造变得复杂,给设计与施工带来不便.短程线型适合在矢高大于或接近于半径时选用,对嘤鸣馆这类矢跨比很小的球冠,若按短程线划分,将在边缘出现很多不规则的杆件,给加工制作带来麻烦.而三向网格型的网格平面投影为正三角形,杆件间夹角相同,节点规格也相同,加工制作较为简便.经比较,该馆内2个网壳均取三向网格型.第2节网壳的分析计算由于单层网壳的等效厚度比其平面面积小得多,加之网壳杆件的横向尺寸又比其长度小得多,这就使网壳的整体屈曲、局部屈曲或单根杆件的屈曲先于强度破坏而发生.因此,单层网壳的屈曲验算比强度计算更为重要.使用米SGS程序和DDJTIQ程序完成了嘤鸣馆东、西两舍网壳在多种荷载情况下的结构静力分析和整体线性屈曲分析.穹顶薄壳的屈曲分析研究有悠久历史和丰富的试验资料.经典的线性理论于1915年由Zoel ly提出.但大量的试验资料表明,其破坏荷载仅达到壳体失稳的上临界荷载线性理论值的 1/2~ 1/4.因壳体的稳定性与其几何形状、荷载和边界条件有关,而且对缺陷十分敏感,至今未能获得令人满意的研究结果.所以,在对嘤鸣馆网壳的屈曲分析中,参考混凝土薄壳设计施工规程,取临界荷载值为上临界荷载的 1/20.两座网壳的材料均为Q235钢.东舍网壳杆件采用Ф127×7和Ф159×6无缝钢管,共738根;采用D400×l0焊接空心球,共265个节点,其中44个为鼓形球支座节点.西舍网壳杆件采用Ф159×8和Ф159×l0无缝钢管,共584根;采用D450×12焊接空心球,共211个节点,其中39个为鼓形球支座节点.第2章施工组织管理嘤鸣馆网壳工程属技术较复杂的单层扁网壳工程,施工中组成专项工程施工管理组,负责熟悉和审查图纸,了解网壳结构的有关技术指标,制定合理的施工工艺.与一般平板网架相比,倾斜的 球冠状外形给施工带来困难,主要是每个节点经纬坐标位置难以控制.为防止施工中造成网壳初始缺陷,影响其整体稳定,决定搭设阶梯形满堂脚手架.采用高空散装,将构件一次安装就位.采用这种施工方法,可避免整体吊装或提升时的 网壳结构整体变形.上述施工方法要求支座节点的 预埋位置准确,误差不大 于3米米.利用高空散装法拼装网壳时,网壳节点的 空间位置是由焊接球的 标高与相应的 杆件长度 来控制的 .因此要求脚手架与板具有足够的 强度 和刚度 ,能够承受3kN/米2的 荷载,包括结构自重、施工荷载及材料堆放等荷载.杆件应采用专用机床下料,长度 误差控制在±1米米范围内.调整节点标高时,利用可调整式支承台座,它既是球节点的 临时支撑,又能调节标高.第3章 施工工艺第1节 杆件长度 计算计算杆件下料长度 时,首先根据节点坐标对各杆件认真复算,然后放大 样与计算尺寸核实.同时根据钢管规格及节点连接情况,取每条焊缝的 收缩量为1米米.杆件的 下料长度 为：2220+--=d D l l式中0l —节点之间的 轴线长度 ;D —焊接球节点外径;d —钢管杆件内径;2—两条焊缝的 收缩量(米米).由于所有节点的 外径都相同,故其每端的 含球尺寸也相同.第2节 杆件下料杆件下料采用专用机床,杆端坡口角度 为35°~40°,不留钝边,对坡口刃部应注意保护,否则易造成杆长不准,影响其安装精度 与焊接质量.下料长度 允许误差为±1米米,对每根杆件做好标记,逐件进行检验登记,并对号入座.第3节 网壳拼装网壳拼装时,从最低处的 支座节点开始,向高处逐排进行拼装.在每一排里面,由中部向两端拼装,直到支座节点为止.确定球节点的 空间位置时,先根据节点的 平面坐标放置可调式支承台座,然后通过调节与该节点相交点的 两根杆件长度 和支承台座的 高度 来确定焊接球节点的 准确空间位置.连接时必须保证杆的 端面与球面完全吻合,使杆件轴线通过球心.将杆件圆周进行三点均布点焊,点焊长度 为20米米,焊透焊牢,形成一个空间三角形.以相同的 方法,逐排向上和向左右延伸,形成由一个个空间三角形组成的 穹顶网壳曲面.网壳拼装时应特别注意的 是,球与杆件点焊之后,必须复测球与球之间的 中心距离与杆件长度 是否与理论计算值一致,若有误差应及时加以调整,以免造成网壳初始缺陷.另外,测量焊接球节点时应考虑脚手架与板的 下沉和焊接收缩量的 因素,可在每个节点设计标高的 基础上增加5~10米米.测量标尺放在球面顶部,每一钢球的 测量点应一致.网壳逐排拼完后,再用水准仪和经纬仪配合进行复测并矫正.如有积累误差,可在每排的边界杆件中逐步消除,使整个网壳的几何尺寸满足设计要求.网壳拼装时,应从网壳中心向四周均匀扩散进行焊接,以减少因焊接产生的残余变形与残余应力.该工程的球管为全方位焊接,即采用平、横、立、仰4种焊接方式,而且都集中在1条焊缝上,所以施焊过程中应采用1个均等的焊接电流值,要求焊接运条角度得当.清理污垢后,采用Ф2.5~ 3.2米米E4303焊条焊透.罩面要用Ф3.2~4.0米米焊条,使焊缝根部焊透,并做到焊缝饱满.第4节网壳焊接第4章质量情况与安全措施第1节安装质量两座网壳拼装合拢时的杆件长度误差为10~15米米,直径误差为±20米米.东、西两舍网壳挠度分别为25.2米米和23.2米米.第2节焊接质量及保证质量的措施焊缝外观全部自检合格.对30%焊缝进行超声波无损探伤,探伤部位选择网壳中心点一圈、中间区域一圈、边界一圈和所有对接杆件焊缝,结果全部合格.对各道工序进行全面的质量控制.电焊工实行自检、互检,并打钢印工号登记,以增加操作者的责任感.第3节安全措施现场安全检查人员必须作好安全防范工作,其中包括防火、防爆、防盗等,监督工人严格执行安全操作规程,做好安全设备的配备与使用管理工作.施工前对工作面进行全面检查,对不符合施工要求的部位应进行修理或加固.1.对于矢跨比较小的单层穹顶网壳,选用三向网格可以取得较好的建筑艺术效果.其优点是网壳结构受力比较均匀,杆件之间的夹角相同,节点规格相同,杆件规格少,便于网壳结构的制作与安装..2.对于外形复杂而又倾斜的大型单层扁网壳的施工,采用阶梯形满堂脚手架进行高空散装是一种行之有效的施工方法.它具有施工速度快、质量容易控制等优点.。
建筑结构选型(砖混结构)第一章1
2 混合结构体系的承重方案
（1）横墙承重方案
（2）纵墙承重方案
（3）纵横墙承重方案
（4）内框架承重方案
1.2 混合结构体系的承重方案
Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University
Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University
（3）纵横墙承重方案
定义：楼层的荷载通过板、梁传至纵横墙，纵横墙同 时承重的方案。
纵横墙承重方案
1.2 混合结构体系的承重方案
Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University
（4）内框架承重方案（建筑抗震设计规范2010版已取消）
2.砖砌体强度低，利用砖墙称重时，房屋层 数受限。
缺点
3.砖混结构抗震性能差，在地震区使用受到 一定限制 4.粘土砖需用粘土制造，在某些地区过多占 用农田，影响农业生产 。
1.1 混合结构体系的特点和应用范围
Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University Southwest Jiaotong University
建筑结构选型课件
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
框架-剪力墙结构的适用范围
▪ 框架-剪力墙结构属于半刚性结构体系，适用于10～20层房屋，最高不 宜超过25层
▪ 较之框架结构，框架-剪力墙结构中剪力墙的设置在一定程度上影响了 建筑平面的灵活布置，适用于办公楼、旅馆、公寓、住宅等建筑以及一 些工业厂房
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二、剪力墙结构
▪ 房屋高度超过25层时，水平荷载的影响相当大，需要的剪力墙数量很大， 需要采用全剪力墙结构
▪ 结构整体性更强，抗侧移刚度更大，侧向变形更小，抗震性能更好，用 钢量较省，施工相对简便快捷
▪ 结构对于建筑的意义 ▪ 建筑结构选型的原则 ▪ 建筑结构的组成与分类 ▪ 建筑结构选型实例分析
绪论
Байду номын сангаас
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一、结构对于建筑的意义
▪ 结构如同建筑的骨骼，要承受各种力的作用，形成支撑体系，是建筑物 赖以存在的物质基础；
▪ 本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构， 钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构 体系
▪ 一般用于不多于15层（不超过50米高度）的多层和高层房屋
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网壳建筑结构选型
国家大剧院
国家大剧院外部为钢结构壳体呈半椭球形，平面投影东西方向长轴长度 为212.20米，南北方向短轴长度为143.64米，建筑物高度为46.285米， 比人民大会堂略低3.32米，基础最深部分达到-32.5米，有10层楼那么高。
国家大剧院是空间双层网壳结构，这一结构更完整，更纯粹。”大剧院的壳体钢 结构总重6750吨，网壳面积3.5万平方米，没有一根立柱支撑，全靠148榀弧型 钢梁承重。
“岭南明珠”体育馆
• “岭南明珠”体育馆位于广东省佛山市禅城区季华五路 （电视塔北侧），毗邻规划中的城市景观轴，占地 22.3km2，总建筑面积约75182m2(其中地下室建筑面积 约23640m2，地上建筑面积约51612m2。项目包括拥有 6000个座位的综合 • 体育馆以及附属体育馆、全民健身广场、地下停车场等。 主体建筑结构体系由一个主馆和两个副馆（训练馆和大众 馆）组成，主体育馆直径为128.4m，建筑高度为35.48m， 地上4层；训练馆和大众馆直径为78.4m，建筑高度约 26.4m。主馆与副馆通过3个穹顶连为一体，优美的圆弧 外形如同一颗熠熠生辉的明珠。作为佛山市的标志性建筑， 该体育馆自2005年建成以来，承担了广东省第12届运动 会的闭幕式及篮球、体操比赛等重大文体活动。
体育馆整个屋面采用连续的穹顶网壳 结构，与以往的穹顶结构不同的是： 引进了斗拱的概念，强调了水平环的 作用。在力学合理性方面，将以往穹 顶结构是拱的旋转体这种考虑方法， 改变为水平环的集结体。穹顶的上半 部为压缩环，下部为张力环，水平环 采用H型钢组成的空间三角形钢桁架， 具有足够刚度，水平环桁架通过层间 立柱和外斜杆，逐层叠加形成一个牢 固的穹顶。层间立柱由H型钢和圆钢 管组成，外斜杆壳体，为一超大空间壳体，东 西长约212m，南北约144m，高 约46m。整个钢壳体由顶环梁、 梁架构成骨架;梁架之间由连杆、 斜撑连接。
建筑结构选型总复习、作业及答案
建筑结构选型总复习、作业及答案第一章梁1.梁按支座约束分为：静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。
2.简述简支梁和多跨连续梁的受力特点和变形特点？答：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构件。
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。
（图见5页）3.悬挑结构的特点：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。
悬挑结构首要关注的安全性是：倾覆、承载力、变形等。
4．抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.55.悬挑结构倾覆力矩的平衡方式：上部压重平衡；下部拉压平衡；左右自平衡；副框架平衡第二章桁架结构1.桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆2.桁架结构受力计算采用的基本假设：（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铰接节点。
（铰接只限制水平位移和竖向位移，没有限制转动。
）（3）所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上（节点只受集中力作用）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？答：斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有直接的关系。
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，而竖腹杆则总是受拉。
（图见11页）4.按屋架外形的不同，屋架结构形式有几种？答：三角形屋架，梯形屋架，抛物线屋架，折线型屋架，平行弦屋架等。
5.屋架结构的选型应从哪几个方面考虑？答：（1）屋架结构的受力（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境；（4）屋架结构的跨度。
网壳结构基本理论—04
单层：二向可侧移、一向可侧移、无侧移 或刚接支座、弹性支座
的铰接支座
8.2 网壳结构分析的计算方法及其分类
离散化方法：有限单元法（步骤） 连续化方法：拟壳法（通过刚度等代比拟为光面实体壳， 按弹性薄壳理论得到解析解）。初步设计时可用，可 以利用球面壳或柱面壳的已知解答。 静力荷载效应：有限单元法 动力荷载效应： 地震——振型分解反应谱法、时称分析法
9.2 网壳结构的地震反应分析 9.2.1 网壳的振动方程 （1）基本假定
A、节点完全刚接或铰接 B、质量集中于各节点，只考虑线位移加速度引起的惯 性力，不考虑角位移加速度引起的惯性力 C、质点上的阻尼力与地面的相对速度成正比，不考虑 角速度引起的阻尼力 D、支承网壳的基础按地面的地震波运动 （2）振动方程
风荷载——频域分析法、时称分析法 稳定分析：几何非线性的有限单元法（全过程分析）。 小跨度、规则网壳，标准公式。
8.3 网壳结构分析的有限单元法——空间 刚架位移法
总思路： 8.3.1 基本假定 （1）梁单元为等截面双轴对称直杆
（2）不考虑剪切变形的影响（通常杆件细长） （3）结构符合小变形假定 （4）材料为各向同性的小应变线弹性材料 （5）荷载仅作用在节点上 8.3.2 空间梁单元的坐标系定义及坐标变换矩阵 1、梁单元的坐标系定义 局部坐标系、整体坐标系
K8型：水平地震下的动响应较竖向下的强烈 水平地震设计宜与下部结构一起分析。 9.3.2 双层柱面壳 纵向分布中间最大，边缘及1/3处较小。横向跨中内力最 大。 正方四角锥，沿两纵边固定铰支在上弦节点：
球壳、柱壳动内力分布规律：
（1）水平地震响应大于竖向地震，矢跨比越大越明显 （2）矢跨比增大，网壳动静内力比增大，水平地震内 力影响更为明显 （3）场地土变软，地震响应增大 （4）两纵边支承的柱壳，横向杆件地震内力大于纵向 杆件和腹杆。周边铰支单层球壳，环杆、斜杆地震内 力较大，径向杆件内力小；中心处内力小，边缘大。
二建：建筑结构与建筑设备讲义. 第八章第二节 建筑结构抗震设计(三)
三、单层工业厂房（一）单层钢筋混凝土柱厂房1．一般规定（本节内容主要适用于装配式单层钢筋混凝土柱厂房） (1)厂房的结构布置应符合下列要求：1)多跨厂房宜等高和等长，高低跨厂房不宜采用一端开口的结构布置。
2)厂房的贴建房屋和构筑物，不宜布置在厂房角部和紧邻防震缝处。
3)厂房体形复杂或有贴建的房屋和构筑物时，宜设防震缝；在厂房纵横跨交接处、大柱网厂房或不设柱间支撑的厂房，防震缝宽度可采用100～150mm，其他情况可采用50～90mm。
4)两个主厂房之间的过渡跨至少应有一侧采用防震缝与主厂房脱开。
5)厂房内上起重机的铁梯不应靠近防震缝设置；多跨厂房各跨上起重机的铁梯不宜设置在同一横向轴线附近。
6)厂房内的工作平台、刚性工作间宜与厂房主体结构脱开。
7)厂房的同一结构单元内，不应采用不同的结构形式；厂房端部应设屋架，不应采用山墙承重；厂房单元内不应采用横墙和排架混合承重。
8)厂房柱距宜相等，各柱列的侧移刚度宜均匀，当有抽柱时，应采取抗震加强措施。
(2)厂房天窗架的设置，应符合下列要求：1)天窗宜采用突出屋面较小的避风型天窗，有条件或9度时宜采用下沉式天窗。
2)突出屋面的天窗宜采用钢天窗架；6～8度时，可采用矩形截面杆件的钢筋混凝土天窗架。
3)天窗架不宜从厂房结构单元第一开间开始设置；8度和9度时，天窗架宜从厂房单元端部第三柱间开始设置。
4)天窗屋盖、端壁板和侧板，宜采用轻型板材；不应采用端壁板代替端天窗架。
(3)厂房屋架的设置，应符合下列要求：略(4)厂房柱的设置，应符合下列要求：1)8度和9度时，宜采用矩形、工字形截面柱或斜腹杆双肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板开孔工字形柱、预制腹板的工字形柱和管柱。
2)柱底至室内地坪以上500mm范围内和阶形柱的上柱宜采用矩形截面。
2．抗震构造措施(1)有檩屋盖构件的连接及支撑布置，应符合下列要求：1)檩条应与混凝土屋架（屋面梁）焊牢，并应有足够的支承长度。
2)双脊檩应在跨度1/3处相互拉结。
第八章 网壳结构
类似于筒壳，端部设置横向端肋拱（横隔），必要时中间也要设。
➢ a)单斜杆柱面网壳：
➢ b)人字形柱面网壳：
杆件数量少，节点构造简单； 刚度差
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
➢ d)联方网格柱面网壳：
杆件组成菱形，夹角为30 50
➢ e)三向网格柱面网壳：联方网格
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8.4 扭网壳结构
8.4.1 单层扭网壳
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
8.4.2 双层扭网壳
构成与双层网壳相似； 形式与单层扭网壳相似。 1、两向正交正放网格的扭网壳 2、两向正交斜放的扭网壳 四川省德阳市体育馆－－两向正交斜放的扭网壳
看台结构：沿射线方向为36对72 个框架
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大阪穹顶
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8.4 扭网壳结构
扭网壳为直纹曲面，壳面上每一点都可作为两根相互垂直 的直线。
优点：1、可以采用直线杆件直接形成。 2、负高斯曲壳，可避免其他扁壳所产生的聚焦现 象，能产生良好的室内声响效果。 3、造型轻巧活波，适应性强。
8.4.1 单层扭网壳 8.4.2 双层扭网壳 8.4.3 受力特点
特点：网格大小均匀，内力分 布均匀，刚度好，常用于大跨 度的穹顶中。
d)联方型球面网壳
菱形网格，造型美观
e)三向网格型球面网壳
适用于中，小跨度
f)：短程线型（富勒式）：大中跨度
短程线，指球面上两点之间最短的曲线，这条最短的曲线必定位于 由该点及球心所组成的平面与球面相交的大圆圆周上。正二十面体网格 的边长0.527D，杆件太长，只能根据弧长相等的原则进行二次（三次） 划分，得到的网格称为短程线网格。
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 结构选型共20页文档
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
网壳结构 结构选型
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
网壳结构建筑
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。
建筑概论第8章 大跨建筑简介
中国国家游泳中心，平面尺寸177m×177m，是世界上最大的膜结构工程，总 建筑面积65000～80000平方米，见图8-33。除地面外，外表面都采用了膜材料— ETFE。
图30 阿拉伯塔酒店图
图31 水立方
（六）充气结构
充气结构是由薄膜材料制成的构件充入空气后形成的结构，具有自重轻、跨 度大、构造简单、建造方便外形灵活等优点。
图3 德国法兰克福机场机库
图4 马拉卡拉体育场
（5）首都人民大会堂，采用的是钢屋架，跨度达到60m，南北长336米，东西宽 206米，高46.5米，占地面积15万平方米，建筑面积17.18万平方米。比故宫的全 部建筑面积还要大。见图5。 （6）北京奥运会主场馆“鸟巢”，目前是世界上跨度最大的钢结构建筑，外形像 鸟巢，立面与结构达到了完美的统一，工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长
深圳龙岗商业中心建筑面积114300平方米，2003年开工兴建，是我国也是 世界上第一个充气悬浮的建筑，见图32。
图32 深圳龙岗商业中心
（七）应力蒙皮结构
应力膜皮结构一般是用钢质薄板做成很多块各种板片单元焊接而成的空间结 构。
1959年建于美国巴顿鲁治的应力膜皮屋盖，是第一个应力蒙皮大跨结构。屋 盖直径为117m，高35.7m，由一个外部管材骨架形成的短程线桁架系来支承804 个双边长为4.6m的六角形钢板片单元，钢板厚度大于3.2mm，钢管直径为 152mm，壁厚3.2mm，见图33。
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图2-3 双层筒网壳的形式
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.2 双层筒网壳
图2-4 北京体育大学网球竞技馆
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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
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.1 单层筒网壳
悉尼国际水上运动中心
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网壳结构 2 筒网壳结构 三向网格型 2.1 单层筒网壳 • 增强结构刚度措施：
• 1）正交类双层筒网壳：正交类双层筒网壳的上、下
弦杆与网壳的波长方向正交或平行。图中两向正交正放 、折线形、正放四角锥、正放抽空四角锥网壳等属于这 一类结构。
• 2）斜交类双层筒网壳：斜交类双层筒网壳的上、下
弦杆与网壳的波长方向可形成任意夹角。只有两向斜交 斜放网壳属于这一类结。
• 3）混合类双层筒网壳：混合类双层筒网壳的部分弦
四角锥体系 三角锥体系
正放四角锥柱面网壳 抽空正放四角锥柱面网壳 斜置正放四角锥柱面网壳 三角锥柱面网壳 抽空三角锥柱面网壳
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网壳结构 1 概述 1.1 网壳结构的分类 • 分类 单层球 面网壳 球 面 网 壳
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.3 筒网壳结构的支承 • （1）设拉杆：柱间拉杆的间距为网格纵向尺寸 的倍数，一般为1.5~3m。 • （2）设墙垛：为取消室内拉杆，可用斜墙垛来 抵抗拱脚推力。 • （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 推力直接传入基础，故用料最为经济，但对基 础要求较高。
图2 -6 黑龙江省展览馆某网壳屋盖 （a）网壳平面图；(b)边拱架；(C)加强拱架
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网壳结构 2 筒网壳结构
同济大学大礼堂
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网壳结构 3 球网壳结构 • 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 凯威特型球面网壳 三向网格型球面网壳 短程线球面网壳
交叉桁架体系 双层球 面网壳
球网壳的关键 在于球面的划分。 球面划分的基本要 求有二： （1）构件规格尽可 能少，以便制作与 安装； （2）形成的结构必 须是几何不变体。
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.3 筒网壳结构的支承 • 2）四边支承与多点支承 • 四边支承或多点支承的筒网壳结构可分为短壳 、长壳和中长壳。 • 筒网壳的受力同时有拱式受压和梁式受弯两个 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。 • 短网壳的拱式受压作用比较明显，而长网壳表 现出更多的梁式受弯构件，中长壳的受力特点 则界于两者之间。由于拱的受力性能要优于梁 ，因此在工程中多采用短壳。 • 长网壳结构时，可在筒网壳纵向的中部增设加 强肋。
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网壳结构 1 概述 （2）曲面形式，丰富的造型，通过使结明暗对 比、虚实对比。 （3）由于杆件尺寸与整个网壳结构相比很小，
可把网壳结构近似地看成各向同性或各向异性
连续体，用薄壳结构分析结果进行定性的分析 。
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.3 筒网壳结构的支承 • 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。 • 这时网壳的端支座若为墙，应在墙顶设横向端 拱肋，承受由网壳传来的顺剪力，成为受拉构 件，其端支座若为变高度梁，则为拉弯构件。 • 梁式筒壳的纵向两侧边应同时设侧边构件，如 设置边梁或边桁架。最简单的方法是在拱脚部 分网壳边设纵向长网肋构成边桁架，可垂直设 置或水平设置，一般以水平设置为佳当跨度大 时，可在拱脚做成三角形截面的立体边桁架。
网壳结构 2 筒网壳结构
同济大学大礼堂
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网壳结构 2 筒网壳结构
1.钢筋混凝土联方网格型筒壳结构
2.预制杆件，高空拼装并现浇节点混凝土 3.平面40m*56m ，矢高8-8.5m
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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
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网壳结构 3 球网壳结构 3.1 单层网壳 • 1）肋环型网格
只有经向杆和纬向杆，无 斜杆，大部分网格呈四边形， 其平面图酷似蜘蛛网。 节点一般为刚性连接。
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.3 筒网壳结构的支承
如黑龙江省展 览馆某屋盖，采用 了三向单层筒网壳 结构。网壳的波长 S=20.72m，跨度 L=48.04m，矢高为 6m。在跨度方向中 间设了两个加强拱 架，将长壳转化为 两个短壳，如图所 示。
杆与网壳的波长方向正交，部分斜交。图中除上述6种外 均属于这一类结构。
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.3 筒网壳结构的受力特点 正交类网壳的外荷载主要由波长方向的弦杆承 受，纵向弦杆的内力很小。很明显结构是处于 单向受力状态，以拱的作用为主，网壳中内力 分布比较均匀，传力路线短。 斜交类网壳的上、下弦杆是与壳体波长方向斜 交的，因此外荷载也是沿着斜向逐步卸荷的， 拱的作用不是表现在波长方向，而是表现在与 波长斜交的方向。通常最大内力集中在对角线 方向，形成内力最大的“主拱”，主拱内上、 下弦杆均受压。拱
设置下部支撑结构
图2-2 上海某中学体育馆三向网格型单层筒网壳屋盖
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.2 双层筒网壳
1）按几何组成 规律分类
a、平面体系双 层筒网壳;
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.3 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，按支承边位置的不 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：
网壳结构 2 筒网壳结构 2.1 单层筒网壳
新青岛火车站
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.1 单层筒网壳
筒网壳也称为柱面 网壳，是单曲面结构， 其横截面常为圆弧形， 也可采用椭圆形、抛物 线形和双中心圆弧形等。
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网壳结构 1 概述 1.1 网壳结构的分类 • tt 单层柱 面网壳 柱 面 网 壳
单斜杆柱面网壳 弗普尔柱面网壳 交叉斜杆型柱面网壳 联方网格型柱面网壳 三向网格型柱面网壳 交叉桁架体系
双层柱 面网壳
3）联方型网格
由左斜肋与右斜肋构成菱形网格，也可 加设环向肋，形成三角形网格。 特点是没有径向杆件，规律性明显，造 型美观，仰视，像葵花一样。其缺点是 网格周边大，中间小，不够均匀。 联方型网格网壳刚度好，可用于大中跨 度的穹顶。
（a）联方型
（b) 弗普尔型
（c）单斜杆型 （d）双斜杆型 （e）三向网格型 图2-1 单层简网壳的形式
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网壳结构 2 筒网壳结构 2.1 单层筒网壳 • 联方型筒网壳受力明确，屋面荷载从两个斜向 拱的方向传至基础，简捷明了。 • 室内呈菱形网格，犹如撒开的渔网，美观大方 。其缺点是稳定性较差，由于网格中每个节点 连接的杆件数少，故常采用钢筋混凝土结构。 • 弗普尔型筒网格和单斜杆型筒网壳结构形式简 单，用钢量少，多用于小跨度或荷载较小的情 况，双斜杆型筒网壳和三向网格型筒网壳具有 相对较好的刚度和稳定性，构件比较单一，设 计及施工都比较简单，可是用于跨度较大和不 对称荷载较大的屋盖中。