07网壳结构汇总
网壳结构课程课件
2、菱形（无纬向杆联方型网壳）
由左斜杆和右斜杆组成菱形网格的网壳，两斜杆的两角为30～50，其造 型优美，通常采用木材、工字钢、槽钢和钢筋混凝土等构件建造。
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16
餀
3、三角形（有纬向杆联方型、施威德勒型） 为了增强无纬向联方型网壳的刚度和稳定性能，可 加设纬向杆件组成三角形网格。使得网壳在风载及 地震灾害作用下具有良好的性能。从受力性能考 虑，球面网壳的网格形状最好选用三角形网格。
• 40米以下可采用单层网壳，跨度大可采用双层网壳。
5
替
• 按材料分：木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网壳、塑 料网壳、玻璃璃钢网壳等。 主要发展趋势是轻质高强材料的大量使用。 材料的选择取决于网壳的型式、跨度与荷载、计算模型、 节点体系、材料来源与价格，以及制造与安装条件等。
塑料网壳及其它材料 塑料在国外已开始应用于网壳结构。塑料的重量轻、强度高、透 明或半透明，耐腐蚀、耐磨损，易于工厂加工制造。
网壳结构具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形体 都能给设计师以充分的创作自由。 建筑平面上，可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、三 角形、扇形以及各种不规划的平面； 建筑外形上，可以形成多种曲面，如球面、椭圆面、旋转抛物 面等，建筑的各种形体可通过曲面的切割和组合得到； 结构上，网壳受力合理，可以跨越较大的跨度，由于网壳曲面 的多样化，结构设计者可以通过精心的曲面设计使网壳受力均 匀；施工上，采用较小的构件在工厂预制，工业化生产，现场 安装简便快速，不需要大型设备，综合经济指标较好。
木材较早应用于球面和柱面网壳，其中有肋环形和联方型网壳 最多。层压胶合木广泛用于建造体育馆、会堂、音乐厅、谷库 等网壳。木材的最大优点是经济，易于加工制造各种形式。目 前世界上跨度最大的木网壳跨度达162m。
大跨结构第4讲-网壳结构
第4讲：网壳结构
北京体育学院体育馆 59.2m×59.2m 四块组合双层扭网壳 1988年建成，52kg/m2
第4讲：网壳结构
长春体育馆 120m×166m 1997年建成，80kg/m2
第4讲：网壳结构
国家大剧院, 212.2x143.6m，双层空腹椭球壳 137kg/m2
第4讲：网壳结构
=
4 R2
EBh
等效刚度B，等效厚度h
第4讲：网壳结构
考虑局部凹陷大变形影响系数η=0.25~0.3, 缺陷 敏感系数β=0.4~0.5,安全系数K=2.5~3.0
P des cr
=
βη
K
P lin cr
=
(0.04
~
0.05)
P lin cr
柱面网壳受径向均布荷载，也有近似临界荷载理论解
第4讲：网壳结构
国家大剧院椭球面
⎜⎛ x ⎟⎞2.2 + ⎜⎛ y ⎟⎞2.2 + ⎜⎛ z ⎟⎞2.2 = 1 ⎝ 105.963 ⎠ ⎝ 71.663 ⎠ ⎝ 45.203 ⎠
第4讲：网壳结构
②层数：单层、双层和单双混合；单层网壳应采用刚接节 点，双层网壳可采用铰接节点
③曲面曲率：正高斯—球面、抛物面；零高斯— 柱面、锥面；负高斯—马鞍面
∑ γ ∑ xj
=
m iX ji
m
i(X
2 ji
+
Y
2 ji
+
Z
2 ji
)
∑ ∑ γ yj =
m iY ji
m
i(X
2 ji
+
Y
2 ji
+
Z
2 ji
)
网壳结构
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。
3_7大跨屋盖结构-网壳
网壳的设计及计算
网壳的内力分析
网壳是一个准柔性的高次超静定结构 目前网壳计算主要是考虑几何非线性的有限单 元法 考虑与不考虑几何非线性的有限单元法的区别 在于前者考虑网壳变形对内力的影响
网壳的稳定性 网壳的稳定性计算可采用非线性有限单元 法，取结构刚度矩阵的行列式之值等于零 作为确定临界荷载的准则，即： det[K]=0 刚度矩阵[K]应包含所有的非线性因素， 使 det[K]=0的荷载即为临界荷载{P}cr 。 注意： 在设计工作中需要引进临界荷载的折减系数 不同的网壳不能用相同的折减系数
网壳类别 压杆 200 150
表 3-11
拉杆 静荷载 300 300 动荷载 250 250
双层网壳
单层网壳
网壳杆件及节点设计 网壳杆件的计算长度和容许长细比可按表（3-9） ~（3-11）采用。
单层网壳杆件计算长度 表3-9
壳体平面内
壳体平面外
0.9L
L
双层网壳杆件计算长度
连接形式
螺栓球点 弦杆 l
表3-10
腹杆
支座腹杆 l 其他腹杆 l
焊接球结点
板节点
0.9l
l
0.9l
l
0.9l
0.9lห้องสมุดไป่ตู้
网壳杆件容许长细比
3.7
网
壳
3.7.1网壳结构形式 网壳按组成层数分为单层网壳（图3.54）和双 层网壳（图3.55）
图3.54 单层柱面网壳
图3.55 双层柱面网壳
按曲面外形分类则有 球面网架（图3.56） 柱面网壳（图3.54）
图3.56 单层球面网壳
日本名古屋网壳穹顶
双曲扁网壳（图3.57）
07第11章 网壳结构 新
北京石景山体育馆
扭网壳
一、单层扭网壳
二、双层扭网壳
第五节 其他形式的网壳结构
结合椭圆抛物面网壳结构
黑龙江速滑馆
网壳的中央柱面壳部分采用正放四角锥体系 两端球面壳部份采用三角锥体系
青岛大学体育馆
汉中体育馆
优点：受力性能好，内力分布均匀， 传力路线短，刚度大，稳定性好
实例分析
大兴西红门直径21m
加拿大国际博览会美国馆 1967
富勒
二、双层球网壳
由两个同心的单层球面通过腹杆连接而成；其形 成与单层网壳相同
天津体育馆
天津体育馆
天津体育馆
第四节 扭网壳结构
一、单层扭网壳 二、双层扭网壳
第三节 球网壳结构
球面划分的依据： 杆件规格尽可能少，以便制作与装配 形成的结构必须是几何不变体
一、单层球网壳
肋环型网格 施伟特勒型网格
联方型网格
凯威特型网格 三向网格 短程线型网格
肋环型网格
只有径向杆和纬向杆，网格呈四边形，似蜘蛛网
施伟特勒型网格
由径向网肋、环向网肋和斜向网肋构成
二、双层筒网壳
二、双层筒网壳 a、平面体系双层筒网壳
b、四角锥体系双层筒网壳 c、三角锥体系双层筒网壳
三、筒网壳结构的支承
1、两对边支承 a、筒网壳以跨度方向为支座 解决拱脚推力的办法？ b、筒网壳在波长方向为支座 2、四边支承或多点支承
筒拱结构
同济大学大礼堂
同济大学大礼堂
国家大剧院
武汉杂技厅
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） 双曲面：球网壳／扭网壳
网壳结构简介
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
常用d) ， e) 两种
二、筒网壳结构受力特点：
支承：两对边支承、四边支承和多点支承。
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。
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
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
网壳结构
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)
第七章网壳结构
第七章网壳结构⏹2008.8.月启用全国最大跨度的青岛火车站网壳结构无柱风雨棚。
⏹中央电视台一号演播大厅工程二、网壳的分类：1、按材料分：（1）、钢筋混凝土网壳：（3）、铝合金网壳自重轻，耐腐蚀，强度高，易制作和安装，欧美国家大量采用。
单层网壳双层网壳⏹例1同济大学礼堂：平面尺寸40X56m，矢高8～8.5m⏹例2：上海某中学体育馆：30mx50m，矢高8m。
采用了三向单层筒网壳结构。
网壳沿波长方向划分14格，形成的网格为等腰三角形。
网壳两端山墙处及离一端10m处共有三列柱子，作为网壳的支承，在纵向40m长度内，每隔10m，增加一道由杆件组成的加强拱肋，以提高结构稳定性。
网壳的水平推力依靠建筑物自身的刚度和适当放大檐口断面尺寸来承受，通过设置大天沟，，把网壳的水平推力集中传到两端山墙。
2、按弦杆布置方向分类A、正交类双层筒网壳B、斜交类双层筒网壳：C、混合类双层筒网壳：三、筒网壳的受力特性1、双层筒网壳的传力--与上下弦杆的布置方向有关1）正交类：外荷主要由波长方向的弦杆承担，纵向弦杆内力小，以拱作用为主，网壳内的内力分布均匀，传力路线短。
2）斜交类：外荷载沿着与波长有夹角的斜向拱卸荷。
通常，最大内力集中在对角线方向的“主拱”上。
3）混合类：受力复杂。
2、结构的受力—与其支承条件有关（1）对边支承时：A、跨度方向支承时，即成为筒拱结构。
B、波长方向支承时，网壳以纵向梁的作用为主。
梁式筒网壳的纵向两侧边应设侧边构件（2）四边支承或多点支承：拱式受压与梁式受弯的受力状态同时出现。
⏹短网壳时，拱式受压作用明显；⏹长网壳时，梁式受弯的特征明显；⏹中长网壳，则介于两者之间。
⏹由于拱的受力比梁的受力性能好，因此，工程中多采用短网壳，若必须是长网壳时，可沿筒网壳的纵向的中间加设加强肋，把长网壳分成若干个短网壳。
网壳结构
影响网壳结构静力特性的因素很多，主要有：结构的 几何外形、荷载类型及边界条件等。 网壳的类型和形式很多，型式不同的网壳，结构的变 形规律及内力分布规律相差甚远。即使是同一种型式的 网壳，当几何外型尤其是矢跨比不同时，都将有不同的 结构反映。此外，网壳结构是一类边界条件敏感型的结 构，边界约束条件的细微变化将有可能使结构的静力性 能产生相当的变化。
球
凯威特型球面网壳
面
短程线球面网壳
网 壳
交叉桁架体系
双层球 角 肋环型四角锥球面网壳 面网壳 锥 联方型四角锥球面网壳
体 联方型三角锥球面网壳 系 平板组合式球面网壳
肋环型球面网壳
适于中小跨度
联方型球面网壳— — 无纬向杆
联方型球面网壳—— 有纬向杆
适于大中跨度
斯威德勒型球面网壳（肋环斜杆型）
适于大中跨度
L≤30m 纵边落地时，
B≤25m
D≤60m
L2≤40m
L1 / L2 1.5
f 、f 1 ~ 1 h 1 ~ 1 L1 L2 2 4 L2 20 50
L2≤50m
L1 / L2 1.5
f1 、f 2 1 ~ 1 L1 L2 4 8
h 11 ~
L2 20 50
L2≤50m
第二节 网壳结构分析
单斜杆柱面网壳
单层 弗普尔柱面网壳
柱面 交叉斜杆型柱面网壳
柱 网壳 联方网格型柱面网壳
面
三向网格型柱面网壳
网
壳
双层
交叉桁架体系 正放四角锥柱面网壳
柱面 网壳
四角锥 体系
抽空正放四角锥柱面网壳
斜置正放四角锥柱面网壳
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
22
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
20
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。
网壳结构简介
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。
第7章_网壳结构
第7章 网壳结构 7.1 概述 网壳结构：杆件按一定规律布臵，通过节点连接而成的曲 面状空间杆系结构。 网壳结构，即为网状的壳体结构，或者说是曲面状的网架 结构。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。 网壳结构优点：
（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，因此可以充分发挥材料强度作用。
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
杆件布臵和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的良
好的受力性能。
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第7章 网壳结构 7.1 概述 网壳结构缺点： （1）杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的偏离对网壳 的内力、整体稳定性和施工精度影响大，结构设计困难； 当矢高大时，增加了屋面面积和不必要的建筑空间，耗材、 耗能； 杆件主要承受压力，存在稳定问题，材料强度不能充分发 挥，跨度过大时不经济。
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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 （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臵来承受侧 向推力。
图7 -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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第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构
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❖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。
网壳结构的分类
按杆件的布置方式
❖单层网壳和双层网壳两种 ❖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。
单层网壳
❖杆件少、重量轻、节点简单、施工方便，因而具有更好的 技术经济指标。但单层网壳曲面外刚度差，稳定性差。
双层网壳
❖可以承受一定的弯矩，具有较高的稳定性和承载力。当屋 顶上需要安装照明、音响、空调等各种设备及管道时，选 用双层网壳能有效地利用空间，方便天花板或吊顶构造， 经济合理。
星形四角锥
7.2.2 双层筒网壳
按几何组成规律分类
❖三角锥体系双层筒网壳
➢由三角锥单元按一定规律连接而成。
三角锥
抽空三角锥
蜂窝形三角锥
7.2.2 双层筒网壳
按弦杆布置方向分类
❖与平板网架一样，双层筒网壳主要受力构件为上、 下弦杆。力的传递与上、下弦杆的走向有直接关 系。
❖根据双层筒网壳的几何外形及其支承条件，网壳 结构的作用可看成为波长方向拱的作用与跨度方 向梁的作用的组合，其内力分布规律及变形与两 铰拱相似。
❖杆件可为圆形、椭圆形、方形或矩形截面的管材。 ❖我国铝材规格和产量较少，价格较高，尚未用于网壳结构。
塑料网壳和玻璃钢网壳结构
❖目前较少采用。
网壳结构的分类
按曲面形式
❖单曲面和双曲面
单曲面网壳
❖筒网壳或称为柱面壳，
双曲面网壳
❖常用球网壳和扭网壳 ❖其他曲面的扁网壳及各种曲面经切割组合后的网
壳。
7.2 筒网壳结构
f (1/ 4 ~1/8)l2
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
联方网格型筒网壳
❖受力明确
➢屋面荷载从两个斜向拱的方向传至基础；
❖室内呈菱形网格，美观大方 ❖稳定性较差； ❖每个节点连接的杆件数少，
❖双层网壳根据厚度的不同，有等厚度与变厚度之分
网壳结构的分类
按材料
❖木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网壳、塑料网 壳、玻璃钢网壳等。
木网壳结构
❖仅在早期的少数建筑中采用，近年来，在一些木材丰富的 国家也有采用胶合木建造网壳的，有的跨度已超过100m。 但总的来说，木结构网壳用得并不多。
钢筋混凝土网壳结构
焊接技术日趋完善，高强钢材不断出现，电算技术 突飞猛进，给网壳准备了物质基础；
网壳结构具有其非凡的优越性，近30年来，以钢结 构为代表的网壳结构得到了很大的发展。
网壳结构多用于大跨度，目前已经发展成为大跨结 构中应用普遍的结构形式之一。
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。
柱面网壳，单曲面结构
❖横截面形式圆弧形、椭圆弧形、双心圆弧形
覆盖的平面为矩形
❖横向短边为端边(l2) ，纵向长边为侧边(l1) ❖其整体传递外荷的方式与筒壳类似， ❖按网肋构成与传荷方式的不同，分为两类
➢拱式受压的筒网壳（类似短筒壳）； ➢梁（桁架）式受弯的筒网壳（类似长筒壳）。
拱式筒网壳
受力特征
故常采用钢筋混凝土结构； ❖施工安装方法均为预制杆
件高空拼装并现浇节点混 凝土。
7.2.1 单层筒网壳
弗普尔型、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。
弗普尔型
单斜杆型
7.2.1 单层筒网壳
双斜杆型筒网壳、三向网格型筒网壳
❖刚度和稳定性相对较好，构件比较单一； ❖设计、施工都比较简单； ❖适用于跨度较大和不对称荷载较大的屋盖。
❖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。
7.1 概述
网壳结构的优点
双斜杆型
三向网格型
7.2.2 双层筒网壳
按几何组成规律分类
❖平面桁架体系双层筒网壳
➢由两个或二个方向的平面桁架交叉构成。
正交正放型
两向斜交斜放型
三向桁架型
7.2.2 双层筒网壳
按几何组成规律分类
❖四角锥体系双层筒网壳
➢由四角锥按一定规律连接而成。
折线形
正放四角锥 正放抽空四角锥 棋盘形四角锥
斜放四角锥