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
北京石景山体育馆
黑龙江速滑馆
中国国家大剧院

网壳结构选型


网壳结构的设计应根据建筑物的功能与形状，综合考虑材料供 应和施工条件以及制作安装方法，选择合理的网壳屋盖形式、 边缘构件及支承结构，以取得良好的技术经济效果。 网壳结构的种类形式很多，在设计时选择的范围比较广，影响 网壳结构选型的因素非常多，选型的合理性对网壳结构的可靠 性和技术经济指标有较大的影响。对网壳结构进行选型时一般 考虑以下因素：
· 双层网壳

双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连 接而成的，双层网壳可双向、三向交叉的框架体系或由四角锥 体系、三角锥体系等组成。
（1）平面椭圆体系双层网壳。平面椭圆体系双层网壳是由两个或三个方向的 平面网壳交叉构成、可分为两向正交正放网壳、两向正交斜放网壳和三向网壳。 （2）四角锥体系双层网壳。四角锥体系双层网壳是由四角锥按一定规律连接 而成的主要有正交四角锥、正放抽空四角锥、棋盘形四角锥、斜放四角锥、星 形四角锥网壳等。 （3）三角锥体系双层网壳。三角锥体系双层网壳是由三角锥单元按一定规律连接

· 单层网壳
单层网壳的曲面形式有单层圆柱面网壳、单层球面 网壳、 单层双曲抛物面网壳、单层椭圆抛物面网壳等形式。

（1）单层圆柱面网壳，单向斜杆正交正放网格形式简单，多用于小跨度或荷 载较小的情况。交叉斜杆正交正放网格和三向网格具有相对较好的稳定性和 刚度，构件比较单一，适用于跨度较大和非对称荷载较大的屋盖。联方网格 是由二项斜交杆件构成的菱形网格单元，受力明确，屋面荷载从两个斜向拱 的方向传至基础，网格成菱形。 （2）单层球面网壳。单层球面网壳是外形为球面的单层网壳结构。
1.网壳结构的体型应与建筑造型相协调 2.网壳结构的形式应与建筑平面相协调 3.网壳结构的层数 4.网格尺寸 5.网壳的矢高与厚度 6.支承条件
网壳结构的工程实例
同济大学大礼堂 北京工业大学体育馆 黑龙江速滑馆

上海科技馆 北京石景山体育馆 中国国家大剧院
同济大学大礼堂
上海科技馆
北京工业大学体育馆



3.刚性支座
刚性支座适用于既能传递轴向力又要求传递弯矩和剪力的网壳支座节点，如图， 刚性支座既能传递轴向力，又能传递弯矩和剪力

4.滚轴支座
滚轴支座适用于能产生一定水平线位移的网壳支座节点，如图， 滚轴支座在网壳结构中应用较少，一般只在扁平曲面的网壳结构中考虑采用。 当采用滚轴支座时，边界在水平方向不受约束，支座将不承受水平推力。