建筑结构选型-第七章 网壳结构

1）按几何组成 规律分类
a、交叉桁架体 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。
图7-2-3 双层筒网壳的形式
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.2 双层筒网壳
图7-2-4 北京体育大学网球竞技馆
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.2 双层筒网壳
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.3 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。
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.3 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。
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
图7-2-5 正放四角锥形双层网壳结构实例
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.2 双层筒网壳
（2）按弦杆布臵方向分类 与平板网架一样，双层筒网壳主要受力构件为上、下弦杆，因此可按 上、下弦杆的布臵方向分成三类。
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。
第7章 网壳结构 7.3 球网壳结构 7.3.1 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。 可用于中小跨度穹顶。
图7-3-1 肋环型球面网壳
2）施威特勒型网格
经向网肋、环向网肋和斜向 网肋构成。规律性明显。 刚度较大，能承受较大非对 称荷载，可用于大中跨度穹顶。
（e）三向网格型 图7-2-1 单层简网壳的形式
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.1 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，可以用于跨度较大和不 对称荷载较大的屋盖中。
塑料网壳和玻璃钢网壳结构：目前较少采用。
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构
柱面网壳，单曲面结构 横截面形式圆弧形以及椭圆形、抛物线形和双中心圆弧形等。 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）；
图7-3-4 联方型网格
图7-3-5 中国科技馆球形影院
第7章 网壳结构 7.3 球网壳结构 7.3.1 单层网壳 4）凯威特型网格
图7-3-6 凯威特形网格
凯威特型网格其选用n根（n为偶数，且不小于6根）通长 的径向杆将球面分成n个扇形曲面，然后在每个扇形曲面内 用纬向杆和斜向杆划分成比较均匀的三角形网格。 在每个扇区中各左斜杆相互平行，各右斜杆也相互平行， 故亦称为平行联方型网格。这种网格由于大小均匀，避免 了其它类型网格由外向内大小不均的缺点，其内力分布均 匀，刚度好，故常用于大中跨度的穹顶中。
图7-3 -7大庆林源炼油厂多功能厅屋盖
第7章 网壳结构 7.3 球网壳结构 7.3.1 单层网壳 5）三向网格型
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.3 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臵来承受侧 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。
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
3、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
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。
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
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型。
3）混合类双层筒网壳：混合类双层筒网壳的部分弦杆与网壳的
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。
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.3 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。 混合类网壳受力比较复杂。
第7章 网壳结构
第7章 网壳结构
7.1 7.2 7.3 7.4 概述 筒网壳结构 球网壳结构 扭网壳结构
7.5 其它形状网壳结构 7.6 网壳结构的选型
第7章 网壳结构 7.1 概述 一、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。 二、网壳结构优点：
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构
同济大学大礼堂
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构
同济大学大礼堂
第7章 网壳结构 7.2 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
第7章 网壳结构 7.3 球网壳结构
分类 单层球 面网壳 球 面 网 壳
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。
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； 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。
第7章 网壳结构 7.3 球网壳结构 7.3.1 单层网壳
图为大庆林源炼油 厂多功能厅屋盖，采用 1/3球形，落地直径为 30m，矢高10m。采用单 层钢网壳结构，网壳呈 凯威特形网格，曲率半 径16.05m，设计跨度 25.6m，矢高6.2m。网壳 下部的承重结构为12个 钢筋混凝土支架，支架 上部设圈梁连接成整体， 网壳边节点全部与圈梁 整浇。
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。
（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。
第7章 网壳结构 7.1 概述 三、网壳结构的分类
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，
梁（桁架）式受弯的筒网壳（类似长筒壳）。
拱式筒网壳
梁式筒网壳
梁式筒网壳
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.1 单层筒网壳
新青岛火车站
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.1 单层筒网壳 单层筒网壳以网格 的形式和排列方式分类
（a）联方型 （b) 弗普尔型
（c）单斜杆型
（d）双斜杆型
图7-3-3 施威特勒型网格
第7章 网壳结构 7.3 球网壳结构 7.3.1 单层网壳
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。
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.3 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，按支承边位臵的不同，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：
双层柱 面网壳
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 斜臵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
第7章 网壳结构 7.1 概述 三、网壳结构的分类 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 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
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.3 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，如设臵边梁或 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，可垂直设臵或水平设臵，一般以水平设臵 为佳，当跨度大时，可在拱脚做成三角形截面的立体边桁 架。
可有效利用空间，方便天棚或吊顶构造。
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／各种曲面
经切割组合后的网壳
第7章 网壳结构 7.1 概述 三、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
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.1 单层筒网壳
悉尼国际水上运动中心
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.1 单层筒网壳 增强结构刚度措施：
三向网格型
端部设横向端肋拱
中部设横向加强肋拱
设臵下部支撑结构
图7-2-2 上海某中学体育馆三向网格型单层筒网壳屋盖
第7章 网壳结构 7.2 筒网壳结构 7.2.2 双层筒网壳
（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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第7章 网壳结构 7.1 概述
（2）曲面形式，丰富的造型，通过使结构动静对比、明暗对比、虚 实对比，把建筑美和结构美有机的结合起来。 （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