建筑钢结构设计之空间网架结构网壳结构
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• 玻璃结构的材料：浮法玻璃、钢化玻璃 及淬火玻璃。
1.2 网架与网壳的工程应用
• 体育建筑 • 机场建筑 • 车站建筑 • 宾馆、会堂及展览馆 • 工业厂房 • 小品建筑
一.体育建筑
• 2008北京奥运会老山自行车馆（跨度 133.06米，外挑8.238米，覆盖直径149.536 米；双层球面网壳，焊接球节点）； • 天津体育中心（跨度108米，外挑13.5米， 覆盖直径135米；双层球面网壳，焊接球节 点）； • 天津大学北洋游泳馆（跨度37米）； • 哈尔滨速滑馆（跨度85米，长190米） • 大连金州体育场看台。
双曲马鞍面网壳
--成都温江新城会展中心 （120mX72m）
二. 柔性结构体系
1）悬索结构
• 由高强拉索组成的张力结构。 • 国内较早建成的是天津大学体操馆 （62年设计施工）。 • 关键问题是结构在风与地震作用下的 动力反应。
• 单层悬索结构 • 双层悬索结构 • 索网结构
2）膜结构
• 开合方式：水平移动、水平旋转、空间 移动及其组合；
• 开合时间：20~25百度文库in。
国家体育场
平面形式：平面为椭圆形,长轴340m短轴292m。屋盖中间 有一个146m×76m的开口，这部分将设计成开合屋盖。 结构形式：空间刚架绕着内环旋转而成。
六.玻璃结构
• 新型玻璃结构－点式玻璃幕墙，省去了 支撑框架，代以拉索、桁架及钢爪，玻璃 的通透性大大增强，结构的抗风和抗震性 能也好与普通的玻璃幕墙；
空间网架结构
参考资料
•1.刘锡良，韩庆华编著.《网格结构设计与施工》，天津大学 出版社，2004
•2.沈祖炎，陈扬骥编著.《网架与网壳》，同济大学出版社， 1997
•3.中华人民共和国行业标准，《网架结构设计与施工规程》 （JGJ7-91），1991
•4.中华人民共和国行业标准，《网壳结构技术规程》（JGJ612003，J258-2003），2003
35400
1 43 2
B
A
35400
4600 615
Structural layout of the suspen-dome in TEDA，China
Plate joint for suspen-dome in TEDA
Suspen-dome in TEDA: in construction
教学内容
1.空间结构概论 2.网架的分类 3.网架的设计与计算 4.网壳的分类、设计与计算 5.网架、网壳的制作、安装及防腐、防火处理
1 空间结构概论
• 空间结构的形式 • 网架与网壳的工程应用 • 网架与网壳的优缺点 • 部分工程事故
1.1 空间结构的形式
• 刚性结构体系（网架、网壳） • 柔性结构体系（悬索、膜、张拉整体） • 杂交结构体系（斜拉、悬挂、拱支、弦支） -hybrid and composite • 折叠结构 • 开合结构 • 玻璃结构
一. 刚性结构体系
1) 网架（平板）
• 目前空间结构中应用最为广泛，共有三 大类（交叉桁架系、四角锥体系和三角锥 体系）13种。 • 特点是构造简单、施工方便，杆件规格 统一（上、下弦杆等长，腹杆等长）。
2）网壳
• 柱面网壳 • 球面网壳（肋环型、Schwedler、联方 型、凯威特型、短程线型及三向网格型） • 其它各类复杂曲面（不规则）及其组合 • 单双层组合
• 充气膜（1988年日本东京体育馆）
• 张力膜（1997年上海八万人体育场）
• 影响广泛使用的原因：国产膜材性能 差，进口膜材价格高；膜结构的计算机 辅助设计系统的开发滞后；缺乏相应的 设计施工规程。
英国伦敦千年穹顶 （The Millennium Dome）
3）张拉整体（Tensile-Integrity~Tensigrity)
•5.中华人民共和国行业标准，《网架结构质量检验评定标准》 （JGJ78-91），1991 •6.International Journal of Space Structures, University of Surrey, UK
•7. Bulletin of International Association of Shells and Space Structures, IASS
➢93m跨的北京工业大学体育馆（奥运羽毛球、艺 术体操）采用索承网壳。
比赛馆 热身馆
四.折叠结构
• 用时展开，不用时收起的结构（雨伞、遮 阳伞）； • 生活中：施工棚、集市大棚、临时住宅等； • 军事上：战地指挥、战地救护等； • 航空上：太阳帆、可展式天线等。
五.开合结构
• 与体育事业的发展密切相关：在比较恶 劣的环境条件下保护观众和运动员，实 现了能在预定时间内进行预定比赛的目 的；
Ring truss and V-shaped column
Finite element analysis model
Double-layer reticulated dome in construction
Laoshan Cycling Gymnasium: outside view
Laoshan Cycling Gymnasium: inside view
1-1
Structural layout of Laoshan Cycling Gymnasium
Ring beam 2 D500x16
Web members D245x10
Double-layer reticulated dome
Ring truss
Ring beam 1 D1200x20
V-Shaped columns D1000x18
• 单层柱面网壳的形式
• 单层球面网壳的形式
• 河北省科技馆宇宙剧 场球幕放映厅
北京奥运会老山自行车馆效果图
Ring truss
B
Double-layer reticulated dome
149536
1
1
O
2800
y x
149536 Plan view
A
V-shaped columns 28340
• 一组不连续的受压构件与一套连续的受 拉单元组成的自支承、自平衡的空间网格结 构。
三.杂交结构体系
• 斜拉网架（网壳） • 悬挂网架（网壳） • 拱支网架（网壳） • 弦支结构（平面或空间）
拱支网壳结构
由于拱的作用，整体网壳被 划分成若干小的区段，使得网 壳的整体稳定性转化为局部区 段的稳定性问题，部分杆件或 区段的局部失稳不会波及整个 结构。
1.2 网架与网壳的工程应用
• 体育建筑 • 机场建筑 • 车站建筑 • 宾馆、会堂及展览馆 • 工业厂房 • 小品建筑
一.体育建筑
• 2008北京奥运会老山自行车馆（跨度 133.06米，外挑8.238米，覆盖直径149.536 米；双层球面网壳，焊接球节点）； • 天津体育中心（跨度108米，外挑13.5米， 覆盖直径135米；双层球面网壳，焊接球节 点）； • 天津大学北洋游泳馆（跨度37米）； • 哈尔滨速滑馆（跨度85米，长190米） • 大连金州体育场看台。
双曲马鞍面网壳
--成都温江新城会展中心 （120mX72m）
二. 柔性结构体系
1）悬索结构
• 由高强拉索组成的张力结构。 • 国内较早建成的是天津大学体操馆 （62年设计施工）。 • 关键问题是结构在风与地震作用下的 动力反应。
• 单层悬索结构 • 双层悬索结构 • 索网结构
2）膜结构
• 开合方式：水平移动、水平旋转、空间 移动及其组合；
• 开合时间：20~25百度文库in。
国家体育场
平面形式：平面为椭圆形,长轴340m短轴292m。屋盖中间 有一个146m×76m的开口，这部分将设计成开合屋盖。 结构形式：空间刚架绕着内环旋转而成。
六.玻璃结构
• 新型玻璃结构－点式玻璃幕墙，省去了 支撑框架，代以拉索、桁架及钢爪，玻璃 的通透性大大增强，结构的抗风和抗震性 能也好与普通的玻璃幕墙；
空间网架结构
参考资料
•1.刘锡良，韩庆华编著.《网格结构设计与施工》，天津大学 出版社，2004
•2.沈祖炎，陈扬骥编著.《网架与网壳》，同济大学出版社， 1997
•3.中华人民共和国行业标准，《网架结构设计与施工规程》 （JGJ7-91），1991
•4.中华人民共和国行业标准，《网壳结构技术规程》（JGJ612003，J258-2003），2003
35400
1 43 2
B
A
35400
4600 615
Structural layout of the suspen-dome in TEDA，China
Plate joint for suspen-dome in TEDA
Suspen-dome in TEDA: in construction
教学内容
1.空间结构概论 2.网架的分类 3.网架的设计与计算 4.网壳的分类、设计与计算 5.网架、网壳的制作、安装及防腐、防火处理
1 空间结构概论
• 空间结构的形式 • 网架与网壳的工程应用 • 网架与网壳的优缺点 • 部分工程事故
1.1 空间结构的形式
• 刚性结构体系（网架、网壳） • 柔性结构体系（悬索、膜、张拉整体） • 杂交结构体系（斜拉、悬挂、拱支、弦支） -hybrid and composite • 折叠结构 • 开合结构 • 玻璃结构
一. 刚性结构体系
1) 网架（平板）
• 目前空间结构中应用最为广泛，共有三 大类（交叉桁架系、四角锥体系和三角锥 体系）13种。 • 特点是构造简单、施工方便，杆件规格 统一（上、下弦杆等长，腹杆等长）。
2）网壳
• 柱面网壳 • 球面网壳（肋环型、Schwedler、联方 型、凯威特型、短程线型及三向网格型） • 其它各类复杂曲面（不规则）及其组合 • 单双层组合
• 充气膜（1988年日本东京体育馆）
• 张力膜（1997年上海八万人体育场）
• 影响广泛使用的原因：国产膜材性能 差，进口膜材价格高；膜结构的计算机 辅助设计系统的开发滞后；缺乏相应的 设计施工规程。
英国伦敦千年穹顶 （The Millennium Dome）
3）张拉整体（Tensile-Integrity~Tensigrity)
•5.中华人民共和国行业标准，《网架结构质量检验评定标准》 （JGJ78-91），1991 •6.International Journal of Space Structures, University of Surrey, UK
•7. Bulletin of International Association of Shells and Space Structures, IASS
➢93m跨的北京工业大学体育馆（奥运羽毛球、艺 术体操）采用索承网壳。
比赛馆 热身馆
四.折叠结构
• 用时展开，不用时收起的结构（雨伞、遮 阳伞）； • 生活中：施工棚、集市大棚、临时住宅等； • 军事上：战地指挥、战地救护等； • 航空上：太阳帆、可展式天线等。
五.开合结构
• 与体育事业的发展密切相关：在比较恶 劣的环境条件下保护观众和运动员，实 现了能在预定时间内进行预定比赛的目 的；
Ring truss and V-shaped column
Finite element analysis model
Double-layer reticulated dome in construction
Laoshan Cycling Gymnasium: outside view
Laoshan Cycling Gymnasium: inside view
1-1
Structural layout of Laoshan Cycling Gymnasium
Ring beam 2 D500x16
Web members D245x10
Double-layer reticulated dome
Ring truss
Ring beam 1 D1200x20
V-Shaped columns D1000x18
• 单层柱面网壳的形式
• 单层球面网壳的形式
• 河北省科技馆宇宙剧 场球幕放映厅
北京奥运会老山自行车馆效果图
Ring truss
B
Double-layer reticulated dome
149536
1
1
O
2800
y x
149536 Plan view
A
V-shaped columns 28340
• 一组不连续的受压构件与一套连续的受 拉单元组成的自支承、自平衡的空间网格结 构。
三.杂交结构体系
• 斜拉网架（网壳） • 悬挂网架（网壳） • 拱支网架（网壳） • 弦支结构（平面或空间）
拱支网壳结构
由于拱的作用，整体网壳被 划分成若干小的区段，使得网 壳的整体稳定性转化为局部区 段的稳定性问题，部分杆件或 区段的局部失稳不会波及整个 结构。