网壳结构的抗震设计

肋环型球面网壳
联方型球面网壳
施威德勒型球面网壳
凯威特型
短程线型
3.3.3网壳结构一般设计原则
1） 网壳结构在各种作用下的内力、位移及整 体稳定计算除工作荷载外，还应根据具体情况 考虑包括地震、温度变化、支座沉降及施工荷 载等效应。 2）计算荷载：
网壳自重和节点自重 屋面活荷载
两者取大值
永久荷载
屋面和吊顶自重 设备管道等自重
பைடு நூலகம்
5）稳定性分析
网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元分析方 法（荷载—位移全过程分析）进行计算，分析中可 假定材料保持为线弹性。用非线性理论分析网壳稳 定性时，一般采用空间杆系非线性有限元法，关键 是临界荷载的确定。单层网壳宜采用空间梁系有限 元法进行计算。
6）抗震分析
在设防烈度为7度的地区，网壳结构可不进行竖向抗震计算，但必 须进行水平抗震计算。在设防烈度为8度、9度地区必须进行网壳结 构水平与竖向抗震计算。 对网壳结构进行地震效应计算时可采用振型分解反应谱法，按此 法分析宜取前20阶振型进行网壳地震效应计算；对于体形复杂或重 大的大跨度网壳结构，应采用时程分析法进行补充计算。 在抗震分析时，宜考虑支承结构对网壳结构的影响。当网壳结构 在单排的独立柱、框架柱或承重墙上时，可把支承结构简化为弹性 支座。对于网壳的支承结构应按有关标准进行抗震计算。
随着科学技术的进步，只要精心设 计，精心施工，网壳结构存在的缺点和 问题是不难解决的。
4）网壳的发展
1.利用网壳结构的优点实现独特造型
2.网壳结构的跨度越来越大
3.可移动或可开启的网壳结构 4. 新型空间网壳结构减震体系 5. 新型屋面材料的发展
3.3.2 结构的形式
分类方法：
按网壳层数：
单层网壳 双层网壳：
球面网壳 柱面网壳 按曲面外形：
钢网壳 木网桥 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
单层和双层网壳
单层柱面网壳
单块扭网壳
双曲抛物面网壳
球面和柱面组合网壳
球面网壳 球面网壳又包括： 肋环型球面网壳 、施威德勒（Schwedler）型球面网壳 联方型球面网壳 、凯威特型球面网壳 、短程线球面网壳 等
3)制约因素：
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较大， 这给网壳结构设计带来了困难 网壳结构可以构成大空间，但当矢高很大时， 曲面外形增加了屋面面积和不必要的建筑空间， 有些空间是不能用的，并增加建筑材料和能源 消耗，屋面构造也比较复杂，某些形体的网壳 若建筑上不加妥善处理，则会影响其音响效果。
我国的网壳结构在20世纪50年代初就 有所应用，但特别是我国近年来网壳结 构得到了突飞猛进得发展，并以每年递 增的事态发展。 目前已建成大量的网壳 结构。而正由于网壳结构独特新颖的结 构外形，这种结构已成为各地区的标志 性建筑。如北京国家大剧院、天津体育 馆、上海万人体育馆等。
国家大剧院（肋环型空腹双层网壳）
3.3 网壳
内容提示

网壳结构的应用及特点 网壳结构形式 一般计算原则 结构内力分析 网壳杆件的设计与节点构造
3.3.1 网壳的应用及特点 1）网壳的应用
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，也是近半个世纪以来发展最快、应 用最广的一种空间结构。 网壳结构的发展式和人类生活、生产的需要、科 学技术水平以及物质条件密切相连的。
意大利罗马小体育宫
日本的名古屋体育馆单层网壳工程，圆 形平面，直径为187.2米，1996年建成， 是目前世界上跨度最大的单层网壳结构。
日本的福冈穹顶(Fukuoka Dome) 球面网壳工程。该工程于 1993年建成，直径为222米，是目前世界上最大的球面网壳 结构。球形屋盖由三片扇形网壳组成，根据需要进行旋转开 启，可以全开、半开和全闭合状态。整个过程大约需要20分 钟的时间。
上海万人体育馆
天津市体育馆 （这是我国跨度突破100m大关的首例球面网壳结构）
甘肃省嘉峪关 气象塔工程
2）网壳结构的特点
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 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。 可以用细小的构件组成很大的空间，而且杆件单一，这些构件可以 在工厂预制实现工业化生产，安装简便快速，速度快，适应采用各 种条件下的施工工艺，不需要大型设备，因此综合经济指标较好。 计算方便。目前我国已有许多适用于多种计算机类型的各种语言的 计算机软件，为网壳结构的计算、设计和应用创造了有利条件。 由于网壳结构呈曲面形状，形成了自然排水功能，不需像网架结构 那样采用小立柱找坡。 筑，也可用
3.3.4 结构内力分析
1）网壳的受力性能与一般结构相比，具有许多特点，因而它的计算 也有许多特殊性。 网壳是一个高次超静定结构，只有在对其所有杆件的截面进行初 步设计后才能进入计算，计算的结构又将对初步设计的截面进行修 改，截面的修改又将引起结构内力的变化，又需要重新计算；网壳 的受力，特别是它的整体稳定性对结构的几何形态的变动特别敏感， 因此计算和设计之间存在紧密的内在联系，往往需要经历设计——计 算——再设计直至满足为止的过程 网壳设计中优或劣的评定准则，除用料经济指标外，还必须考虑 其它多种因素，如网壳是否对某种因素敏感，达到极限承载力的安 全储备的大小，网壳的延性指标，网壳是否便于施工安装等等。以 上这些必须通过计算才能确定。
可变荷载
雪荷载 风荷载
3）网壳结构几何尺寸
4）强度、刚度分析
网壳结构的内力和位移可按弹性阶段进行计算。网壳结构根据网壳类 型、节点构造，设计阶段可分别选用不同的方法进行内力、位移计算：
1）双层网壳宜采用空间杆系有限元法进行计算 2）单层网壳宜采用空间梁系有限元法进行计算 3）对单、双层网壳在进行方案选择和初步 设计时可采用拟壳分析法进行估算。