1、網殼結構建筑工程學院11建筑學班 建筑結構選型建筑結構選型 網殼結構 1 1 概述概述 2 2 筒網殼結構筒網殼結構 3 3 球網殼結構球網殼結構 4 4 扭網殼結構扭網殼結構 5 5 其它形狀網殼結構其它形狀網殼結構 6 6 網殼結構的選型網殼結構的選型Central South University of Forestry & Technology 網殼結構 1 概述 網殼結構：桿件按一定規律布置，通過節點連接而成的曲面狀空間桿系結構。 網殼結構，即為網狀的殼體結構，或者說是曲面狀的網架結構。其外形為殼，其構成為網格狀，是格構化的殼體，也是殼形的網架。 網殼結構優點： （1）網殼結

2、構的桿件主要承受軸力，結構內力分布比較均勻，應力峰值較小，因此可以充分發揮材料強度作用。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構1 概述 （2）曲面形式，豐富的造型，通過使結明暗對比、虛實對比。 （3）由于桿件尺寸與整個網殼結構相比很小，可把網殼結構近似地看成各向同性或各向異性連續體，用薄殼結構分析結果進行定性的分析。 （4）網殼結構中網格的桿件可以用直桿代替曲桿，如果桿件布置和構造處理得當，可以具有與薄殼結構相似的良好的受力性能。Central South University of Forestry & T

3、echnology 網殼結構1 概述1.1 網殼結構的分類 1、按層數分 單層網殼：適合中小跨度（40米） 雙層網殼：具有較高的穩定性和承載力，可有效利用空間，方便天花或吊頂構造。 2、按曲面形式分 單曲面：筒網殼（柱面殼） 雙曲面：球網殼扭網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構1 概述1.1 網殼結構的分類 tt單層柱面網殼柱面網殼雙層柱面網殼單斜桿柱面網殼弗普爾柱面網殼交叉斜桿型柱面網殼聯方網格型柱面網殼三向網格型柱面網殼交叉桁架體系四角錐體系三角錐體系正放四角錐柱面網殼抽空正放四角錐柱面網殼斜置正放四角錐柱

4、面網殼三角錐柱面網殼抽空三角錐柱面網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構1 概述1.1 網殼結構的分類 分類單層球面網殼球面網殼雙層球面網殼肋環型球面網殼施威德勒球面網殼聯方型球而網殼三向網格型球面網殼凱威特型球面網殼短程線球面網殼交叉桁架體系角錐體系肋環型四角錐球面網殼聯方型四角錐球面網殼聯方型三角錐球面網殼平板組合式球面網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.1 單層筒網殼Central South Univer

5、sity of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.1 單層筒網殼圖圖2-1 單層簡網殼的形式單層簡網殼的形式 筒網殼筒網殼也稱為柱面柱面網殼網殼，是單曲面結構，其橫截面常為圓弧形，也可采用橢圓形、拋物線形和雙中心圓弧形等。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.1 單層筒網殼 聯方型筒網殼受力明確，屋面荷載從兩個斜向拱的方向傳至基礎，簡捷明了。 室內呈菱形網格，猶如撒開的漁網，美觀大方。其缺點是穩定性較差，由于網格中每個節點連接的桿件數少，故常采用鋼筋混凝土

6、結構。 弗普爾型筒網格和單斜桿型筒網殼結構形式簡單，用鋼量少，多用于小跨度或荷載較小的情況，雙斜桿型筒網殼和三向網格型筒網殼具有相對較好的剛度和穩定性，構件比較單一，設計及施工都比較簡單，可是用于跨度較大和不對稱荷載較大的屋蓋中。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.1 單層筒網殼悉尼國際水上運動中心悉尼國際水上運動中心Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.1 單層筒網殼 增強結構剛度措施：三向網格型圖圖

7、2-2 上海某中學體育館三向網格型單層筒網殼屋蓋上海某中學體育館三向網格型單層筒網殼屋蓋端部設橫向端肋拱端部設橫向端肋拱中部設橫向加強肋拱中部設橫向加強肋拱設置下部支撐結構設置下部支撐結構Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.2 雙層筒網殼圖圖2-3 雙層筒網殼的形式雙層筒網殼的形式1 1）按幾何組成）按幾何組成規律分類規律分類a a、平面體系雙、平面體系雙層筒網殼層筒網殼; ;b b、四角錐體系、四角錐體系雙層筒網殼雙層筒網殼; ;c c、三角錐體系、三角錐體系雙層筒網殼。雙層筒網殼。Centra

8、l South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.2 雙層筒網殼圖圖2-4 北京體育大學網球競技館北京體育大學網球競技館Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.2 雙層筒網殼圖圖2-5 正放四角錐形雙層網殼結構實例正放四角錐形雙層網殼結構實例Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.2 雙層筒網殼（2）按弦桿布置方向分類與平板網架一樣，雙層

9、筒網殼主要受力構件為上、下弦桿，因此可按上、下弦桿的布置方向分成三類。 1）正交類雙層筒網殼：正交類雙層筒網殼的上、下弦桿與網殼的波長方向正交或平行。圖中兩向正交正放、折線形、正放四角錐、正放抽空四角錐網殼等屬于這一類結構。 2）斜交類雙層筒網殼：斜交類雙層筒網殼的上、下弦桿與網殼的波長方向可形成任意夾角。只有兩向斜交斜放網殼屬于這一類結。 3）混合類雙層筒網殼：混合類雙層筒網殼的部分弦桿與網殼的波長方向正交，部分斜交。圖中除上述6種外均屬于這一類結構。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.3 筒網

10、殼結構的受力特點 正交類網殼的外荷載主要由波長方向的弦桿承受，縱向弦桿的內力很小。很明顯結構是處于單向受力狀態，以拱的作用為主，網殼中內力分布比較均勻，傳力路線短。 斜交類網殼的上、下弦桿是與殼體波長方向斜交的，因此外荷載也是沿著斜向逐步卸荷的，拱的作用不是表現在波長方向，而是表現在與波長斜交的方向。通常最大內力集中在對角線方向，形成內力最大的“主拱”，主拱內上、下弦桿均受壓。 混合類網殼受力比較復雜。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.3 筒網殼結構的支承 網殼結構的受力與其支承條件有很大關系。

11、網殼結構的支承一般有兩對邊支承、四邊支承、多點支承等。 1）兩對邊支承 兩對邊支承的筒網殼結構，按支承邊位置的不同，有兩種情況。 當筒網殼結構以跨度方向為支座時，即成為筒拱結構，拱腳常支承于墻頂圈梁、柱頂連系梁，或側邊桁架上，或者直接支承于基礎上，為解決拱腳推力問題，可采用以下四種方案：Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.3 筒網殼結構的支承 （1）設拉桿：柱間拉桿的間距為網格縱向尺寸的倍數，一般為1.53m。 （2）設墻垛：為取消室內拉桿，可用斜墻垛來抵抗拱腳推力。 （3）設斜柱、墩：把柱軸線按

12、斜推力方向設置來承受側向推力。 （4）拱腳落地：即采用落地拱式筒網殼，其斜推力直接傳入基礎，故用料最為經濟，但對基礎要求較高。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.3 筒網殼結構的支承 當筒網殼結構在波長方向設支座時，網殼以縱向梁的作用為主。 這時網殼的端支座若為墻，應在墻頂設橫向端拱肋，承受由網殼傳來的順剪力，成為受拉構件，其端支座若為變高度梁，則為拉彎構件。 梁式筒殼的縱向兩側邊應同時設側邊構件，如設置邊梁或邊桁架。最簡單的方法是在拱腳部分網殼邊設縱向長網肋構成邊桁架，可垂直設置或水平設置，一般

13、以水平設置為佳當跨度大時，可在拱腳做成三角形截面的立體邊桁架。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.3 筒網殼結構的支承 2）四邊支承與多點支承 四邊支承或多點支承的筒網殼結構可分為短殼、長殼和中長殼。 筒網殼的受力同時有拱式受壓和梁式受彎兩個方面，兩種作用的大小同網格的構成及網殼的跨度與波長之比有關。 短網殼的拱式受壓作用比較明顯，而長網殼表現出更多的梁式受彎構件，中長殼的受力特點則界于兩者之間。由于拱的受力性能要優于梁，因此在工程中多采用短殼。 長網殼結構時，可在筒網殼縱向的中部增設加強肋。Ce

14、ntral South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構2.3 筒網殼結構的支承圖圖2 -6 黑龍江省展覽館某網殼屋蓋黑龍江省展覽館某網殼屋蓋（a）網殼平面圖；）網殼平面圖；(b)邊拱架；邊拱架；(C)加強拱架加強拱架 如黑龍江省展如黑龍江省展覽館某屋蓋，采用覽館某屋蓋，采用了三向單層筒網殼了三向單層筒網殼結構。網殼的波長結構。網殼的波長S=20.72mS=20.72m，跨度，跨度L=48.04mL=48.04m，矢高為，矢高為6m6m。在跨度方向中。在跨度方向中間設了兩個加強拱間設了兩個加強拱架，將長殼轉化為架，將長殼轉化

15、為兩個短殼，如圖所兩個短殼，如圖所示。示。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構2 筒網殼結構Central South University of Forestry & Technology 同濟大學大禮堂同濟大學大禮堂網殼結構2 筒網殼結構同濟大學大禮堂同濟大學大禮堂Central South University of Forestry & Technology 1.鋼筋混凝土聯方網格型筒殼鋼筋混凝土聯方網格型筒殼結構結構 2.2.預制桿件，高空拼裝并現澆節點混凝土預制桿件，高空拼裝并現澆節點混

16、凝土3.3.平面平面40m40m* *56m56m ，矢高，矢高8-8.5m網殼結構2 筒網殼結構Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構 分類單層球面網殼球面網殼雙層球面網殼肋環型球面網殼施威德勒球面網殼聯方型球而網殼凱威特型球面網殼三向網格型球面網殼短程線球面網殼交叉桁架體系角錐體系肋環型四角錐球面網殼聯方型四角錐球面網殼聯方型三角錐球面網殼平板組合式球面網殼 球網殼的關鍵球網殼的關鍵在于球面的劃分。在于球面的劃分。球面劃分的基本要球面劃分的基本要求有二：求有二：（1 1）構件規格盡可）構件規格盡可能

17、少，以便制作與能少，以便制作與安裝；安裝；（2 2）形成的結構必）形成的結構必須是幾何不變體。須是幾何不變體。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 1）肋環型網格 2）施威特勒型網格圖圖3-1 3-2肋環型球面網殼肋環型球面網殼圖圖3-3 施威特勒型網格施威特勒型網格只有經向桿和緯向桿，無斜桿，大部分網格呈四邊形，其平面圖酷似蜘蛛網。節點一般為剛性連接。經向網肋、環向網肋和斜向網肋構成。規律性明顯。剛度較大，能承受較大非對稱荷載，可用于大中跨度穹頂。Central South Univ

18、ersity of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼圖圖3-4 聯方型網格聯方型網格圖圖3-5 中國科技館球形影院中國科技館球形影院3）聯方型網格）聯方型網格由左斜肋與右斜肋構成菱形網格，也可加設環向肋，形成三角形網格。特點是沒有徑向桿件，規律性明顯，造型美觀，仰視，像葵花一樣。其缺點是網格周邊大，中間小，不夠均勻。聯方型網格網殼剛度好，可用于大中跨度的穹頂。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 4）凱威特型網格圖圖3-6 凱威

19、特形網格凱威特形網格凱威特型網格其選用n根（n為偶數，且不小于6根）通長的徑向桿將球面分成n個扇形曲面，然后在每個扇形曲面內用緯向桿和諧向桿劃分成比較均勻的三角形網格。在每個扇區中各左斜桿相互平行，各右斜桿也相互平行，故亦稱為平行聯方型網格。這種網格由大小均勻，避免了其它類型網格由外向內大小不均的缺點，其內力分布均勻，剛度好，故常用于大中跨度的穹頂中。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼圖圖3 -7大慶林源煉油廠多功能廳屋蓋大慶林源煉油廠多功能廳屋蓋 圖為大慶林源煉油廠多功能廳屋蓋，采

20、用1/3球形，落地直徑為30m，矢高10m。采用單層鋼網殼結構，網殼呈凱威特形網格，曲率半徑16.05m，設計跨度25.6m，矢高6.2m。網殼下部的承重結構為12個鋼筋混凝土支架，支架上部設圈梁連接成整體，網殼邊節點全部與圈梁整澆。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 5）三向網格型 6）短程線型網格圖圖3-8 三向網格型三向網格型圖圖3-9 短程線型網格短程線型網格 由豎平面相交成60度的三族豎向網肋構成，如圖所示。其特點是桿件種類少，受力比較明確。可用于中小跨度的穹頂。 所謂短程

21、線，是指球面上兩點間最短的曲線，這條最短的曲線必定是位于由該兩點球心所組成的平面與球面相交的大圓圓周上。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 6）短程線型網格 圓球內接的最大正多面體是正二十面體，把內接正二十面體各邊正投影到球面上，把球面劃分成二十個全等的球面正三角形，其分割線在球面上所形成的網格，是桿長規格最少且桿長最短的球殼網格。 但該網格的邊長為0.5257D,桿長太大，在建筑工程中并不實用，而要把這些球面正三角形再全等分成更小的球面正三角形又不可能，因此以后只能根據弧長相等的原

22、則進行二次劃分（圖b），所得到的網格稱為短程線型網格，二次劃分的次數稱為短程線型網格的頻率。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 6）短程線型網格 通過不同的劃分方法，可以得到三角形，菱形、半菱形、六角形等不同的網格形式。二次劃分后的所有小三角形雖不完全相等，但相差甚微（圖c）。 因此，短程線形網格規整均勻，桿件和節點種類在各種球面網殼中是最少的，適合于在工廠大批量生產。 短程線網格穹頂受力性能好，內力分布均勻，傳力路線短，而且剛度大，穩定性好，因此具有良好的應用前景。Central

23、South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 6）短程線型網格圖圖3-10 單層短程線球網殼實例單層短程線球網殼實例Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 7)雙向子午線網格圖圖3 -11 雙向子午線網格雙向子午線網格 雙向子牛線網格是由位于兩組子午線上的交叉桿件所組成，如圖所示。它所有桿件都是連續的等曲率圓弧桿，所形成的網格均接近方形且大小接近。該結構用料省，施工方便，是經濟有效的大跨度空間結構之一，

24、已被用作許多石油及化學品儲藏罐的頂蓋。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼 8)混合型圖圖3-12 上海科技館上?？萍拣^Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼Central South University of Forestry &a

25、mp; Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.1 單層網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼 1）雙層球網殼的形成圖圖3-13 短程線型的雙層球面網殼短程線型的雙層球面網殼 當跨度大于

26、40m時，不管是從穩定性還是從經濟性的方面考慮，雙層網殼要比單層網殼好得多。雙層球殼是由兩個同心的單層球面通過腹桿連接而成。各層網格的形成與單層網殼相同，對于肋環型、施威特勒型、聯方型、凱威特型和雙向子牛線型等雙層球面網殼，通常多選用交叉桁架體系。三向網格型和短程線型等雙層球面網殼，一般均選用角錐體系。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼 1）雙層球網殼的形成圖圖3-14 短程線型的雙層球面網殼短程線型的雙層球面網殼第一種是內外兩層節點不在同一半徑延線上，如外層節點在內層三角形網格的

27、中心上，則可以形成六邊形和五邊形，內三角形的劃分（圖a）；第二種是內外兩層節點在同一半徑延線上，實際上是兩個劃分完全相同但大小不等的單層網殼通過腹桿連接而成，（圖b）是抽掉部分外層節點時的情形。 凱威特型和有緯向桿的聯方型雙凱威特型和有緯向桿的聯方型雙層球面網殼也可選用角錐體系，短層球面網殼也可選用角錐體系，短程線型的雙層球面網殼，根據內外程線型的雙層球面網殼，根據內外層球面網格劃分形式的不同，可以層球面網格劃分形式的不同，可以得到常見的兩種連接方式。得到常見的兩種連接方式。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3

28、球網殼結構3.2 雙層球網殼圖圖3-15 北京科技館穹幕影院北京科技館穹幕影院 （a）總體；）總體；(b)內層；內層；(c)外層外層 北京科技館穹幕影院為內經32m，外徑35m，高25.5m的四分之三雙層球面網殼，內層采用6頻劃分的完整的短程線穹頂，外層則是內層徑向沿伸并抽掉一部分外層桿件和節點形成六邊形與五邊形組合圖案，見圖。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼雙層短程線型雙層短程線型雙層聯方型雙層聯方型Central South University of Forestry &a

29、mp; Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼 2）雙層球網殼的布置圖圖3-16 球網殼厚度的變化球網殼厚度的變化 已建成的雙層球網殼大多數是等跨度的，即內外兩層殼面是同心的。但從桿件內里分布來看，一般情況下，周邊部分的桿件內力大于中央部分桿件的內里。因此，在設計時，為了使網殼既具有單雙層網殼的主要優點，又避免它們的缺點，既不收單層網殼網殼穩定性控制，又能充分發揮桿件的承載力，節省材料，可采用變厚度或局部雙層網殼。（1）從支承周邊到頂部，網殼的厚度均勻地減少；（2）網殼的下部為雙層，頂部為單層；（3）網殼的大部分為單層，僅在支承區域為雙層；（4）在雙層等厚度網殼上大面積

30、抽空布置。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼 3）雙層球網殼的案例圖圖3-17 老山自行車館網殼結構剖面老山自行車館網殼結構剖面Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼圖圖3-18 老山自行車館老山自行車館Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼圖圖3-19 濟源體育館

31、屋蓋球網殼結構平面圖濟源體育館屋蓋球網殼結構平面圖Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.2 雙層球網殼圖圖3-20 濟源體育館屋蓋結構剖面圖濟源體育館屋蓋結構剖面圖Central South University of Forestry & Technology 網殼結構3 球網殼結構3.3 球網殼結構的受力特點 球殼具有內在的有效性，可使自重降到最??； 從理論上講，半球殼結構在豎向均布荷載作用下環梁內拉力為零，非半球殼結構則可通過設置斜向支承結構直接平衡球殼內的水平拉力。但一般情況下，設置

32、環梁有利于增強結構的剛度。 隨網殼支座約束的增強，球網殼內力逐漸均勻，且最大內力也相應減小，同時整體穩定系數也不斷提高。因此球網殼周邊支座節點以采用固定剛接支座為宜。 球網殼應沿其邊緣設置連續的支承結構。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構 扭網殼位直紋曲線，殼面上每一點可作兩根互相垂直的直線。因此，扭網殼可以采用之線桿件直接形成，采用簡單的施工方法就能準確的保證桿件按殼面布置。由于扭網殼為負高斯曲殼，可避免其他扁殼所具有的聚焦現象，能產生良好的室內聲響效果。扭網殼造型輕巧活潑，適應性強，很受建筑師和

33、業主的歡迎。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.1 單層扭網殼圈圈4-1 單層扭網殼的網格形式單層扭網殼的網格形式 單層扭網殼桿件種類少，節點連接簡單，施工方便。單層扭網殼按網格形式的不同，有正交正放網格和正交斜放網格兩種。如圖所示。 圖a、b所示桿件沿兩個直線方向設置，組成的網格為正交正放。在實際工程中，一般都在第三個方向再設置桿件，即斜桿，從而構成三角形網格。圖a所示為全部斜桿沿曲面的壓拱方向布置。Central South University of Forestry & Techn

34、ology 網殼結構4 扭網殼結構4.1 單層扭網殼圈圈4-1 單層扭網殼的網格形式單層扭網殼的網格形式 圖b所示為全部斜桿件沿曲面的拉索方向布置。這兩種形式應用較多。 圖c所示為桿件沿曲面最大曲率方向設置，組成的網格為正交斜放。此時桿件受力最直接。但其中由于沒有第三方向的桿件，網殼平面內的抗剪切剛度較差，對承受非對稱荷載不利。改善的辦法是在第三方向全部或局部地設置直線方向的桿件。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.1 單層扭網殼圖圖4-2 益陽市人民法院公判廳屋蓋益陽市人民法院公判廳屋蓋Cent

35、ral South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.1 單層扭網殼圖圖4-3 宜春地區醫院門診大廳屋蓋宜春地區醫院門診大廳屋蓋 為宜春地區醫院門診大廳屋蓋，平面尺寸為48m18m，采用兩個18m18m的扭殼，每個網殼中三個角點，如圖中的bac與egh均在同一標高上，中間角點d與f下降7.35m。采用焊接角鋼單層網殼結構，桿件與邊界成45度斜放，網格為1.149m1.149m，耗鋼量17.kg/。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結

36、構4.2 雙層扭網殼 2）雙層扭網殼圖圖4-4 雙層扭網殼的網格雙層扭網殼的網格 雙層扭網殼結構的構成與雙層筒網殼結構相似。網格的形式與單層扭網殼相似，也可分為兩向正交正放網格和兩向正交斜放網格，見圖。為了增強結構的穩定性，雙層扭網殼一般都設置斜桿形成三角形網格。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼 2）雙層扭網殼圖圖4-4 雙層扭網殼的網格雙層扭網殼的網格 1)兩向正交正放網格的扭網殼：兩組桁架垂直相交且平行或垂直于邊界。這時每榀桁架的尺寸均相同，每榀桁架的上弦為一直線，節間長度相

37、等。這種布置的優點是桿件規格少，制作方便。缺點是體系的穩定性較差，需設置適當的水平支撐及第三向桁架來增強體系的穩定性并減少網殼的垂直變形，而這又會導致用鋼量的增加。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼 2）雙層扭網殼圖圖4-4 雙層扭網殼的網格雙層扭網殼的網格 2)兩向正交斜放網格的扭網殼: 兩組桁架垂直相交但與邊界成45度斜角,兩組桁架中一組受拉（相當于懸索受力），一組受壓（相當于拱受拉），充分發揮了扭殼的受力特性。并其上、下弦受力同向，變化均勻，形成了殼體的工作狀態。這種體系的穩

38、定性好，剛度較大，變性較小，不需設置較多的第三向桁架。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼圖圖4-5 北京體育學院體育館北京體育學院體育館 圖為北京體育學院體育館，屋蓋結構為四塊組合型扭網殼，采用了正交正放網格的雙層扭網殼結構。建筑平面尺寸59.2m59.2m，跨度52.2m，挑檐3.5m，四角帶落地斜撐，矢高3.5m，網格尺寸2.90m2.90m。整個結構桁架中上、下弦等長、豎腹桿也等長，大大簡化了網殼的制作與安裝。Central South University of Fores

39、try & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼北京體育學院體育館北京體育學院體育館Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼北京體育學院體育館北京體育學院體育館

40、內景內景Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼圖圖4-6 四川省德陽市體育館四川省德陽市體育館Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central South University of Forestry & Technol

41、ogy 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼 圖為四川省德陽市體育館，屋蓋平面為菱形，邊長74.87m，對角線長105.80m，四周懸挑，兩翅角部位最大懸挑長度為16.5m，其余周邊懸挑長度為6.60m。屋蓋結構為兩向正交斜放網格的雙層扭網殼。網殼去面矢高14.5m，最高點上弦球中心標高32.1m，屋蓋復蓋平面面積為5575.68。網殼上面鋪設四棱錐形GRC屋面板，構成了新穎、美觀、別具一格的建筑造型。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼 圖圖4-7 北京石景山體育館北京石景山體

42、育館Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼 圖為北京石景山體育館。該建筑平面是邊長為99.7m的正三角形，屋蓋有三片四邊形的雙曲拋物面雙層鋼網殼組成，各網殼支承在中央的三叉形格構式鋼剛架和外緣的鋼筋混凝土邊梁上。每片網殼由兩組立方的直線形平行弦桁架組成基本網格，再加上第三方向（網格的對角線方向）的桁架（不再是直線形），形成完整的網殼。網殼的厚度為1.5m。三叉形剛架的每個叉梁由箱形截面的立體型鋼桁架組成，與鋼筋混凝土剛架方案比較，其優點是自重輕、溫度應力小、便于制作安裝、施工工期短。整

43、個屋蓋結構體系受力明確，剛架拔地而起形成三足鼎立之勢，而網殼的三個角高高翅起，呈現出展翅欲飛的建筑造型。Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼 平面為三角形，三斜柱形成一個“三角架” 。從三角形平面每個邊長中點處(斜柱基礎附近)分別向上伸出兩根變斜面斜梁，相交在三角形三頂點上空。這樣，總體上看出體育館屋面是由三塊扭曲的四邊形組成，每塊四邊形

44、屋蓋結構由沿著四邊形邊長方向布置的網架組成扭殼曲面，稱網殼。網殼比平面網架受力更合理,荷載下的變形也更小。 Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼 網架沿平行于四邊形邊長方向布置時，天棚分格比較簡潔，但在局部荷載和風荷作用下會產生一定的彎矩和扭矩，所以這樣布置的網殼一般應布置成雙層網殼，即網殼有上、下兩層弦桿，中間設有斜桿。宏觀來看，就象兩個方向交叉布置的桁架，每個網架上的荷載都傳給周圍的四邊形邊框，最后傳給基礎。四邊形邊框翹起的三個角，正好是體育館的三個入口。Central Sout

45、h University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼直線網架直線網架直線網架直線網架曲線檁條曲線檁條網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼斜柱兩肢間開天窗斜柱兩肢間開天窗Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼石景山體育館石景山體育館 斜柱柱腳斜柱柱腳Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central S

46、outh University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼Central South University of Forestry & Technology 網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼湖南游泳跳水館網殼結構4 扭網殼結構4.2 雙層扭網殼湖南游泳跳水館Central South University of Forestry & Technology

47、 網殼結構4 扭網殼結構4.3 扭網殼結構的受力特點單層扭網殼本身具有較好的穩定性，單其出平面剛度較小，因此控制扭網殼的撓度成了設計中的關鍵。 在扭網屋脊處設加強桁架，能明顯地減少屋脊附近的撓度，但隨著與屋脊距離的增加，加強桁架的影響則下降。由于扭網殼的最大撓度并不一定出現在屋脊處，因此在屋脊處設加強桁架只能部分地解決問題。邊緣構件剛度對于扭網殼的變形控制具有決定意義。有分析表面，相同結構邊緣構件無垂直變位（如網殼直接支承在柱頂上）比邊緣構件有垂直變位的網殼撓度幾乎增大兩倍，在扭殼的驟變，布置水平斜桿，以形成周邊加強貸，可提高抗側力能力。網殼結構4 扭網殼結構4.3 扭網殼結構的受力特點對于四

48、邊簡支的組合型扭網殼，如圖8-17所示的益陽市人民法院大公判廳，在十字脊線附近會出現負彎矩，而殼面上測以薄膜力為主，同時在十字脊線交叉點附近區域內產生明顯的負撓度?？煽紤]在十字脊線及邊界處制作成成帶下弦和腹桿的局部桁架，以提高網殼剛度。 扭網殼的支承考慮到其脊線為直線，會產生較大的溫度應力，如采用固定約束，對網殼受力不利，對于支承柱也會產生較大的水平推理，因此做成橡膠支座，有助于放松水平約束。為抵抗網殼的水平推理，可在相鄰柱間設拉桿或做落地斜撐。如北京體育學院體育館，四角落地斜撐的設置承受了水平荷載及部分豎向荷載，起到了很好的效果。網殼結構5 其他形式的網殼結構5.1 柱面與球面相結合的網殼結

49、構 當建筑平面呈長橢圓形時，可采用柱面與球面向組合的殼面形式。即在中部的一個柱面網殼，在兩端分別用四分之一球網殼，形成一個猶如半個雞蛋殼的網殼結構。這種結構形式往往用于平面尺寸和大的情況，如日本的秋田體育館，平面尺寸為99m169m，中間的柱面網殼長70m，兩端的四分之一球殼半徑為43m，四周以斜柱支承。由于跨度大，結構常常采用雙層網殼結構，且一般為等厚的。網殼結構5 其他形式的網殼結構5.1 柱面與球面相結合的網殼結構 由于柱面殼部分和球面殼部分具有不同的曲率和剛度，如何處理兩者之間的連接和過渡是結構選型中首先要遇到的問題。一般的過渡方式有圖所示的三種方式。 圖a在柱面殼與球殼之間設縫，把屋

50、蓋分為獨立的三部分； 圖b中柱面殼與球殼網格的劃分相對獨立，但兩者通過節點連接在一起； 圖c、d中柱面殼與球面殼整體連接在一起，且兩者在網格劃分時采取自然過渡的辦法。網殼結構5 其他形式的網殼結構5.1 柱面與球面相結合的網殼結構圖圖5-1 柱面殼與球面殼連接過渡柱面殼與球面殼連接過渡網殼結構5 其他形式的網殼結構5.1 柱面與球面相結合的網殼結構圖圖5-2 哈爾濱速滑館哈爾濱速滑館圖圖5 -3 石家莊市某大廳網殼曲面石家莊市某大廳網殼曲面網殼結構5 其他形式的網殼結構5.1 柱面與球面相結合的網殼結構網殼結構5 其他形式的網殼結構5.1 柱面與球面相結合的網殼結構網殼結構5 其他形式的網殼結

51、構5.1 柱面與球面相結合的網殼結構 圖為我國目前覆蓋面積最大的屋蓋結構哈爾濱速滑館屋蓋。 其主要結構采用由中部圓柱面殼和兩端半球殼組成的巨型雙層網殼，輪廓尺寸為86.2m191.2m；如果包括下部支承框架在內，則地面標高處的輪廓尺寸可達101.2m206.2m。 網殼中部的柱面殼部分采用正放四角錐體系，兩端球面殼部分采用三角錐體系，一律采用螺旋球節點，網格尺寸為3m左右。網殼結構5 其他形式的網殼結構5.2 雙曲扁網殼結構雙曲扁殼原因矢高小，空間利用充分，故常有應用。扁網殼結構常采用平移曲面，這樣可使桿件的種類最小。 圖為石家莊市新華集貿中心商業大廳屋蓋的曲面形式。網殼布置為正交正放立體桁架形式，網格在曲面上沿兩個主軸方向劃分，兩向均為13格。網殼四邊設拱形邊桁架，周邊支承在鋼筋混凝土連梁上，網殼上鋪玻璃鋼屋面板，屋蓋上部中央設一個天窗。該工程采用圓弧平移曲面的好處。圖圖5-3 某網殼曲