單層網殼主要內容網殼單層殼的分類網殼選型網殼結構分析單層網殼節點分類上期作業信息一、網殼一、網殼概述

網殼是一種曲面型空間網格結構，兼具網架結構和薄殼結構的特點。空間桿系面內受力+一、網殼受力性能好，適用于中、大跨度屋蓋用材省，較網架可節約鋼材約20%外形美觀，富于變化工業化程度高自然排水，無需找坡網殼結構的優點在大多數情況下，網殼被設計為四邊簡支，其邊界效應就更小，因此，同等條件下，一般網殼結構較網架結構可節約鋼材約20%。一、網殼曲面外形增加了屋蓋表面積和建筑能耗

構造處理、支承結構和施工安裝均較復雜

單層網殼結構的整體穩定問題不容忽視網殼結構的缺點1963年，布加勒斯特一93m直徑單層網殼失穩倒塌一、網殼曲面外形增加了屋蓋表面積和建筑能耗

構造處理、支承結構和施工安裝均較復雜

單層網殼結構的整體穩定問題不容忽視網殼結構的缺點1963年，布加勒斯特一93m直徑單層網殼失穩倒塌一、網殼8/74網殼結構的發展1866年，德國工程師Schwedler

在混凝土薄殼結構的基礎上提出肋環形穹頂的構造形式，被譽為“穹頂結構之父”。一、網殼9/7419世紀末，德國學者Foppl建立了空間網格結構的分析理論。20世紀50年代后，以Fuller為代表的一批設計師在網殼結構形式、計算方法和構造技術上做出巨大貢獻，建成一系列具有典型意義的工程。一、網殼10/74美國塔科馬市體育館TacomaDome,USA,1983膠合木網殼，短程線D=160m，h=46m世界最大一、網殼名古屋體育館NagoyaDome,Japan，1997單層球面網殼短程線D=187m一、網殼12/74福岡穹頂

FukuokaDome,Japan，1993可開啟網殼結構，D=222m一、網殼1.1956年，天津體育館，帶拉桿的聯方型圓柱面網殼，平面尺寸52m×68m，矢高8.7m2.1967年，鄭州體育館，肋環形單層球面網殼，平面直徑64m，矢高9.14m，當時國內跨度最大我國網殼結構的發展一、網殼3.1988年，北京體院體育館，帶斜撐的組合型雙層扭殼，平面尺寸59.2m×59.2m，矢高3.5m4.1989年，濮陽中原化肥尿素倉庫，雙層正放四角錐圓柱面網殼，平面尺寸58m×135m，國內覆蓋面積最大

一、網殼5.1989年，石景山體育館，組合雙曲拋物面網殼，正三角形平面，邊長99.7m，矢高13.3m6.1995年，黑龍江速滑館，柱面與球面組合網殼，輪廓尺寸86m×195m，覆蓋面積15000，亞洲面積最大一、網殼7.1994年，哈工大體育館，單雙層組合鞍型網殼,八邊形平面，64.2m×58m8.2000年，哈工大體育場，懸挑跨度35.8米，當時國內懸挑跨度最大一、網殼哈爾濱工業大學體育館HITGymnasium,Harbin一、網殼哈爾濱工業大學體育館HITGymnasium,Harbin二、單層殼的分類二、單層殼的分類20/74按結構組成分：

單層網殼、雙層網殼單層網殼雙層網殼網殼結構分類二、單層殼的分類網殼結構的形式與分類殼體的型體主要采用典型曲面，即幾何學曲面，亦即不論其曲面形式如何，總可以用幾何學方程表達。曲面可由位于其主曲率方向的正交曲線坐標系來定義，與其相應的曲率半徑表示為R1和R2。正高斯曲率負高斯曲率零高斯曲率曲面某點的高斯曲率=k1*k2，k1，k2為該點的2個主法曲率。

從某種意義上講，曲面某點的高斯曲率反映曲面在該點的彎曲程度。如：高斯曲率≡0《==》曲面可展成平面。二、單層殼的分類

單層網殼結構中常用的形式：

1、球面網殼2、柱面網殼3、雙曲拋物面型網殼4、折板型網殼5、自由曲面網殼

網格劃分原則：桿件種類少，網格面積均勻，節點連接的桿件數不宜太多，相鄰桿件的夾角不宜太小。按曲面形狀分圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼圓柱面網殼、橢圓柱面網殼和拋物線柱面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼組合網殼凱威特+葵花形圓球面網殼、橢圓球面網殼和拋物線球面網殼二、單層殼的分類1.球面網殼----網格布置選擇二、單層殼的分類2.柱面網殼圓柱面網殼、橢圓柱面網殼和拋物線柱面網殼柱殼的力量建筑平面為正方形或者矩形，較為常用。二、單層殼的分類2.柱面網殼單斜桿型柱面網殼人字形柱面網殼

剛度較差，適用于中、小型網殼二、單層殼的分類2.柱面網殼雙斜桿型三向網格型

聯方型網格剛度差聯方型

三向型網格剛度最好

雙斜桿型連接復雜二、單層殼的分類2.柱面網殼為提高剛度和穩定性，對于長柱殼應設橫向肋漢堡博物館庭院二、單層殼的分類叉筒網殼結構

叉筒網殼是由柱面網殼按一定形式相貫組合而成，柱面之間不同的相貫角度可以組合成多種新穎的建筑造型。叉筒網殼有單層、單層加肋、雙層及局部雙層叉筒網殼之分。2.柱面網殼二、單層殼的分類3.雙曲拋物面網殼幾何構成●一種直紋曲面●

雙向彎曲，穩定性好二、單層殼的分類3.雙曲拋物面網殼該網殼是用直線擬合曲面,桿件可以保持直線形狀,因此其制作安裝非常簡單,但是曲面形式比較優美。雙曲拋物面型網殼以其美觀的造型,合理的受力,得到廣泛的應用和發展。正交正放型正交斜放型二、單層殼的分類3.雙曲拋物面網殼德陽體育館石景山體育館廣州亞運會摔跤館哈工大體育館二、單層殼的分類4.折板型網殼這類網殼是綜合了鋼筋混凝土折板、網殼結構和殼體的優點而發展起來的一種新型網殼。其結構形式多種多樣,近年來在很多大型工程中得到應用。深圳大運中心主體育場就是采用單層折板型網殼結構。二、單層殼的分類5.自由曲面網殼不能用解析解表達、不符合中面平衡條件的曲面

自由曲面網殼結構是最近比較流行的。自由曲面形式的網殼造型自由多變,富于動感,網格劃分美觀流暢,是今后網殼結構發展的一個方向三、網殼選型三、網殼選型----支撐設置

網殼屬邊界條件敏感型結構，網殼的支承構造應滿足不同結構形式所必需的邊緣約束條件球面網殼的支承應能夠抵抗水平位移柱面網殼沿兩縱邊支承時，應能夠抵抗側向水平位移橢圓拋物面和雙曲拋物面網殼應通過邊緣構件將荷載傳遞給下部結構支撐設置雙層網殼應按實際構造采用有側移或無側移的鉸支座單層網殼可采用不動鉸支座、剛性支座或彈性支座網殼邊緣宜設置具有足夠剛度的邊緣構件，以避免應力集中三、網殼選型----支撐設置支撐設置

支座水平推力的處理可采用：①加水平拉桿②結構落地

③增加下部結構剛度（加扶壁、斜撐）三、網殼選型----支撐設置支撐設置

邊緣約束構件應滿足剛度要求，并與網殼結構一起進行整體計算；剛度設計問題：①從釋放溫度應力及次應力考慮：支承及約束應減弱或設計得柔一些；②從結構的穩定性考慮：支承結構應設計得剛一些。設計時需兼顧以上兩方面，對結構進行剛度調整。三、網殼選型----支撐設置支撐設置三、網殼選型----選型原則選型原則1）與建筑平面及造型相協調圓形平面——球殼、組合柱殼和組合雙曲拋物面殼矩形平面——柱面、雙曲拋物面和橢圓拋物面網殼狹長平面——柱面網殼菱形平面——雙曲拋物面網殼三角形、多邊形平面

——各種網殼的切割組合三、網殼選型----選型原則選型原則美國麻省理工學院（MIT）禮堂（球殼平面為正三角形）三、網殼選型----選型原則選型原則2）尺寸選用合理矢跨比是影響網殼受力的重要因素厚度對網殼受力和用鋼量均有影響示意圖平面尺寸B/L矢跨比f/B雙層殼厚度h/B單層殼跨度L<1兩端支承時1/3~1/6縱邊支承時1/2~1/51/20~1/50兩端支承時L≤35m縱邊支承時B≤30m柱面網殼幾何尺寸選用三、網殼選型----選型原則選型原則2）尺寸選用合理示意圖平面尺寸矢跨比f/D雙層殼厚度h/D單層殼跨度D≥1/71/30~1/60≤80m球面網殼幾何尺寸選用三、網殼選型----選型原則選型原則2）尺寸選用合理示意圖平面尺寸L1/L2矢跨比f/L雙層殼厚度h/L2單層殼跨度L2≤21/2~1/41/20~1/50≤60m雙曲拋物面網殼幾何尺寸選用三、網殼選型----選型原則選型原則3）雙層網殼可采用鉸接節點，單層網殼宜采用剛接節點球形節點碗形節點柱形節點剛性節點1剛性節點2焊接球節點三、網殼選型----選型原則選型原則4）球面網殼的網格布置選擇大跨度宜采用具有三角形網格的形式；宜避免構件密集小跨度：肋環型、Schwedler型、聯方型大跨度：三向網格型、Kiewitt型、短程線型三、網殼選型----選型原則選型原則5）柱面網殼的網格布置選擇大跨度宜采用具有三角形網格的形式；小跨度：單斜桿型、人字形、聯方型大跨：三向網格型、交叉斜桿型三、網殼選型----選型原則選型原則6）網殼容許撓度單層網殼：L/400雙層網殼：L/250四、網殼結構分析五、單層網殼節點分類五、單層網殼節點分類五、單層網殼節點分類1焊接球節點五、單層網殼節點分類1焊接球節點焊接球節點是一種將桿件直接焊接到閉合的空心球上的節點，主要用于由鋼管組成的殼體，焊接球直徑一般從Φ120~Φ1200，壁厚4mm~40mm，單層殼體空心球的外徑與壁厚的比值宜取20~35，空心球外徑與主桿件外徑（邊長）之比宜取2.4~3，空心球壁厚與主鋼管低壁厚之比宜取1.5~2.0，當焊接球直徑大于350mm時，為了提高焊接球承載力時，可以在焊接球內增設環形加勁肋板，當焊接球直徑大于800時，可以增加2道環形加勁肋，值得注意的是，為了控制焊接球的直徑，在受力較小的情況下，允許球面上相鄰桿件出現相貫的情況。這時候，可以采用加勁板的形式補強桿件與球體的連接五、單層網殼節點分類1焊接球節點規程主要推薦的單層網殼連接節點適合于桿件為圓管的單層殼體，也適用于桿件為方管的不規則殼體優點是焊接球生產、采購容易，焊接質量容易控制，現場安裝定位相對容易，圓管桿件端頭多為平口容易下料。缺點是焊接球直徑比桿件直徑大，影響建筑外形美觀；重量一般也較重，增加結構整體重量，不利于殼體的整體穩定。五、單層網殼節點分類2鼓節點1、標準鼓節點：焊接空心球削去一端或者兩端球冠，然后用圓形鋼板封平而成。2、簡易鼓節點：選取無縫鋼管的一截，上下用鋼板封閉而成。優點：鼓節點的高度、大小可以根據與其相連桿件截面大小調整。相比焊接球節點，鼓節點更美觀，并且適用于桿件為圓管及方管、H型鋼等多種單層殼體，同時也比較容易保證各個桿件在節點處實現剛接。

缺點：標準鼓節點的唯一缺點是造價高，節點材料損耗大，加工周期長。

五、單層網殼節點分類3嵌入式轂節點可用于跨度不大于60米的單層球面網殼及跨度不大于30米的單層圓柱面網殼。

我國自行開發研制的一種裝配式節點體系。已用于100多個實際工程。單層網殼嵌入式轂節點JG／T136--2001五、單層網殼節點分類4鑄鋼節點鑄鋼