网架与网壳对比及网壳结构主要缺点

在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴向的拉力或压力，能充分发挥材料的强度，节省钢材。

平板网架与网壳相比，它是一种无水平推力和拉力的空间结构，支座构造较为简单，一般简支支座即可，便于下部支承结构处理。而网壳结构受力更趋于合理，且可以实现更美观建筑造型。

网壳结构的主要缺点在于：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，给结构设计和施工帯来了一定困难。为了减小网壳结构的这种缺陷，对于杆件和节点的加工精度要求就较高，因此加工难度也増大。此外，网壳的矢高很大时，增加了屋面面积和不必要的建筑内部空间，建筑材料和能源的消耗也随之增加。这些问题在大跨度网壳中显得更加突出。

由于网架、网壳结构组合有规律，大量杆件和节点的形状、尺寸相同，并且杆件和节点规格少，便于工厂成批逆，产品质量高，现场进行拼装容易，施工速度快。

网架结构设计与施工规程jgj7—91(1)

网架结构设计与施工规程JGJ7—91 主编单位：中国建筑科学研究院、浙江大学批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1992 年4 月1 日关于发布行业标准《网架结构设计与施工规程》的通知建标[ 1991] 648号各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部门：根据原城乡建设环境保护部（86）城科字第263 号文的要求，由中国建筑科学研究院、浙江大学主编的《网架结构设计与施工规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ7—91，自1992 年4 月1 日起施行。原国家建筑工程总局批准的标准《网架结构设计与施工规定》JGJ7—80 同时废止。本规程由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理和解释。由建设部标准定额研究所组织出版。在实施过程中如有问题和意见，请函告中国建筑科学研究院。中华人民共和国建设部1991年9 月29日主要符号 Ab ――网架下弦杆截面面积； At ——网架上弦杆截面面积； Am——支承（上承或下承）平面弦杆截面面积的算术平均值； Aeff ――高强度螺栓有效截面面积； D ――网架的折算抗弯刚度；钢球直径； d 钢管外径； di, d2――组成B角的钢管外径；螺栓直径； ds――销子直径； E――弹性模量； Ec――柱子材料弹性模量； FEK ――网架结构的总水平地震作用标准值； FEVKi ――作用在网架第i节点上竖向地震作用标准值； Ft ――总起动牵引力； Ft1, Ft2 ――起重滑轮组的拉力标准值； f——钢材的强度设计值；――高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值；Gi ――网架第i节点的重力荷载代表值；Gk ――网架的永久荷载标准值；Gok ――网架总自重标准值；gok 网架自重标准值； He ――柱子高度； h――网架高度； I ――简化为交叉梁系的折算惯性矩； Ke ――悬臂柱的水平刚度； L1 ――网架的长向跨度； L2——网架的短向跨度； I ――杆件几何长度； M ——拟夹层板的弯矩设计值； Nb ――网架下弦杆轴向力设计值； Nc ——网架斜杆轴向力设计值，受压空心球的轴向压力设计值； Nt ----- 网架上弦杆轴向力设计值，受拉空心球的轴向拉力设计值; ――高强度螺栓的拉力设计值；

3D3S11网架网壳模块手册

网架网壳结构设计系统手册钢结构设计软件V11 网架网壳结构设计系统手册同济大学3D3S研发组上海同磊土木工程技术有限公司 2012年06月

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目录第一章快速入门 (4) 1.1操作顺序 (4) 1.2操作流程图 (6) 第二章网架模块菜单功能文字说明 (7) 2.1结构编辑 (7) 2.2显示查询 (17) 2.3构件属性 (17) 2.4荷载编辑 (17) 2.5内力线性及非线性分析 (17) 2.6设计验算 (17) 2.7 节点设计 (18) 2.8 施工图 (32) 第三章例题 (37) 3.1 螺栓球网架 (37) 3.2焊接球网架 (43) 3.3网架下部为橡胶支座带混凝土柱网架 (45) 3.4网架模块的加锥、及模型包络的功能例题 (49) 3.5网架模块加吊车、辅助孔以及基准孔拟合功能例题 (51) 主要拓展功能： 1.新增了螺栓球加辅助螺孔功能； 2.新增了添加悬挂吊车功能； 3.新增了不同支座刚度模型包络功能，以考虑同一工程中多种边界条件； 4.新增了将网架网壳实体模型转换为CAD实体的功能； 5.新增了网架网壳施工图中标注杆件最大轴力功能； 6.新增了螺栓和套筒强度咨询功能； 7.新增了杆件夹角查询功能及模型最小夹角查询功能； 8.螺栓球节点设计时用户可根据需要选择型号，不用删除库中型号，操作更方便； 9.螺栓球设计中的参数设置更为详细； 10.改进了网架网壳后处理出图功能。

双层网壳结构的静力分析与设计

双层网壳结构的静力分析与设计摘要：本文简述了双层网壳的静力设计过程，并通过对杆件内力的分析和变形能力的探讨得出如下结论：双层网壳这种结构型式具有有较强的承载能力，良好的稳定性和优越的协调变形性能，是各种大跨度建筑值得采用的一种屋盖型式。关键词：双层网壳，柱壳，大跨度空间结构。设计概况：某展览馆主展厅屋面为弧线形，跨度27m，结合使用要求，拟采用双层网壳的屋盖结构型式。该结构不仅具有有较高的承载能力，且当在屋顶安装照明、空调等各种设备及管道时，它还能有效地利用空间，方便吊顶构造，经济合理。一、柱壳结构的型式与分析 1 柱壳结构型式本设计所用柱壳采用正放四角锥体系，柱壳跨度27m，矢高4.5m，纵向长度42m。杆件长度控制在3m～3.5m之间。 2 柱壳结构分析结构分析的核心问题是计算模型的确定。本设计中柱壳结构的计算模型为空图1 柱壳上弦支座图图1中，a点为二向支承（约束x，z方向位移），d点为二向支承（约束y，z方向位移），c点为三向支承（约束x，y，z方向位移），其余带×号的各点均设置单向支承（只约束z方向的位移）。柱壳结构为大型复杂结构，因此采用有限元分析软件SAP2000对其进行结构分析，并结合我国钢结构设计规范对各杆件进行截面设计和验算。二、静力设计 1、荷载计算 1）恒载标准值计算

2 /375 m KN 2/5m KN 2 /m KN 屋面构件及网壳自重恒载： 0.752/m KN 灯具： 0.052/m KN 2）活载标准值计算屋面活载：0.52/m KN ；雪荷载：375.05.075.00=?=?=s s r k μ2/m KN ；风荷载： C 类地貌，风压高度变化系数查表得74.0=z μ，风振系数 0.1=z β 2所示：因此，有：21/0789.0m KN w -=，22/237.0m KN w -= ，23/148.0m KN w -= 2○ 1。 ○ 2 ○ 3 6/127/5.4/==l f 15 4)2.06/1(1.02.0-=-?-=s μl f /s μ 0.10.8 -0.20 0.50.6 +

网架结构

建筑钢结构设计作业（论文）题目：网架结构 ——我国网架结构的发展现状及前景学生姓名：高峰学号：2013212243 专业班级：土木工程13-3班指导教师：王静峰 2016年4月18日

目录第1章我国网架结构的发展史和发展现状 (1) 第2章网架结构的特点、适用范围 (9) 第3章网架的结构形式及选型 (12) 3.1 交叉桁架体系 (12) 3.2 角锥体系 (13) 3.3 网架结构的计算 (13) 第4章分析与讨论-网架结构未来的发展方向 (18) 第5章结论 (19) 参考文献 (20)

摘要：本文主要介绍了网架结构的主要形式和部分计算过程以及在我国的发展历程，充分分析了网架结构的特点、选型和适用范围，同时以一个客观真诚的态度对网架结构未来在我国的发展趋势和前景做出了推测和预估。第1章我国网架结构的发展史及现状[1] 空间结构主要是指薄壳、网架、网壳、折板和悬索结构。这五种结构在我国都有不同程度的应用和发展,特别是网架应用范围最广,数量最多,近年来发展很快,从1990年在北京举行的第十一届亚运会的场馆建筑上就可看出网架结构的应用情况。亚运会新建的十三个场馆中十一个采用了网架与网壳,其中焊接球节点占绝大多数,平板型网架占一半以上。如从全国各省、市、地区或县的体育馆来看,几乎全部采用空间结构,而且大部分采用网架结构。这主要是网架技术比较成熟,重量轻、工期短、造价低廉,当然还有抗震性能好、刚度大等一些独特优点。另外由于重量轻,用于大跨度更是独占鳌头,非此莫属。目前我国已建成的8000余座网架中,中小跨度占绝大多数,这又说明网架所适用的范围不仅限于大跨度(60m以上),而且对30m～60m以及30m以下的中小跨度也极适合,故近年来采用网架结构的工程愈来愈多[图1][2]。

单层球面网壳设计实例(已加密)

硕士研究生课程考试试卷硕士研究生课程考试试卷考试科目：大跨与空间钢结构考生姓名：许爱国考生学号：20101602009 考生姓名：杨丹考生学号：20101602024 考生姓名：张长考生学号：20101602084 考生姓名：田真珍考生学号：20101602015 学院：土木工程学院专业：土木工程（结构工程方向）考生成绩：90 任课老师(签名) 崔佳考试日期：2011 年9月5日

目录录 1设计资料 (1) 1.1 设计题目 (1) 1.2 设计参数 (1) 2 设计分析软件 (2) 2.1 分析软件简介 (2) 2.2 软件分析步骤 (2) 3 网壳结构设计计算 (3) 3.1 设计基本要求 (3) 3.2 计算分析方法 (3) 3.3 结构模型建立 (4) 3.4 节点与单元属性设置 (5) 3.5 材料参数设置 (6) 3.6 施加约束和荷载 (7) 3.7 软件初步分析设计 (11) 3.8 结构动力分析 (14) 3.9 竖向和水平地震作用抗震验算 (19) 3.10 结构风振系数计算 (21) 3.11 支座节点及檩条设计说明 (21) 4 网壳结构计算结果信息 (22) 4.1 网壳结构各杆件内力 (22) 4.2 网壳结构挠度验算 (23) 4.3 杆件与球节点配置及材料表 (25) 4.4 图纸生成说明 (25) 5 设计结果分析 (26) 5.1 单层球面网壳设计结果概述 (26) 5.2单层球面网壳整体稳定性分析简述 (27) 5.3 网壳结构设计中的几个问题 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)

1 设计资料 1.1 设计题目设计一单层球面网壳，网壳直径为20m，矢高7m，周边支承在钢筋混凝土柱及圈梁上，钢筋混凝土柱沿周边每20°一个均匀布置，柱截面尺寸为400mm×700mm，柱顶及圈梁顶标高为15.2m，圈梁截面尺寸为400mm×600mm。网壳上搭设檩条，屋面板采用压型钢板。 1.2 设计参数 1.2.1 静荷载网壳自重：网壳结构的自重包括钢管杆件和焊接空心球节点（或螺栓球节点）的重量，可由计算机分析软件程序自动生成。附加恒载：檩条、压型钢板和灯具重量取2 kN m。 0.65/ 1.2.2 活荷载本工程屋面为不上人屋面，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）(2006年版)第4.3.1条规定，屋面均布活荷载标准值取为2 kN m。屋面均布活荷载不应 0.5/ 与雪荷载同时考虑，取二者的较大值，此处不考虑雪荷载。基本风压取2 0.4/ kN m，本工程不考虑积灰荷载和吊车荷载。 1.2.3 温度作用此处的温度作用仅指分析软件用到的温度差，即结构施工安装时的温度与使用过程中温度的最大差值，此处取为-25℃~25℃。 1.2.4 地震作用本工程所在场地的抗震设防烈度为8度，场地类别为Ⅱ类，根据《空间网格结构技术规程》（JGJ7-2010）第4.4.2条规定，本工程单层球面网壳结构需要进行竖向和水平抗震验算。 1.2.5 结构材料网壳结构杆件对钢材材质的要求与普通钢结构相同，本工程采用Q235B钢。网壳杆件截面形式有圆钢管、方钢管、角钢及H型钢等，由于圆钢管相对回转半径大和截面特性无方向性，对受压和受扭有利，一般情况下，圆钢管截面比其他型钢截面可节约20%的用钢量，当有条件时应优先采用薄壁圆管形截面，圆钢管可采用高频电焊钢管（即有缝管）或无缝钢管，其中高频电焊钢管较无缝钢管造价低且壁薄，设计时应优先使用，故本工程采用高频电焊圆钢管。网壳结构下部的钢筋混凝土柱及圈梁的混凝土强度等级采用C30。

浅论单层网壳钢结构采光顶设计

浅论单层网壳钢结构采光顶设计摘要：介绍了遵义医学院附属医院新蒲医院-门急诊住院综合楼项目。该工程为门急诊住院综合楼中庭屋顶钢结构部分的单层网壳设计。文中介绍了工程的结构分析和设计方法。在设计中建立中庭采光顶结构有限元计算模型。在综合考虑工程重要性的同时，根据结构的几何力学特点，节点的刚度等多种因素的基础上，对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况组合，对结构在使用阶段的内力和变形进行分析。在大量计算和分析的基础上，对结构几何体系和构件进行了设计。并对结构的整体稳定进行了分析。关键词：网壳的选型设计；节点设计；整体稳定绪论本工程为医院门急诊住院综合楼中庭钢结构部分，属于大型公共建筑。钢结构屋盖平面呈防锤形，结构纵向最长为82.50m，横向最大跨度27.50m，立面呈椭圆形，最高点高度 21.9m。最低点高度15.55 m。整个屋顶建筑面积近1850m2。屋顶中间部分采用夹层中空全钢化玻璃，两侧部分为铝板。整个结构落在主体混凝土结构上。深化后采光顶轴侧图论文正文一、结构选型综合考虑建筑的外观效果、经济性、结构安全等因素，屋面结构决定采用经济性、安全性都较好的网壳结构。本工程钢结构屋面跨度不大，约28m。因此，形式上采用单层网壳结构。下端固定在混凝土平台上，交联过程稳定，重复性好。结构视图二、网格划分在建筑方案的基础上对网壳的曲面形式、几何尺寸重新划分，根据网壳的受力特点，同时考虑了施工因素等因素，来确定网格类型的选择、网格大小的划分，其目的是使网壳受力合理，能充分发挥结构材料的力学性能，也考虑了整体造型美观。除上述原则外，在遵循最优的结构形式，还应考虑加工制作、半成品运输、吊装安装等条件，与之覆盖的材料协调和匹配，以取得最好的技术和经济效果。综上考虑，在方案设计时，通过分析和比较，最终网格采用了三向网格型，三向网格形是在水平面内形成大小相等的三角形网格，然后投影到曲面上形成的。由于这种网格结构组成规律性强，结构外形美观，受力好，适用于该工程。

钢结构单层网壳设计本科学位论文

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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 钢结构单层网壳设计 ――某椭球面网壳设计学生梁江浩(专业：土木工程学院建筑工程专业) 指导教师郭小农(单位：土木工程学院建筑工程系) 【摘要】单层钢结构网壳外形美观，结构新颖，是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。网壳结构有如下特点： (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。 (2)由于它可以采用各种壳体结构的曲面形式，在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，无论是建筑平面或建筑形体，网壳结构能给设计人员以充分的设计自由和想象空间，通过使结构动静对比、明暗对比、虚实对比，把建筑美与结构美有机地结合起来，使建筑更易于与环境相协调。 (3)网壳结构中网格的杆件可以用直杆代替曲杆，即以折面代替曲面，如果杆件布置和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的良好的受力性能。同时，又便于工厂制造和现场安装，在构造和施工方法上具有与平板网架结构相同的优越性。本设计是以工程实例为背景，完成一个的单层钢网壳设计。网壳型式是椭球型网壳，底面为30m*20m的椭圆，矢高为10m。结构是肋环形网壳，网壳的地点在天津。本设计的实施过程如下： (1)进行钢结构网壳空间建模：完成结构选型和网格划分,首先用3D3S生成一个尺寸相同的肋环形网壳，然后手动删改生成网壳的区格构件，使得每根构件的长度大致处于1.5m-2.2m，这样结构的网格更加合理，方便玻璃的制作与安装，结构本身也更加美观； (2)进行结构内力分析：完成荷载输入、杆件截面选择。内力计算使用3D3S软件，但是其中荷载的导算是人工完成，由于荷载规范中网壳的风载体型系数较为复杂，软件并不能很好的导算。因此借助于ANSYS中的编程功能，读入3D3S生成的模型数据，在依据规范的公式，计算出导算好的节点荷载，并写出适用于3D3S和ANSYS 的荷载文件； (3)构件设计：计算长度根据网壳结构技术规程得出，杆件采用热扎无缝钢管114*4.0和95*4.0，电算后再任选一根构件，利用3D3S得到的杆件内力，进行手动验算； (5)节点设计：本网壳中节点采用焊接球节点，采用两种焊接球：200*8的不带肋空心球节点和300*12的带肋空心球节点，电算选择球类型，然后根据网壳结构技术规程的计算方法任选一个球节点手算。 (6)结构整体稳定性分析，首先进行线性屈曲分析，得到屈曲模态，以此选定初始缺陷然后进行几何非线性整体稳定性分析，并且进行同时考虑材料非线性的整体稳定性分析； (7)施工图绘制，大概共绘制10张A2图，其中手绘2张； (8)计算书整理。【关键词】单层网壳；整体稳定；大跨空间结构。

空间网架结构设计

空间网架结构设计
高福聚
石油大学建筑工程系二○○四年六月

第四章
网架结构设计
4.1 网架结构的形式及种类
4.1.1 网架结构的基本单元及几何不变性
1．基本单元网架结构可以看作是平面桁架的横向拓展、也可以看作是平板的格构化。网架结构的起源，据说是仿照金刚钻石原子晶格的空间点阵排布，因而是一种仿生的空间结构，具有很高强度和很大的跨越能力。网架结构是由许多规则的几何体组合而成，这些几何体就是网架结构的基本单元。常用的有：三角锥、四角锥、三棱体、正方棱柱体，此外还有：六角锥、八面体、十面体等（图 4－1）。
图 4-1
网架结构的基本单元
1

网架在任何外力作用下都必须是几何不变体系。因此，应该对网架进行机动分析。 2．网架几何不变的必要条件网架是一个铰接的空间结构，其任意一个节点有三个自由度。对于一个具有 J 个节点，m 个杆件的网架，支撑于具有 r 根约束链杆的支座上时，其几何不变的必要条件是：（4－1）如果将网架作为刚体考虑，则最少的支座约束链杆数为 6，故 r ≥6。由此可知，当 m ≥ 3 J ? r 时，为超静定结构的必要条件；当 m ＝ 3 J ? r 时，为静定结构的必要条件；当 m ≤ 3 J ? r 时，为几何可变体系。 3．网架几何不变的充分条件分析网架结构几何不变的充分条件时，应先对组成网架的基本单元进行分析，进而对网架的整体作出评价。三角形是几何不变的。如果网架基本单元的外表面是由三角形所组成，则此基本单元也将是几何不变的。在对组成网架的基本单元进行分析时，一般有以下两种类型和两种分析方法。 1）两种类型：自约结构体系自身就为几何不变体系；它约结构体系需要加设支承链杆，才能成为几何不变体系。 2）两种分析方法： ① 以一个几何不变的单元为基础，通过三根不共面的杆件交出一个新节点所构成的网架也为几何不变；如此延伸。 ② 列出考虑了边界约束条件的结构总刚度矩阵 0， [K ] 为非奇异矩阵，网架位移和杆力有唯一解，网架为几何不变体系；如果 K ＝0， [K ] 为奇异矩阵，网架位移和杆力没有唯一解，网架为几何可变体系。
m + r ? 3 J ≥0 或 m ≥ 3 J ? r
[K ] ,
如果 K ≠
4.1.2
网架结构的形式
在对网架结构分类时，采取不同的分类方法，可以划分出不同类型的网架结构型式。一般地， 1．按结构组成分 1）双层网架具有上下两层弦杆，是最常用的网架结构形式。 2）三层网架具有上中下三层弦杆，强度和刚度都比双层网架提高很大。在实际应用时，如果跨度 l＞50m，酌情考虑；当跨度 l＞80m 时，应
2

常见网架结构型式与建模技巧

常见网架结构型式与建模技巧建筑结构通常分平面结构和空间结构两大类。应用最广泛的空间结构是空间网格结构，根据组成形状分为网架结构和网壳结构。当网格结构为平板型时即为网架结构，当网格结构为曲面形状并具有网壳的结构特性时即为网壳结构。网架结构，首先按网格单元分为平面桁架系网架，四角锥体系网架、三角锥体系网架。其次，按网架的支承情况分为周边支承网架、点支承网架、周边支承与点支承相结合的网架，三边支承或两边支承网架。实际工程中，我们常用的是四角锥和三角锥体系网架。网壳结构有很多种分类方法和种类，仅介绍常用类型，首先按结构型式分球面网壳、柱面网壳、双面抛物面网壳、折板型网壳、应力表皮网壳。其次，按支承条件分无水平推力网壳、有水平推力网壳。按层数分单层网壳、双层网壳等，详见附表。开始设计网架工程时，应综合比较选择一个优化的结构类型，然后开始建模。建模是将工程模型转化为数字模型的一个过程。首先，根据建筑造型选择网格组成单元，划分网格尺寸。然后根据跨度、支承方式、荷载大小等，确定网架厚度。完成几何形状后，再根据支承柱的刚度给支座赋值。最后调整荷载、进行结构分析和设计。这样，反复比较几个网架方案，最终确定一个优化设计方案作为设计方案。网架建模关键步骤如下：第一、网格单元：目前常用的组成单元中四角锥体应用最普遍。因为，四角锥网架造型整齐、美观、刚度大。当网架几何尺寸为正方

形或接近正方形时，多采用斜放类锥体网架。当几何尺寸为多边形即六边形或八边形时，可采用三角锥网架，它形成的结构单元和网架整体很有规律，传力途径简洁，受力合理。当网架几何尺寸为圆形、弧形，可采用三角锥体，也可采用四角锥体系。第二、网格尺寸和厚度：首先根据网架跨度和荷载大小确定网格数和网格尺寸。通过周边支承平板网架工程计算结果，总结如下最优网格数与跨高比的经验公式：注：L2为短向跨度，单位为m。以上公式仅为参考数据，实际工程设中应上下浮动10％进行试算比较，确定一个较佳的网格数作为工程数据。其次，网格尺寸还和屋面材料有关，当屋面为压型钢板时，网格一般不应大于3m。否则，一般压型钢板都要增加副檩条。当屋面夹芯板时，可以大于3m。当屋面为采光板时，应根据玻璃、阳光板规格确定，一般不大于2m。第三、支座假定：支座约束可分为自由、弹性、固定和强迫位移等四种。弹性支承是网架结构中普遍存在的约束条件。如果能计算出网架下部支承结构在某自由度方向的刚度，这样可以近似地计算出网

比较网架结构与网壳结构异同

比较网架结构与网壳结构异同张晓亚 121071 网架结构是一种空间杆系结构，受力杆件通过节点有机地结合起来。节点一般设计成铰接，杆件主要承受轴力作用，杆件截面尺寸相对较小。这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件与支撑系统有机地结合起来，因而用料经济。由于结构组合有规律，大量的杆和节点的形状、尺寸相同，便于工厂化生产，便于工地安装。网架结构一般是高次超静定结构，具有较高的安全储备，能较好的承受集中荷载、动力荷载和非对称荷载，抗震性能好。网架结构就整体而言是一个受弯的平板，反应了很多平面结构的特性，大跨度的网架设计对跨度方向的网架刚度要求很大，因而总弯矩基本上是随着跨度二次方增加的。网壳结构则是主要承受薄膜内力的壳体，主要以其合理的形体来抵抗外荷载的作用。因此在一般情况下，同等条件特别是大跨度的情况下，网壳要比网架节约许多钢材。 1.网架结构与网壳结构分类网架结构按结构组成分为双层网架、三层网架和组合网架，按支承情况分为周边支承网架、点支撑网架和周边支承与点支撑相结合的网架，按网格形式分为交叉平面桁架体系、四角锥体系和三角锥体系。一般来说，网壳结构按层数可划分为单层网壳和双层网壳。单层网壳的网格常用形式有圆柱面单层网壳、球面单层网壳、椭圆抛物面

单层网壳和双曲抛物面单层网壳。双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成。 2.静力分析比较在用空间桁架位移法计算网架结构内力和变形时，作了如下假定：①网架节点为铰接，每个节点有三个自由度；②荷载作用在网架节点上，杆件只承受轴力；③材料在弹性阶段工作，符合胡克定律； ④网架变形很小，由此产生的影响予以忽略。双层网壳结构多采用空间杆系有限元法分析节点位移和杆件内力。与平板网架假设类似，节点假设为铰接，每个节点有三个线位移u、v、w。不同的是，下部结构的不同约束状况将使网壳结构的内力和位移产生显著变化。 3.动力特性异同网架与其他结构相比跨度较大，结构相对较柔，有其自身的动力特性：①网架的振型可以分为水平振型和竖向振型两类，水平振型以承受水平振动为主。其节点位移水平分量较大，竖向分量较小；竖向振型以承受竖向振动为主，其节点位移竖向分量较大，水平分量较小。网架的第一振型均为竖向振型。②振动频率非常密集，网架结构的频率密集程度较其他结构更为显著。③网架的基本周期与网架的短向跨度L2关系很大，跨度越大则基本周期越大；与网架的长向跨度L1也有关，但改变的幅度不大；与支座的强弱、荷载的大小等略有关系；不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近。④常用周边支承网架的基本周期约在0.3s至0.7s左右。⑤网架结构对称。荷载对称

网架与网壳的异同点全面归纳

大跨空间结构小论文《网架和网壳结构的异同点分析》姓名：学号：专业：土木工程

网架与网壳结构异同点分析摘要：空间结构以轻巧的外形及合理的受力受到了广泛运用，本文对两种主要的空间结构——网架结构与网壳结构作了一些简单的比较，罗列了一些异同点，加深对网架与网壳结构的认识，希望对网架与网壳的研究、分析与设计有所帮助。关键字：网架网壳异同点为了满足社会生活和居住环境的需要，人们向建筑物提出更高要求，需要足够的跨度来达到更大的覆盖空间的目的，而像网架和网壳这种空间结构就应运而生。所谓空间结构是指建筑结构的形状具有三维空间形状，在荷载作用下具有三维受力特性、呈立体工作状态的结构。本文旨在探讨网架和网壳的异同点，但是因为他们的有些特性的界线不是很明显，故只能粗中有细地进行分析。首先讨论它们的相同或类似的部分。 1、网架和网壳隶属体系相同。它们同属于刚性空间结构体系，一般是由钢杆件按一定规律组成的网格状高次超静定空间杆系结构，具有很好刚度的结构体系。 2、具有一些相似的优缺点。（1）结构组成灵活多样但又有高度的规律性，便于采用，并适用各种建筑方面的要求。（2）节点连接简单可靠，加工制作机械化程度高，并已全部工厂化。（3）用料经济，受力合理，能用较少的材料跨越较大的跨度，节约钢材。（4）分析计算成熟，已采用计算机辅助设计，大大缩短了设计周期。（6）适应建筑工业化、商品化的要求。（7）节点用钢量较大，加工制作费用仍较平面桁架为高。（8）是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂. 3、结构形式均多种多样。网架结构按结构组成分，有双层和三层网架；按支撑条件，可分为周边支撑、点支撑、三边支撑和两边支撑、周边支撑与点支撑相结合的混合支撑等；按网格组成主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。按层数可分为单层、双层或但双层；按曲面形式可分为圆柱面网壳、球面网壳、椭圆抛物面网壳及双曲抛物面网壳。对于单层球壳按网格形式有六种：肋环型网格、施威德勒型网格、三向网格、凯威特型网格、联方型网格、短程线型网格；单层圆柱面网壳的网格可采用单向斜杆正交正放网格、交叉斜杆正交正放网格、联方网格、三向网格。 4、杆件设计与节点构造相同。杆件截面都是根据强度和稳定性计算确定。用钢材制作的网架和网壳的节点，主要有十字板节点、焊接空心球节点及螺栓球节点三种形式。十字板节点适用于型钢杆件的网架结构，杆件与节点板的连接，采用焊接或高强螺栓连接。空心球节点及螺栓球节点适用于钢管杆件的网架和网壳结构。单层网壳的节点应能承受弯曲内力，一般情况下，节点的耗钢量占整个钢网架结构用钢量的15～20% 。 5、永久荷载组成相同。（1）网架、网壳自重和节点自重。（2）楼面或屋面覆盖材料自重。（3）吊顶材料自重。（4）设备管道自重。 6、荷载组合相同。（1）非抗震设计组合：由可变荷载效应控制的组合。

基于节点构形度的单层柱面网壳稳定优化设计

第37卷第9期振动与冲击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.37 No.9 2018基于节点构形度的单层柱面网壳稳定优化设计陆明飞，叶继红 (东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室，南京210018) 摘要：稳定是单层柱面网壳结构分析与设计中的关键因素。从节点构形度的视角，考虑外在因素中与稳定问题直接相关的核心部分，定义了能全面反映结构静力稳定特性的节点构形度相对变化梯度（0(_U，其最小值()与稳定承载力直接相关。能定量地衡量结构丧失稳定的趋势，揭示网壳结构失稳机理。在此基础上，进一步提出了单层柱面网壳稳定优化设计方法。稳定优化模型以最大化为优化目标，离散的杆件截面为优化变量，考虑规范规定的各项设计约束条件，在给定用钢量的前提下，提高结构稳定承载力。两个实际工程算例验证了单层柱面网壳稳定优化设计方法的有效性。关键词：单层柱面网壳;节点构形度;稳定;稳定优化;优化设计中图分类号：TU393.3 文献标志码：A DOI ： 10. 13465/j. cnki. jvs. 2018.09.012 Stability optim izationdesignfor single-layer cylindrical domes based on joint well-formedness LU Mingfei, YE Jihong (Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structures of China Ministry of E Southeast University，Nanjing 210018，China) Abstract:St abi li ty i s a key factor in design and analysis of single-layer cylindrical domes. From the perspective of joint well-formedness，the relative gradient of joint well-formedness (g r a_r)was defined here t o f u l l y r e flect the s t a t i c s t a b i l i t y of structures a nd consider the core part directly related t o s t a b i l i t y of external factors，i t s minimum value (g r a_ U b) was directly related t o s t a b i l i t y loads. I t was shown that g r a_r can quantitatively measure lose s t a b i l i t y and reveal domes ’unstable mechanism. On t h i s basis，the s t a b i l i t y optimization design metliod for single-layer cylindrical domes was proposed. Using the st a b i l i t y optimization model，the maximization of g objective，and discrete rods’cross-sections as variables，various design constraint conditions specified in the code were considered，the force-bearing a b i l i t y for the structure s t a b i l i t y was improved under the premise of a given steel-consuming amount. Two practical engineering examples verified the effectiveness of the proposed s t a b i l i t y opti for single-layer cylindrical domes. Key words:single-layer cylindrical domes;joint well-formedness;stability;s t a b i l i t y optimization;optimal design 整体失稳是壳体结构特有的一种失效模式，因此，稳定是网壳结构分析中的一个重要因素。1979年，Riks[1]提出了弧长法，成功解决了在迭代过程中，因刚度矩阵奇异而导致的不收敛问题。经弧长法非线性跟踪，可以准确求得代表网壳结构稳定的临界荷载J r。30多年来，学者们对网壳结构稳定性问题做了深入研究，在计算方法、缺陷、后屈曲性能等方面取得了丰硕成果[2—7]。曹正罡等[8]考虑弹塑性，研究了单层柱面网基金项目：国家杰出青年科学基金项目（51125031) 收稿日期：2016 -12-09修改稿收到日期：2017 -02-15 第一作者陆明飞男，博士生,1991年生通信作者叶继红女，博士，教授，博士生导师,1967年生壳弹塑性稳定性能。M a等[9]研究了半刚性节点对单层柱面网壳稳定性的影响。然而，对于网壳结构的静力失稳机理，系统性的研究尚未见报导。不同于其它杆系结构，稳定性已经超越了强度、刚度问题，成为单层柱面网壳结构设计中的控制性因素。也就是说，单层柱面网壳在经满应力优化设计后，一般难以满足稳定性要求。沈世钊等在20世纪90年代末期，对许多大型复杂单层柱面网壳进行了大规模参数化分析，所得到的部分结论已编入相关设计规程。K a o 等[10]利用线性特征值屈曲荷载，以广义长细比为基础，提出了杆件截面分配法的网壳结构稳定设计方法。其不足在于，以放大系数及经验拟合公式考虑非线性。

网架发展历程

网架发展历程(一) 日期：2008-12-16 17:57:14 人气：360 网架的历程二十世纪以来，在全世界范围内空间结构都得到了很大的发展。空间网架结构是空间网格结构的一种，所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性，空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。空间结构经过一个世纪的不断发展，在结构形式方面，除了网架、网壳之外，膜结构、张拉整体体系、开闭屋盖、可折叠结构等都是空间结构的新成员。二十世纪初期，钢铁材料为网架结构的发展提供了条件，其后的铝合金则使得网架的杆件更轻巧。近些年来的复合材料，特别是大量的新型建筑材料被开发出来，对空间结构的发展产生了强烈的影响。材料应用方面由于钢材品种与强度的不断提升，空间结构也越多地采用了型钢、钢管、钢棒、缆索乃至铸钢制品。在很大程度上，空间结构成了“空间钢结构”。随着现代计算机的出现，一些新的理论和分析方法，如有限单元法、非线形分析、动力分析等，在空间结构中得到了广泛应用，以至空间结构的计算和设计更加方便和准确，使得空间结构现在千变万化，种类多样。可以说空间结构已成为当代建筑结构最重要和最活跃的领域之一。网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。常应用在屋盖结构。通常将平板型的空间网格结构称为网架，将曲面型的空间网格结构简称为网壳。网架一般是双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和双层两种。平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较简便，因此是近乎“全能”的适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。网架的形式较多。按结构组成，通常分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合、三边支承一边开口等形式；按照网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等等。我国网壳结构发展概况: 网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性，受力合理，覆盖跨度大，是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。网壳结构在解放初曾有所应用。当时主要是一类联方型的网状筒壳，材料为型钢或木材，跨度在30m左右，如扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心（551厂）、上海长宁电影院屋盖结构等。作为有影响的我国第一幢大跨度网壳结构是天津体育馆屋盖，采用带拉杆的联方型圆柱面网壳，平面尺寸为52m×68m，矢高为8.7m，用钢指标为45kg每平米。该网壳1956年建成，1973年因失火而重建。此后，截至1992年上半年，据不完全统计，我国已建成各类网壳近80幢，覆盖建筑面积约70000平米，其中80％是近10年兴建的。如1989年建成的北京奥林匹克体育中心综合体育馆，平面尺寸为70m×83.Zm，采用人字形截面双层圆柱面斜拉网壳，为目前国内跨度最大的网壳结构。同年建成的濮阳中原化肥尿素散装库，平面尺寸为58m×135m，采用双层正放四角锥圆柱面网壳，为国内覆盖建筑面积最大的网壳结构，也是第一个采用螺栓球节点的网状筒壳。1967年建成的郑州体育馆，采用肋环形穹顶网壳，平面直径64m，矢高9.14m，为国内跨度最大的单层球面网完。又如1988年建成的北京体院体育馆，采用带斜撑的四块组合型双层扭网壳，平面尺寸为59.2m见方，矢高3.5m,挑檐3.5m，为我国跨度最大的四块组合型扭网壳。网架发展历程 - 1 -

空间网格结构(网架与网壳结构)的三大优势分析

网格结构是在20世纪中叶以来特别是近30多年发展最快的空间结构形式，它是将多根杆件，按照某种有规律的几何图形，通过节点连接成的一种网格状的三维杆系结构。空间网格结构的外形可以成平板状，也可以呈曲面状。前者称为平板网架结构，常简称为网架；后者称为曲面网架或壳形网架结构，常简称为网壳。网格结构是网架与网壳的总称。网架与网壳结构统称为空间网格结构。网格结构在国内外应用广泛且发展速度很快，这主要是由于其具有以下优点：（1)网格结构为三向受力的空间结构，受力合理，可以跨越较大的跨度，节约钢材。网架结构比单向受力的平面结构（如平面桁架）自重轻、钢材用量少。网壳结构中虽然曲面多样化，但从整体上来看主要承受压力，通过增大刚度，减小变形，精心设计可使网壳受力合理均匀，同样达到节省钢材的目的。（2)工业化程度高，施工工期短，综合经济指标较好。网格结构的组成特点是用小构件组成跨度很大的空间结构，其构件和节点比较单一而且定型化，网格可以做成标准尺寸的预制单元、预制节点和零件，加工制作机械化程度高，可全部工厂化生产，成品质量高、工期短；预制单元和节点零件尺寸小、重量轻，便于存放、装卸、运输、拼装；节点连接简便可靠，现场施工安装操作简单快捷、灵活，且质量可靠，尤其网架结构，现场仅需简单的拼装，技术简单，工作量小，安装不需要大型起重设备。（3)网格结构应用范围广泛，适用于各种跨度的工业建筑、体育建筑、公共建筑，满足建筑功能或工艺灵活和复杂的各种要求，且网格结构可拆可装、便于建筑物的扩建、改建或移动搬迁。而且，网架结构中，可利用其上下弦之间的空间布置各种设备及管道等，能有效地利用空间，经济合理且使用方便。

网架、网壳结构

网架、网壳结构网架结构形式有哪几种？ 1）由平面桁架系组成的两向正交正放网架（图4-1a）、两向正交斜放网架（图4-1b）、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线网架。 2）由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架（图4-1c）、斜放四角锥网架、星形四角锥网架（图4-1d）。 3）由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角形网架。网壳结构形式有哪几种？网壳结构有单层或双层，有以下常用形式：圆柱面网壳、球面网壳、椭圆抛物面网壳（双曲扁壳）及双曲抛物面网壳（鞍形网壳、扭网壳），见图4-2 什么是焊接空心球节点？它的节点构成和特点是什么？焊接球是由两个半球焊接面成的空心球，可分为不加肋和肋两种（图4-3，图4-4），用于连接杆件，成为焊接球接点。图4-3 不加肋的空心球图4-4 加肋的空心球它的结构特点是：由于球体是各向同性的，所以可以与任意方向的杆件相连（图4-5，图4-6），且杆件的轴线均通过轴心而不会产生偏心。当球体上汇交的杆件较多时这个优点更为突出。因此，以空心球作为网架的连接节点，适应性强。

图4-5 空心球节点图4-6 加套管连接各种类型的网架，无论跨度和作用荷载的大小，当网架杆件采用圆钢管时，其节点均可采用焊接空心球的连接形式。尤其是对三向交叉网架、三角锥网架、四角锥网架和六角锥网架更为适宜。什么是螺栓球节点？螺栓球节点由螺栓、钢球、销子（或螺栓）、套筒和锥头或封板等零件组成，用于连接钢管杆件，见图4-7、图4-8。螺栓球节点组合零件的作用是什么？ 1）高强螺栓（图4-9）的作用是连接杆件与螺栓球。 0.65d 图4-9 高强度螺栓外形图 2）封板（用于钢管杆件直径＜60㎜时）和锥头（用于钢管杆件直径＞60㎜时）的作用是焊在杆件两端，使高强度螺栓与球连接（图4-10）。图4-10 杆件组合图

单层球面网壳结构的稳定性分析

单层球面网壳结构的稳定性分析摘要：网壳结构是近年来在建筑工程中广泛应用的一种空间结构形式，它受力合理,造型美观, 用料经济,施工简便。其结构形势多样,跨度较大,重量轻，因而网壳结构的稳定性问题是结构设计和施工安装中的十分重要。本文主要在国内外研究成果的基础上，介绍单层球面网壳结构的发展状况以及其非线性稳定性分析方法，并得出相关结论。关键词：单层球面网壳结构、非线性、稳定性 Abstract:In recent years latticed shell is a widespread spatial structure in the architectural engineering because of the reasonable stress, the beautiful modeling and convenient installation. Its structure diversifies , span is big and the weight is light. So the stability calculation problem on the latticed shell structure becomes important in the structure design and construction installment. Based on the recent research within and without , this paper mainly introduce the development and the nonlinear stability analysis methods of single-layer spherical lattice shells and draws some conclusions. Key words: single-layer spherical lattice shell、nonlinear、stability 1 网壳结构的发展概况网壳结构是一种由杆件构成的曲面网格结构，可以看作是曲面状的网架结构，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性。该结构形式受力合理、造型美观多样、跨度大、材料耗量低，现场安装简便，是非常有发展前景的一类空间结构[1-2]。网壳结构按照曲面外形可以分为:球面网壳、柱面网壳、双曲扁网壳、圆锥面网壳、单块扭网壳、扭曲面网壳、双曲抛物面网壳以及切割或组合形成面网壳等[3]。国外最早网壳可追溯到1863年在德国建造的一个由凯威特设计的30m直径的钢穹顶，是作为储气罐的顶盖之用。由此命名的这种施威德勒形式的网状穹顶，至今仍作为球面网壳的一种主要形式。近二、三十年来，国外尤其在美国、日本等国网壳结构发展迅速。我国网壳结构作为空间结构受力体系设计并广泛应用，始于上世纪80年代末，近年来正蓬勃发展，国外很多网壳结构在建筑形体、结构跨度、加工精度、安装方法、网壳的开启技术等方面有独到之处，都值得我们学习和借鉴[4]。近年来国内外不少的标志性建筑都采用了球面网壳这种空间结构。日本于1996年建成的名古屋体育馆（见图1）是世界上跨度最大的单层球面网壳。该体育馆整个圆形建筑直径为229.6m,支承在看台框架柱顶的屋盖直径则有187.2m。另外1993年建成的日本福冈体育馆（见图2）也为球面网壳，直径为222m,是目前世界上最大的可开合式球面网壳结构。我国于1994年修建的天津市新体育中心体育馆的双层网状球壳结构（如图3），平面为圆形，直径108m，外悬挑部15.4m，厚度3.0m，整个球壳平面直径为135.0m，矢高13.5m，用钢指标为55kg/m2，