6第二篇_大跨度建筑屋盖结构网壳结构
篇大跨度建筑屋盖结构课件
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四、锥体网架
由三角锥、四角锥或六角锥单元组成 棱角斜杆作竖向腹杆
特点：
1利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 2多余的上凸增加了建筑容积 3巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大
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第一节 网架结构的特点、优点与适用范围
特点：平面桁架相互交叉结合而成 优点： 1多向受力的空间结构，跨度大 2刚度大，稳定性好 3杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度 4高次超静定，安全度高 5结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间， 而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构 6杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装 的整体吊装
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第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围 第二节 网架结构的分类 第三节 平板网架的结构形式 第四节 平板网架的主要尺寸 第五节 平板网架的受力特点 第六节 网架的支承方式
网壳大跨空间结构
大跨房屋钢结构作业网壳大跨空间结构及其应用一、网壳大跨空间结构的特点网壳结构即为网状的壳体结构，是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。
其外形为壳，其构成为网格状，是格构化的壳体，也是壳形的网架，其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。
网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。
网壳结构的发展和大量的工程实践应用，网壳结构为建筑结果提供了一种新颖合理的结构形式，网壳结构具有以下特点：（1）网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性，它的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，受力合理，因此可以充分发挥材料强度作用，节省材料；同时可以跨越较大的跨度。
网壳结构是典型的空间结构，合理的曲面可以使结构力流均匀，结构具有较大的刚度，结构变形小，稳定性高。
（2）网壳结构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、外形和形状都能给设计师以充分的创作自由。
薄壳结构与网格结构不能实现的形态，网格结构几乎都可以实现。
既能表现静态美，又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的变化表现动态美，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）网壳结构应用范围广，可用于中、小跨度的民用和工业建筑，也可用于大跨度的各种建筑，特别是超大跨度的建筑。
在建筑平面上可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、扇形以及各种不规则的平面。
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。
（4）网壳结构可以用小的构件组成，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，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。
大跨度建筑屋盖结构1
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米
湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀 沉降时，将使结构产生附加内应力 有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不 会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于 小跨度（12m）和基础较差的情况
屋架选型的一般原则
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜 选用木屋架和钢屋架
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
钢筋混凝土门式刚架 梁高可按连续梁确定，一般取跨度的 1/15~1/20，但不宜小于250mm； 柱底截面高度一般不小于300mm，柱顶 截面高度则为600~900mm。 梁柱截面为等宽，一般应大于柱高的 1/20，且不小于200mm. 门式钢架的纵向柱高距一般为6m； 横向跨度以米为单位取整数，一般以3m 为模数，如15m、18m、21m、24m等。
钢刚架结构 钢刚架结构分为实腹式和格构式两种。 实腹式钢架适用于跨度不很大的结构， 常做成两铰式结构。当为两铰或三铰刚 架时，构件应为变截面。 实腹式刚架的横梁高度一般可取为跨度 的1/12~1/20。 格构式刚架结构的适用范围较大，有刚 度大、耗钢省等优点。 跨度较小时可采用三铰式结构，跨度较 大时可采用两铰式或无铰结构。格构式 刚架的梁高可取跨度的1/15~1/20。
网壳结构建筑
网壳结构建筑
网壳结构的引出
– 利用仿生原理, 人类得以更好地理解和发展空间结构。 古代的人类为了有一个好的生存空间, 常常以树枝为骨 架、以稻草为蒙皮来建造穹顶结构,后来又以皮革或布 匹代替稻草, 即现在常见的帐篷。经过长期的工程实践, 人类认识到穹顶能以最小的表面封闭最大的空间, 而且 所耗用的材料也比较经济。穹顶的发展与建筑材料的 发展是密切相关的。建于公元120~ 124 年的罗马万神 庙是早期穹顶的典型代表, 该穹顶基面为44m 的圆。
网壳结构建筑
网壳结构的引出
– 现代, 优质钢材的使用更是影响各种形式大跨穹顶网壳 发展的一个重要因素。
– 钢筋混凝土薄壳结构尽管有诸多优点, 但经过若干年工 程实践, 工程技术人员逐渐发现这种结构的缺点: 钢筋混 凝土薄壳施工时需要架设大量模板, 工作量很大, 施工速 度较慢, 工程造价高。因而人们对之逐渐丧失兴趣, 开始 寻求新的结构构造形式。随着铁、钢材、铝合金等轻质 高强材料出现及应用, 富有想象力的工程师开始了对穹 顶结构各种杆件形式网壳的发展。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 我国的空间结构在上世纪50年代末较多地采用薄壳结 构、悬索结构，60年代中采用网架结构，80年代较多 地采用网壳结构，直到21世纪,这些比较传统的近代空 间结构,除薄壳结构外,均获得了长期蓬勃的发展,工程项 目遍布全国城镇各地。
– 网壳结构在我国解放初曾有所应用，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。
最新大跨与空间结构(网架及网壳结构)
两向正交正放网架的受力状况取决于平面尺寸 及支承情况。对于周边支承、正方形平面的网架，其 受力类似于双向板。
两向正交正放网架沿两个方向的杆件内力差别 不大，受力比较均匀。但随着边长比的变化，单向传 力作用渐趋明显，两方向杆件内力差别也随之加大。 对于点支承网架，支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆 的内力最大，其它部位杆件的内力很小。
b）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局
部加大杆件截面等方法。
按网格组成分类
1 交叉桁架体系 这类网架由若干平
面桁架相互交叉组成。 竖向平面桁架的形式与 一般平面桁架相似，根 据平面桁架布置方式及 交角的不同，可分为几 种形式。
（1）两向正交正放网架
两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的平 面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。这种网架 的上、下弦平面呈正方形，基本单元为六面体，属几 何可变。为保证结构的几何不变性以及增加空间刚度， 应适当设置水平支撑，以有效 传递水平力。对周边支承网架， 水平支撑宜在上弦或下弦网格 内沿周边设置；对点支承网架， 水平支撑则应在通过支承点的 主桁架附近设置。
（a）
（b）
点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以 及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点 反力较大。为了使通过支点的主桁架及支点附近的 杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散 反力。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨 中挠度与杆件的内力。
(3) 周边支承与点支承混合网架 在点支承网架中， 当周边设有维护结构 和抗风柱时，可采用 周边支承与点支承混 合的形式。这种支承 方式适用于工业厂房 和展览厅等公共建筑。
正放四角锥网架的杆件受力比较均匀，空间刚度 较其它类型四角锥网架及两向网架为好。当采用钢筋 混凝土板作屋面板时，板的规格单一，便于起拱，屋 面排水相对容易处理。但因杆件数目较多其用钢量可 能略高些。
大跨度柱面网壳结构设计要点
大跨度柱面网壳结构设计要点大跨度柱面网壳结构是指采用柱面网壳结构形式进行设计和建造的大跨度建筑结构工程。
柱面网壳结构以其独特的形式和巨大的空间创造能力，逐渐成为建筑领域中备受关注的一种新型结构体系。
在大跨度柱面网壳结构设计中，有许多要点需要特别注意，以确保其结构的稳固性、安全性和美观性。
大跨度柱面网壳结构的设计要点之一是要充分考虑结构的稳固性。
由于其大跨度、薄壁的特点，柱面网壳结构在设计阶段必须充分考虑结构的整体稳定性和局部稳定性。
在材料选择、构造方式和结构连接方面，需要精确计算和合理设计，以确保结构在承受外部荷载时不会出现变形和破坏。
还需要考虑结构受力的均匀性和合理分布，避免出现局部应力过大导致的结构失稳。
大跨度柱面网壳结构设计要点还包括考虑结构的抗风和抗震能力。
由于柱面网壳结构通常为开敞式建筑，其在面对强风和地震等自然灾害时需要具备较强的抵抗能力。
在设计阶段需要充分考虑结构的抗风和抗震设计要求，采用合理的结构形式和材料，增强结构的抗风和抗震性能。
还需要考虑结构的动态响应特性，通过减震和减振设计等手段，降低结构在外部荷载下的震动响应，确保结构和使用者的安全。
大跨度柱面网壳结构设计要点还包括考虑结构的施工可行性和经济性。
在设计阶段需要充分考虑结构的施工工艺和施工工程，确定合理的施工方案和施工工艺，在施工过程中保证结构的安全性和质量。
还需要考虑结构的经济性，通过合理的结构形式和材料选择，有效控制结构的造价，确保在满足设计要求的前提下实现经济效益。
大跨度柱面网壳结构设计要点包括结构的稳固性、抗风和抗震能力、美观性和环境友好性、施工可行性和经济性。
在实际设计工作中，设计人员需要全面考虑以上要点，并根据具体工程条件进行合理的设计，确保大跨度柱面网壳结构在各个方面均能达到设计要求，为建筑领域增添新的美学价值和技术魅力。
大跨度空间结构的主要形式及特点
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气 压式膜结构、气承式膜 结构、混合式膜结构和 悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度 大，建筑造型自由、丰富，施工 方便，具有良好的经济性和较高 的安全性，透光性和自结性好， 耐久性较差等特点。
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4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索 按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋 盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部 分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝 组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用 圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
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国家大剧院
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悉尼歌剧院
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本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
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2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网 壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网 壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
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球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结 信赖 创造 挑战
网壳结构主要特点
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型- 结构理论摘要：大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
而大跨度结构的表现形式是多种多样的，具体如下文所示：关键词：大跨度空间结构；拱券结构及穹隆结构；椼架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构一、拱券结构及穹隆结构从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年前，就有扩大室内空间的要求。
古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱结构-包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹隆-的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。
券拱技术是罗马建筑最大的特色及成就，它对欧洲建筑做出了巨大的贡献，影响之大无与伦比。
罗马建筑典型的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等等都是同券拱结构有密切联系。
拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。
例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。
很明显，这必然会影响空间组合的灵活性。
为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。
而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。
到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。
神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。
从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
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➢ 5 由于网壳结构呈曲面形状，形成了自然排水功能。
网壳结构的缺点：
➢ 1杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的改变，对网壳结构 的内力、整体稳定和施工影响较大；为减少初始缺陷，对 于杆件和节点的加工精度要求很高；当网壳结构尚未完全 实现定型化、商品化和自动化生产时，造价一般较高。
➢ （2）焊接空心球节点，适用于钢管杆件的单、双 层网壳结构。属于这一类节点体系的还有焊接空心 鼓形节点，双曲扁网壳和焊接空心半鼓半球节点。 后两种节点特别适宜于单层组合网壳结构，便于在 施工时搁置钢筋混凝土带肋屋面板。
➢ （3）螺栓球节点 ➢ （4）嵌入式毂式节点 ➢ （5）叠合式节点 ➢ （6）卡盘螺栓节点
第二节、球网壳结构 一、单层球网壳 1、肋环型网壳
2、Schwedler型 是肋环型的改进形式， 设置斜杆的目的是为了 增强网壳的刚度并能 承受较大的非对称荷载。
3、联方型球面网壳
➢ Kiewitt型
➢ 为了改善Schwedler型与联方型球面网壳中网格大 小不均匀的缺点而创造的。
➢ 5、三向网格型 ➢ 6、短程线型
➢ 2网壳结构可以构成大空间，但当矢高很大时，曲面外形增 加了屋面的面积和不必要的建筑空间，有些空间是不能利 用的，并使能源消耗增加，屋面构造也较复杂。
网壳的种类：
➢ 按杆件的布置种类分：单层网壳、双层网壳
➢ 按材料分：木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网 壳、塑料、玻璃钢等
➢ 按曲面形式分：单曲面（筒网壳），双曲面网壳
➢ 7、双向子午线型
二、双层球网壳 ➢ 由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成。
三、球网壳的受力特点 ➢ 与圆顶壳相似。
第三节、筒网壳结构 一、单层筒网壳
二、双层筒网壳
第四Байду номын сангаас、扭网壳结构 一、单层扭网壳
二、双层扭网壳
第五节、网壳节点
➢ 要使多根杆件组装而成的网壳结构能够整体工作，关键 在于节点的连接构造。单层网壳的节点通常要求是刚接 的，以便传递各杆传来的集中力和弯矩。双层网壳的节 点常做成铰接，能传递各杆的轴力即可。我国常用的网 壳节点大致有如下几种。 （1）板节点，适用于连接用钢、槽钢和工字钢截面的 杆件。其中有十字形板节点、圆柱形板节点、盒形板节 点。
第二章 网壳结构
第一节 概述
➢ 网壳结构
➢ 指用较短的杆件，以一定的规律和足够的密度组成 网格，按实体壳体的形状进行布置的空间构架，兼 具杆系和壳体的性质。网壳结构承载的特点和薄壳 相似，主要承载方式是薄膜作用。作用力通过壳面 内两个方向拉力或压力以及剪力逐点传递，除薄膜 力外，壳体结构还存在弯曲内力。
网壳结构的优点:
➢ 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,因而可以充分发挥材料强度作用。
➢ 2 在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，能给设计 人员以充分的设计自由和想象空间。
➢ 3 由于杆件尺寸与整个网壳结构的尺寸相比很小，可把网壳 结构看成各向同性或各向异性的连续体，利用钢筋混凝土薄 壳结构的分析方法进行定性的分析。
计算方法： ➢ 连续化拟壳理论、杆系有限元理论 ➢ 试验仍是解决实际工程问题行之有效的手段。
网壳的破坏形式： ➢ （1）壳体屈曲失稳破坏 ➢ 通过合理的进行体型网格布置，尺寸设计和杆件截面，采
用构造措施可是降低破坏的可能性。 ➢ （2）机构破坏，即极限状态破坏
网壳结构的安装方法： 1、高空散装法 ➢ 全支架安装法、 ➢ 少支架悬挑法（内扩法） 2、分条分块安装法 3、滑移法 4、整体吊装法 5、整体提升法 6、整体顶升法