建筑结构选型 专题三网格
建筑结构设计中的框架结构与空间网格设计
建筑结构设计中的框架结构与空间网格设计在建筑结构设计中，框架结构与空间网格设计是两个重要的概念。
框架结构是一种通过梁、柱和框架等构件相互连接组成的结构形式，而空间网格设计则是通过将结构构件以网格形式排列来实现。
一、框架结构设计框架结构设计在建筑领域中得到广泛应用。
它采用梁柱框架作为建筑承重结构，通过竖向传递荷载的柱子和横向传递荷载的梁构件来支撑建筑物的自重和外部荷载。
框架结构设计具有以下几个特点：1. 承载能力强：框架结构通过将荷载分散到不同的构件上来提供足够的承载能力，能够支撑大跨度建筑物的需求。
2. 空间利用率高：框架结构设计能够最大程度地减少非结构性部分占用空间的面积，使得建筑内部的空间得到有效利用。
3. 施工便利：框架结构设计中的构件形式相对简单，施工过程中比较容易组装和安装，有利于提高施工效率。
4. 设计灵活性强：框架结构适用于各种不同形式和功能的建筑物，可以根据具体的设计需求进行灵活调整。
在框架结构设计中，还有一种常见的变种结构，即钢结构。
钢结构以钢材为主要构件，具有质量轻、强度高、耐腐蚀等特点，被广泛应用于高层建筑、大跨度厂房等场所。
二、空间网格设计空间网格设计是一种将结构构件按照网格形式排列的设计方法。
其主要特点是将结构构件组成规则的网格状，使得力的传递更加均匀，从而提高结构的稳定性和承载能力。
1. 节约材料：空间网格设计中，构件之间呈规则排列，能够最大程度地减少材料的使用量，实现节约。
2. 高自重比：由于空间网格设计中结构构件紧密排列，结构的自重比较高，能够有效抵抗水平荷载和抗震能力较强。
3. 空间灵活性：空间网格设计具有较强的空间适应性，可以根据不同的空间需求进行灵活调整和变化。
4. 视觉效果好：空间网格设计中的规则构件排列形成了一种美观的视觉效果，能够提升建筑物的整体观感。
空间网格设计在现代建筑中得到广泛应用。
它能够满足大跨度结构和空间设计的需要，为建筑物提供了更加稳定和灵活的结构形式。
建筑结构选型知识点
建筑结构选型知识点一, 填空部分：1网架结构的分类：网架结构按外形的不同，可分为曲面网架和平面网架两类。
曲面网架又称“网壳”，可以是单层曲面网格，也可以是双层曲面网格。
平面网架又称“平板网架” ，是双层平面网格。
2, 平板网架的结构形式：平板网架通常由平行弦桁架交叉组成，依据桁架交叉方式的不同有下述几种型式。
两向正交正放网架, 两向正交斜放网架, 三向交叉网架, 锥体网架。
前面三种网架都是由平行弦桁架相互交叉组成，故属于交叉桁架体系网架。
锥体网架是由三角锥, 四角锥或六角锥的锥体单元组成的空间网架结构，故属于角锥体系网架。
3, 筒体结构的类型：（1）筒体－框架结构（2）框筒结构（3）筒中筒结构（4）多筒体结构4, 薄壳结构：薄壳必需具备两个条件：一是“曲面的”，二是“刚性的”。
薄壳可以简单理解为四边支承的曲板。
薄壳的结构组成一般包括曲面的壳板和周边的边缘构件两部分。
薄壳的型式许多，诸如球面壳, 圆柱壳, 双曲扁壳, 幕结构, 折结构等，都是由曲面变化而创建出的各种型式。
薄壳的型式是可以千变万化的。
不过，其基本曲面形式的几何形成不外乎下述几类而已。
旋转曲面, 平移曲面, 直纹曲面, 困难曲面。
在上述的基本几何曲面上随意切取一部分，或将曲面进行不同的组合，便可得到各种各样困难的曲面。
实际常用的薄壳型式是下面探讨的：圆顶薄壳型式, 圆柱形薄壳, 双曲扁壳5, 折板的型式：折板结构的型式主要分为有边梁和无边梁的两种。
分别探讨如下。
(一)无边梁的折板——预制v形板无边梁的折板结构由V形折板和横隔构件组成。
(二)有边梁的析板—筒壳式析板结构有边梁的折板结构由折板, 边梁和横隔构件三部分组成，是现浇结构，型式及筒壳相像。
二, 名词说明部分:建筑结构：是形成肯定空间及造型，并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以平安运用的骨架。
结构选型:在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最佳结构方案，即结构选型。
建筑结构选型------- 网架结构
平板网架的结构体系及其形式
• 三角锥网架 刚度特点及应用： 刚度较差，适用于屋
2.抽空三角锥网架
盖荷载较轻、跨度较 小的情况。
3.蜂窝形三角锥网架
组成特点： 上弦杆仍呈正三角形， 下弦杆则随抽锥方式 的不同而呈三角形、六边形等多种图案。 经济效果： 因杆件数与节点 数都比三角锥网架少，所以 用钢量也较少。
A.刚度好，内力均匀 B.杆件短，钢材强度得到充分发挥 C.杆件细，球铰小，节约钢材
3. 多层（弦杆）网架缺点
A.杆件和节点数量增多，增加了安装工作量 B.交汇杆件增多，球铰变大，杆件交角变小
4. 克服多层（弦杆）网架缺点的办法
局部单元抽空，加大中间弦杆间距
5. 多层（弦杆）网架工程实例
见右图 我国首都机场波音747机库
三角锥单元体
组成特点： A.由倒置的三角锥排列而成，其上下 弦杆 形成的网格图案均为正三角形; B.如果网架的高度h=s· SQRT(2/3)(s为弦杆 长度)，则 网架的全部杆件均等长； C.锥体间为角-角相连。 受力及刚度特点： 三角锥网架受力比较均匀，整体刚度也较 好。 应用： 一般适用于大中跨度及重屋盖的建筑物。
• 周边支承网架
2.结构选型
C.结构选型
三向网架
圆形或多边形的周边支 承网架，当荷载和跨度 较大时，应选用刚度较 好的右图两种方案
三角锥网架
网架结构的受力特点及其选型
• 四点及多点支承网架
1.受力特点
正交正放方 案因传力路 径较短而受 力更佳
2.结构选型
点支承宜选 用正交正放 方案
正交斜放
正交正放
2.影响因素
主要为跨度，还有荷载大小、节点 形式、平面形状、支承条件、起拱 因素、建筑功能与造型等
结构选型
工作概述
在此录入图表的综合描述 说明，在此录入图表的综
合描述说明。
结构如同建筑的骨骼，要承受各种力的作用，形成支撑体系，是建筑物赖以存在的物 质基础； 通过满足技术要求来满足建筑的使用功能； 形成特定的建筑造型； 结构科学的进步推动着建筑的发展，一部建筑史也是一部建筑结构发展史。
大势分析
在此录入图表的综合描述 说明，在此录入图表的综
梁跨度较大时，其支承处应加设壁柱
适当设置伸缩缝和沉降缝，可预防和减少墙体开 裂
房屋平、立面布置规则，房屋质量分布和刚度变 化均匀，限制房屋的高度、层高和高宽比，设置 防震缝，选用配筋砌体，设置圈梁和构造柱，可 提高砌体结构的抗震性能
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框架结构体系
框架结构体系是利用梁柱组成的纵横两个方向的框架形成的结构体系。它同时承受竖向荷载 和水平荷载。其主要优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的建筑空间，建筑立面处理比较 方便。主要缺点是是横向刚度小，当层数较多时，会产生过大的侧移，易引起非结构性构件 (如隔墙，装饰等)破坏进而影响使用。 在非地震区，框架结构一般不超过15层。框架结构的内力分析通常是用计算机进行精确分 析。
索
膜
13
02
2.1混合结构体系 2.2框架结构体系 2.3 剪力墙结构体系 2.4薄腹梁结构 2.5 桁架结构 2.6拱结构 2.7网架结构 2.8悬索结构
常见结构体系 Structural system
混合结构体系
混合结构是指一个建筑物的承重体系中采用两种或两种以上的结构类型 混合结构一般指砖混结构，即墙体、基础等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼盖、 屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇钢筋混凝土结构 砖墙既是承重结构，又是围护结构
建筑结构选型
认识网格3：选择合适的网格类型
认识网格3：选择合适的网格类型学习有限元分析初期一般比较强调网格的重要性，这个阶段大家会了解到各种各样的网格（单元）类型，如质点，梁，三角形/四面体，四边形/六面体等等，每种网格有其各自特点应用于不同的场合。
其中，四面体和六面体的选择问题一直是大家争议的话题，因此本文主要从个人角度给出一些建议，希望对大家有所帮助。
易用性早期分析工程师受限于计算机的求解能力，会花大部分时间进行几何特征的简化以及模型的切分来得到完善的六面体网格。
现在普通的个人笔记本也能比较轻松地完成几十万节点的计算，再加上有限元分析技术在工程领域的推广需要压缩前处理工作的占比使其看起来更加便于使用，因此长期被打入冷宫的四面体网格又重新焕发了生机。
这个时候大家更加注重网格的易用性，个人主要从两个角度进行说明：复杂特征的适应性，局部加密的便捷性。
复杂特征的适应性如图所示基本几何体使用六面体进行划分能够一键生成，但是如果加上螺栓孔，整体的映射路径被打断，这个时候就需要进行切割使得各部分可以映射，并控制相应面网格质量才能得到质量较高的六面体网格：当更多的特征考虑进去后，需要进行更多的切割以及面网格控制才能得到高质量的六面体网格：然而实际工程模型远远比上述复杂，如果前期不通过大量的经验对模型进行合理地简化，基本上很难使用六面体进行网格划分，这个时候四面体的优势就比较明显：由于使用四面体进行网格划分不需要像六面体那样规则，因此对于复杂特征能够在不进行过多人为控制的情况下更好的适应，这一点上四面体具有绝对的优势。
局部加密的便捷性在进行应力分析时，局部应力集中比较明显的区域需要进行网格加密才能较好地模拟应力变化趋势。
常见的四边形局部加密有以下两类（偏置和切分）：如果将其扩展到六面体上如下：显然，使用偏置类进行加密虽然能让单元尺寸渐进变化，但是随着加密程度的增加，会出现大量细长的实体单元，使用1：2等切分方式虽然能够避免细长单元，但是需要大量的切割工作，并且两种加密方式都对几何模型的规正性要求极高，而使用四面体进行局部加密相对就容易得多：可以看到，四面体对于需要加密的几何特征或者指定的局部加密区域都能较方便的进行过渡，并且不受模型复杂程度的限制，因此这一点上，四面体相比于六面体优势也很明显。
建筑结构选型10_空间网架结构
建筑结构选型10_空间网架结构空间网架结构是一种由杆件和节点构成的均匀分布的网格系统，可在三维空间中形成稳定的结构。
它的优点包括承载能力大、自重轻、施工方便和空间利用率高，因此在建筑工程中被广泛应用。
本文将介绍空间网架结构的特点、分类及应用，并探讨其选型的相关考虑因素。
一、特点和分类1.特点（1）承载能力大：空间网架结构由大量的杆件和节点组成，形成均匀分布的网格系统，使得结构具有较大的承载能力，能够承受较大的荷载。
（2）自重轻：由于空间网架结构采用轻质的钢材或铝材构成，自重相对较轻，有助于减少结构的自重负荷。
（3）施工方便：空间网架结构可以预制加工，并在现场进行拼装，减少了现场施工的复杂性，提高了施工效率。
（4）空间利用率高：空间网架结构的各个杆件之间互相支撑，形成大空间的覆盖，可以让建筑物的内部空间得到更好的利用。
2.分类空间网架结构可以根据结构类型的不同进行分类。
常见的分类包括金字塔型、球型、圆筒型、球体型等。
这些分类主要根据结构形态和几何形状来划分。
二、应用领域空间网架结构可以在多个领域得到应用，包括：1.体育场馆：空间网架结构可用于搭建体育场馆的顶棚结构，能够覆盖大跨度的空间，为观众提供舒适的观赛环境。
2.展览馆：空间网架结构可以用于搭建展览馆的临时或永久性结构，提供宽敞的展示空间，给观众带来良好的观展体验。
3.会议中心：空间网架结构可用于搭建会议中心的大厅和会议室，提供开放式的空间，满足灵活多变的会议需求。
4.车站和机场：空间网架结构可以用于搭建车站和机场的候车厅和大厅，为旅客提供干净、宽敞的候车环境。
5.商业建筑：空间网架结构可用于搭建商业建筑的购物中心、办公楼等，提供更灵活的内部空间布局。
三、选型考虑因素在选择空间网架结构时，需要考虑以下因素：1.跨度要求：根据建筑物的功能和使用需求，确定空间网架结构的跨度要求。
跨度越大，所需的结构材料和工程成本会相应增加。
2.荷载要求：根据建筑物的使用要求，确定空间网架结构需要承受的荷载类型和大小。
建筑结构选型总复习、作业及答案
建筑结构选型总复习、作业及答案第一章梁1.梁按支座约束分为：静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。
2.简述简支梁和多跨连续梁的受力特点和变形特点？答：简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。
简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。
因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。
简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。
多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。
（图见5页）3.悬挑结构的特点：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。
悬挑结构首要关注的安全性是：倾覆、承载力、变形等。
4．抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.55.悬挑结构倾覆力矩的平衡方式：上部压重平衡；下部拉压平衡；左右自平衡；副框架平衡第二章桁架结构1.桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆2.桁架结构受力计算采用的基本假设：（1）组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。
（2）桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
（铰接只限制水平位移和竖向位移，没有限制转动。
）（3）所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上（节点只受集中力作用）3.桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系？答：斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有直接的关系。
对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉，内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反，对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆则总是受拉。
（图见11页）4.按屋架外形的不同，屋架结构形式有几种？答：三角形屋架，梯形屋架，抛物线屋架，折线型屋架，平行弦屋架等。
5.屋架结构的选型应从哪几个方面考虑？答：（1）屋架结构的受力（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境；（4）屋架结构的跨度。
建筑结构与选型
建筑结构与选型建筑结构是指建筑物在承受重力和其他力作用下变形和破坏的能力。
在建筑设计中，选择合适的建筑结构具有重要的意义，它既影响着建筑物的安全性和稳定性，也关系到建筑物的经济性和美观性。
本文将讨论建筑结构的不同类型以及选型的要点和考虑因素。
一、常见的建筑结构类型在现代建筑中，常见的建筑结构类型包括框架结构、桁架结构、砖混结构、钢筋混凝土结构等。
1. 框架结构：框架结构是指由柱子和梁组成的骨架结构，它承担着整个建筑物的重力和水平力。
框架结构具有灵活性强、适应性广等特点，广泛应用于住宅、商业和工业建筑中。
2. 桁架结构：桁架结构是由多根构杆连接而成的空间网格形状，具有轻质、高刚性和大跨度等优点。
桁架结构常用于体育馆、展览馆和大跨度的屋盖结构中。
3. 砖混结构：砖混结构是由砖墙和钢筋混凝土构件组成的，它具有抗震性好、隔热保温效果好等特点。
砖混结构常见于住宅和小型商业建筑。
4. 钢筋混凝土结构：钢筋混凝土结构是由钢筋混凝土构件组成的，它具有强度高、耐久性好等特点，广泛应用于各类建筑中。
二、建筑结构选型的要点在进行建筑结构选型时，需要考虑建筑物的功能需求、建筑用地的条件、预算限制、当地的气候和地质等因素。
以下是一些建筑结构选型的要点和考虑因素。
1. 功能需求：不同的建筑物有不同的功能需求，例如住宅需要考虑居住者的安全和舒适性，办公建筑需要考虑工作环境的舒适度等。
选型时需要根据建筑物的具体功能需求来确定合适的结构类型。
2. 土地条件：选型时需要考虑建筑用地的条件，包括地块的大小、形状、地质情况等。
例如，如果用地狭长，桁架结构可能更适合；如果地质条件较差，需要选择具有较好抗震性能的结构形式。
3. 预算限制：选型时也需要考虑预算限制，包括建筑材料的价格、施工成本等。
有时候，为了控制成本，可以选择更经济的结构类型。
4. 气候因素：当地的气候条件也会对建筑结构的选型产生影响。
例如，气候寒冷的地区，需要选择保温性能好的结构类型；气候炎热的地区，需要选择隔热性能好的结构类型。
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定）
四角锥 三角锥
二、我国常用的网架结构形式
1、交叉桁架体系（见下图） 两向正交正放网架 两向正交斜放网架 两向斜交斜放网架 三向网架
两向斜交斜放网架
2、四角锥体系（应用最多的是平板式正放 四角锥网架, 主要是因为其造型简单, 便于 设置天窗, 可满足工艺要求, 制造方便。）
(3)经济指标
网架本身是28kg/m 2, 加上屋面的其 它钢构件共约33.3kg/m 2, 甲方工程 结算结果:总用钢量1215t, 总造价 1056万元, 为进行比较曾做过的屋架 方案为62kg/m 2, 总用钢量为2271t, 总造价应为1719万元, 相比较, 网架 约节省38%。
(4)该工程总结
3、特点及存在问题
空间网格结构优点： (1)可以工业化大量 生产。 (2)具有非常自由的建筑造型。(3) 具有施工上的灵活性和快捷性 (4)可以用 小构件构成大空间，因而具有轻型化的 特点。（4）一般为高次超静定结构，局 部损坏，可通过内力重分布调整结构的 受力，不至于成为几何可变体系。
1 用钢量最小 2 满足建筑功能和设备专业要求 3 满足施工安装和场地条件要求 4 结合屋面板的型式，选择结构高度
和网格尺寸等。
六 各类支承条件网架结构选型
1、周边支承的网架结构选型 2、周边支承和点支承相结合网架结构选型 3、多点支承网架结构选型 4、四点支承网架的选型 5、三边支承一边自由的网架结构选型
空间网格结构存在下列问题：(1)存在强 度过剩问题(2)制造精度要求高(3)造价较 高（视具体情况）
4 体系设计需解决的问题
结构形体设计
设计一空间网格结构时，通常要先设定 一个连续体曲面，然后以离散构件置换。
单元及组合
空间网格结构最显著的特征是用重复的 图形形成规则的单元组合。
连接
曲 面 方 案
➢ 为了减小弯矩，也可将周边支座略为缩进， 如图 (c)
图 点支承
➢ 点支承网架受力与钢筋混凝土无梁楼盖相 似。
➢ 为减小跨中正弯矩及挠度，设计时应尽量 带有悬挑，多点支承网架的悬挑长度可取 跨度的1／4～1／3 (图)。
七 网架结构工程实践
1.网架在工业厂房中的应用
（1）概况：长城钢铁厂不锈钢管车间是一 个总面积为3.65万m 2的车间, 横向为4个 等高连跨, 每跨为30m , 总长288m , 分成 四个温度区段, 边列柱距为6m , 中间三列 为12～24m , 每区段上设有两道横向天窗, 每道伸缩缝中设有3t 检修用悬挂吊车和 检修平台, 在每跨中设有一个桥式吊车检 修孔。
第二节 网架结构选型设计
一、网架结构的特点 空间刚度大，整体性和稳定性较好，安
全度也较大 具有良好的抗震性 网架高度小、可减少建筑高度、节约能
源和墙体材料 节约钢材 平面布置灵活，可适应各种建筑平面。 便于吊顶及布置通风等管道。
网架力学特点
空间结构，三维受力 受力机理为（离散化的）梁板结构，承
正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 斜放四角正放抽空四角锥网架
斜放四角锥网架
棋盘形四角锥网架
3、三角锥体系
正三角锥网架 抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架
正三角锥网架
蜂窝三角锥网架
三、网架设计的一般规定
1 网架起拱：不大于短向跨度的1/300 2 容许挠度：不宜超过短向跨度的1/200 3 网架自重：注意节点的重量，大约增加20% 4 杆件设计 材料：Q235,Q345 截面形式:角钢、钢管（无缝，焊接） 杆件容许长细比（压杆、拉杆） 杆件截面最小尺寸（普通型钢不宜小于L45×3
生产工厂化, 有利于保证制造精度和质量。
2温州体育馆网架的设计
(1) 工程概况
温州体育馆是目前浙江省最大的体育馆之一, 也是温州体育中心(包括体育馆、体育场、游
泳馆) 中最早建成的工程。温州体育馆屋盖网 架是网架结构在温州地区的首次应用。温州 体育馆底层为综合娱乐用房, 二层为体育馆。 总建筑面积23166m 2。体育馆平面为正方形, 拥有固定座位4600 余席, 另有活动座位360 席。 比赛观众大厅形状为间等边八边形。工程采 用现浇钢筋混凝土框架结构, 屋面则采用网架 结构。下图为体育馆的内外景。
支承条件对网架选型有直接的影响,要根据 支承情况选择合理的网架形式。对于三边或两 边等支承网架,开口边做适当处理;点支承网架 要适当考虑悬挑边。网架选型时,要根据跨度、 屋面荷载情况、网架是否吊有其它重物选择合 理的网格及网架高度。
周边支承
➢ 周边支承是在网架四周全部或部分边界节点 设置支座(图a，b)，支座可支承在柱顶或圈 梁上，网架受力类似于四边支承板，是常用 的支承方式。
正放四角锥网架
(2)设计中的几点考虑和效果
采用平板式正放四角锥网架结构。 采用12m 柱距 网架上弦分格为3m×3m 由于层面覆盖面积太大(短方向尺120m ) ,
在车间内的亮度必然较差, 仅靠侧窗横向 天窗远不能满足采光要求, 为此在层面 上均匀布置了2.1m ×2.1m 的采光天井.
网架结构水平刚度大, 更能保证下部结构 协同工作, 抗震性能远大于平面结构。
造型新颖、现代化气息强, 完全适应传统 的柱网模式及墙梁、吊车梁等标准构件。
更适于建筑师塑造新型的现代化厂房。
单位面积用钢量低, 比传统屋架做法约少 20%～ 40%。
造型统一, 节点构造可定型, 有利于实现 设计标准化, 提高设计效率和设计质量。
或L56×36×3角钢；薄壁型钢厚度不小于2mm)
四 网架的一般计算方法
1 假设:空间铰节点；荷载作用于节点（静 力等效原则）；铰接刚性支座或弹性支 座
2 计算方法 空间桁架位移法：以位移为未知量建立
节点平衡方程，计算机完成。
五 网架选型设计的思路和方法
网架选型设计原则：满足使用功能；受
力合理；经济
专题三——空间网格结构 选型设计
网架结构 网壳结构
第一节 概述
1、定义：一种空间传力的杆系网格状结构。它 不仅包括铰接体系，也包括刚接体系的结构。 空间网格结构可定义为：组合小型结构单元， 使力流能够均衡地向三向传递；采用大致相同 的格子或尺度较小的单元组成的一种空间结构。
2、分类及发展：空间网格结构可以分为平板型 (网架)和曲面型(网壳)两类。网架一般是双层的， 在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和 双层两种。