网壳结构抗震设计方法
支座刚度对网壳结构受力及抗震性能的影响
【 ｙｗｏ ｄ 】ａ ｉ ｈ Ｈ ｓｐ ｏ ｉｎｓ； Ｔ Ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｌｔ ｅｓｅ ；ｕ ｐ ｆｓｆ ｅｓＭＳ Ｃ Ｄ ｔｃ ｌｔ
８ ０ｍ ０ ｍ，柱高 ６ｍ。工程场地抗震设 防烈度 为 ８度 ，设计基本 地震 加速度为 ０ ，设 计地震分组 第一 组 ，场地 类 比 Ｉ类场 ．ｇ ２ Ｉ
地 。屋 面 网壳 模 型见 图 ｌ 。
（）风荷载分 ４个不同角度输入。 ２
１３ 荷载 组合 ．
根据 Ｇ ０ ０ － ２ ０ （ Ｂ ５ ０ ９ ０ １建筑结构荷载规范 》２ ０ （０ ６版） ，本
ｓｒ ｓ ｆｌｔ ｃ ｈ Ｈ ａ ｄ ｔｅ ｅ ｒ ｑ ａ ｅ ｒ ｓｓ ｎ ｅ Ｔ ｅ ａ ｔ ｌ ｅ ｆ ｒ ｏ ａｃ ｌ ｔ ｎ ｆ ａｔ ｅ ｓ ｅｌｉ ｉ ｅ ｅ ｔｓ ｐ ｏ ｔ ｓ ｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｎ ｈ ａ ｔ ｕ ｋ ｅ ｉｔ ｃ ． ｈ ｒ ｃｅ ｐ ｒｏｍｓｓ ｍｅ ｃ ｌｕ ａｉ ｓｏ ｔ ｃ ｈ ｌ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｕ ｐ ￣ ｅ ａｉ ｈ ａ ｉ ｏ ｌ ｉ
工程 采 用 的荷 载组 合 如 下 ：
１３５ ． Ｄ＋０．８Ｌ＋ ８ ９ ０．４Ｗ １２ ＋１４ ．Ｄ ．Ｌ＋０．４Ｗ ８
１２ ＋ ９８ ．Ｄ ０． Ｌ＋１４Ｗ ．
１２ 建模 ．
模 型采用 Ａ ｔＣ Ｄ软件建 立网壳 的三维模 型 ，该仓 库采 ｕｏ Ａ 用双层 网壳 结构 。网壳 采用凯 威特 型网壳 ，节 点形式 为螺 栓 球 ，网壳杆 件单 元为铰支杆件 。支座采用下 弦周边支座。对支
网壳结构
图24 短程线球面网壳
7．两向格子型球面网壳
这种网壳一般采用子午线大圆划分法构成四 边形的球面网格，即用正交的子午线族组成网格， 如图25所示。子午线间的夹角一般都相等，可求 得全等网格，如不等则组成不等网格。
图25 二向格子型球面网壳网格划分
(二)双层球面网壳 主要有交叉桁架系和角锥体系两大类。
2．网壳的厚度
双层柱面网壳的厚度可取跨度的 1/50~1/20；双层球面网壳的厚度一般 可取跨度的1/60~1/30。研究表明，当 双层网壳的厚度在正常范围内时，结构不 会出现整体失稳现象，杆件的应力用得比 较充分，这也是双层网壳比单层网壳经济 的主要原因之一。
3．容许挠度
容许挠度的控制主要是为消除使用过程中 挠度过大对人们视觉和心理上造成的不舒适感， 属正常使用极限状态的内容。
(2)面心划分法
首先将多面体的基本三角形的边以N次等分， 并在划分点上以各边的垂直线相连接，从而构 成了正三角形和直角三角形的网格(图23)。再 将基本三角形各点投影到外接球球面上，连接 这些新的点，即求得短程线型球面网格。
面心法的特点是划分线垂直于基本三角形的边， 划分次数仅限于偶数。由于基本三角形的三条 中线交于面心，故称为面心法。
主要内容
3.1 网壳结构的形式 3.2 网壳结构的设计 3.3 网壳结构的温度应力和装配应力 3.4 网壳结构的抗震计算 3.5 网壳结构的稳定性 3.6 单双层网壳及弦支穹顶
3.1 网壳结构形式
一、网壳的分类
通常有按层数划分、按高斯曲率 划分和按曲面外形划分等三种分类 方法。
1．按层数划分
网壳结构主要有单层网壳、双层网壳和三层 网壳三种。 (如图1所示)
格加斜杆，形成单向斜杆型柱面网壳.
地震作用下网壳结构稳定性分析
地震作用下网壳结构稳定性分析
地震是一种强烈的地质现象，它给建筑物破坏造成严重影响。
因此，在设计网壳结构的时候，稳定性分析是一项重要而必不可少的工作，考虑到地震作用可能对网壳结构的损伤。
网壳结构作为一种新型结构体系，该体系由一系列外形复杂、空间自由度高的单元串联而成。
这种结构是由穿孔板按既定的节点规范组装而成，表面薄板的体积份额较大，穿孔的形状规整，并使用钢筋连接，利用连接效应形成立体位置关系，通过多重依靠实现穿孔板的抗压、抗弯及抗扭效应。
同时，网壳结构的立体复杂程度也给它带来了良好的抗震能力。
在地震作用下，网壳结构的特点也带来良好的抗震性能。
根据相关技术规范，在弹性设计中视网壳结构非线性反应，考虑内力和外力效应及各种构件的耗能释放效应，对这种结构系统进行稳定性分析，裂缝和滑动破坏是在抗震设计中常见的危害因素。
网壳结构的穿孔板也具有较优的抗震性能。
一般情况下，当穿孔板处于比较大的挠度或力的作用下时，由于穿孔铰链的钢斜拉力和相邻板块间的摩擦力，穿孔板的箱口处可能出现断裂或局部折叠。
此外，穿孔板的结构和表面处理有不同的表现：增加结构复杂性，可以提高抗震性能，延缓破坏时间。
同时表面处理可以有效提高穿孔板的物理机械性能，从而提高其韧性，充分释放地震作用造成的损伤。
大规模静力试验和模型试验证明，穿孔板的振动阻尼特性显著改善，这也使得网壳结构在受地震作用时的稳定性由原来的线性变为非线性，从而获得了较优的抗震性能。
抗震设计中常用的结构设计方法以及优缺点
抗震设计中常用的结构设计方法以及优缺点抗震设计是建筑工程领域的一项重要技术，它是为了在地震发生时，减少建筑物的损毁和人员伤亡。
在抗震设计中，结构设计方法是一个关键问题，它直接影响到建筑物的抗震性能。
下面将介绍几种常用的结构设计方法以及它们的优缺点。
1. 框架结构框架结构是一种常见的建筑结构形式，它采用柱、梁、架等单元按照一定的规则组成的。
在抗震设计中，框架结构通常被用来作为建筑物的主体支撑结构。
框架结构抗震性能好，能够有效减少建筑物在地震中的破坏程度。
然而，框架结构也有它的缺点，比如容易出现局部塌陷、刚度分布不均等问题。
2. 剪力墙结构剪力墙结构是一种相对成熟的抗震性能比较好的结构形式，它能够将建筑物整体刚性提高，从而有效减少建筑物在地震中的受力和破坏程度。
剪力墙结构也是建筑物中比较常见的结构形式。
但是，剪力墙也有它的缺点，比如它会造成非常大的刚度反应，从而影响建筑物的使用效率。
3. 钢结构钢结构是一种较为新颖的结构设计方法，它具有优良的抗震性能，能够有效提高建筑物的抗震性能。
钢结构的另一个优点是制造过程较为简单、容易精确控制尺寸等特点，因此在一些特殊场合中，钢结构也得到了广泛应用。
但是，钢结构也存在着一些缺点，比如它的造价相对一般的混凝土结构来说更高，而且在火灾或小规模爆炸等事故中，钢结构的抗灾能力相对较差。
4. 预应力混凝土结构预应力混凝土结构是一种将混凝土在施工前进行预应力处理，以提高强度和抗震性能的方法。
预应力混凝土结构具有重量轻、刚度高等优点，因此在高层建筑和大型桥梁的建造过程中，得到了广泛应用。
但是，预应力混凝土结构的存在一定的风险，一旦预应力混凝土失效，建筑物的整体安全性将会严重受到威胁。
以上是几种常用的结构设计方法以及它们的优缺点，当然还有其他的方法，比如悬挂链条结构、网壳结构等，在不同的场合下，也可以被考虑使用。
在进行抗震设计时，需要根据具体情况，选择合适的设计方案，以达到最佳的抗震效果。
鸟巢的抗震原理是啥
鸟巢的抗震原理是啥
好的,我将详细讲解北京国家体育场鸟巢的抗震设计原理:
1. 鸟巢的主体结构采用了独特的钢结构网壳设计,这种网壳结构具有良好的整体抗震性能。
2. 钢结构网壳可类比蜘蛛网,其网状体系具有较强的整体稳定性和冗余度,能够
有效抵御地震的多向作用。
3. 网壳结构采用模块化设计和建造,每个模块之间用钢节点连接,既保证整体工
作也允许微小移动,增强变形能力。
4. 钢结构材料具有良好的抗拉性能,而钢结构网壳抗震主要依靠结构整体抗拉能力。
5. 网壳的钢管截面采用椭圆形管段,这种截面形态抗扭强度优异,有利于增强抗
震稳定性。
6. 鸟巢的钢结构采用了轻型高强钢材,这种高强韧钢材料进一步提升了抗震性能。
7. 结构基础采用了大直径桩基础,保证了悬臂结构的整体稳定性。
8. 设置了层层震隔装置,包括橡胶支座、制震器等,以过滤地震能量。
9. 采用了先进的有限元分析方法,对各种情况进行计算模拟,优化了抗震结构方案。
10. 经过高强度的“抗震表演测试”,验证了鸟巢设计的抗震效果。
综上所述,这些都是鸟巢优异抗震性能的设计原理和手段。
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析一、引言大跨度网壳结构是一种具有较高抗风、抗震性能的结构形式，广泛应用于建筑、桥梁和体育场馆等领域。
三心圆柱面网壳结构是大跨度网壳结构中的一种重要形式，其设计和构造需要充分考虑结构力学和材料工程的相关知识。
本文将从结构设计的角度进行对大跨度三心圆柱面网壳结构的探析，旨在为相关领域的研究者和从业人员提供参考和指导。
二、大跨度三心圆柱面网壳结构的特点1. 大跨度大跨度三心圆柱面网壳结构一般指的是跨度在100米以上的结构形式，具有较大的空间覆盖范围和较高的空间利用率。
在大型建筑和体育场馆中，大跨度结构能够提供更加宽敞的室内空间，满足不同活动和使用的需求。
2. 三心圆柱面形三心圆柱面是指以同一轴线为对称轴，同时具有三个中心的圆柱面，其形态复杂而独特。
在网壳结构中，三心圆柱面形的选择能够有效地分散结构的受力，提高结构的稳定性和承载能力。
3. 网壳结构网壳结构是一种以曲面为支撑面的结构形式，具有较强的自重分布和受力均衡能力。
在大跨度建筑中，网壳结构能够有效地减小结构的自重，并提高结构的抗风、抗震性能。
1. 结构稳定性大跨度网壳结构在设计中需要充分考虑结构的稳定性，采用合适的曲线形状和结构节点布置方式，提高结构的整体稳定性。
对于大跨度结构的自重和外部载荷需要进行充分的计算和分析，确保结构在使用期间能够保持稳定。
2. 结构承载能力大跨度网壳结构的承载能力是设计中需要重点考虑的问题，需要根据结构的实际使用情况和荷载标准进行合理的设计和计算。
在结构的材料选择和截面设计上，需要考虑结构的受压和受拉性能，确保整体结构能够满足使用要求。
3. 施工可行性大跨度网壳结构的施工是一个复杂的过程，需要充分考虑结构的曲线形状和节点连接方式，确保结构的施工可行性。
在实际施工中，需要采用合理的施工工艺和技术，有效地控制结构的质量和安全。
以某大型体育馆为例，该体育馆采用了三心圆柱面网壳结构，跨度达到了150米以上。
网壳结构案例简单分析
网壳结构案例简单分析网壳结构是一种由连续曲面构成的结构形式，具有稳定性好、强度高、质量轻等优点，广泛应用于建筑、桥梁、体育场馆等工程领域。
下面以建筑领域的网壳结构案例为例进行简单分析。
案例一：深圳大运中心体育馆深圳大运中心体育馆是一座综合性体育馆，采用大跨度、大空间的网壳结构设计。
该体育馆的外形呈现出流线型的造型，整个建筑结构由一个由流线型钢结构和玻璃幕墙组成的半流线型壳体组成。
该体育馆采用了双壳结构设计，内外两层网壳之间通过钢柱连接，形成了稳定的整体结构。
内层网壳主要承担荷载，外层则起到防水、保温和装饰等作用。
该体育馆的网壳结构设计突破了传统结构的限制，实现了大跨度、大空间的结构需求。
网壳结构的采用使得整个建筑结构极为轻盈，给人以开放、流畅的感觉。
同时，网壳结构的外观造型独特，成为该体育馆的标志性建筑，增加了城市的地标性与艺术性。
案例二：中国花卉博览会花卉大厅中国花卉博览会花卉大厅是一座专门展示各种花卉的建筑，采用了网壳结构设计。
该建筑呈现出一个半球形的外形，内部采用由钢桁架支撑的网壳结构。
网壳结构的内侧覆盖着透明的玻璃幕墙，使得室内充满了自然光线，为花卉的生长提供了良好的环境。
网壳结构的外侧则由彩虹色的层叠板构成，形成了美观的外观。
该花卉大厅的网壳结构设计实现了自由曲面的建筑形式，使得内部空间显得开放、明亮。
网壳结构的采用使得整个建筑更加美观、轻盈。
室内外环境的统一，使得花卉展示更加生动。
同时，该建筑的网壳结构还具有良好的承载能力，可以抵御自然灾害。
网壳结构能够通过合理的网格分布来均匀承受荷载，增强结构的稳定性和抗震性能。
此外，网壳结构还具有易于施工、周期短、成本低等优点。
因此，在很多需要大跨度、大空间的建筑领域，网壳结构都得到了广泛应用。
总的来说，网壳结构的优点包括稳定性好、强度高、质量轻、施工周期短等。
通过以上两个案例的分析可以看出，网壳结构在建筑领域中具有很高的适用性，并且能够创造出独特的建筑形式和美观的外观。
网壳的计算
网壳规程规定：单层网壳应采用刚节点，双层网 壳应采用铰节点。
（6）荷载分布：
大跨网壳结构自重较轻，恒载相对较小，雪荷载等 非对称荷载是导致网壳结构失稳的主要因素之一。
（7）边界条件：
边界条件不仅影响稳定承载力，也会影响失稳模态。
边界条件包括支承的数量，支承的约束方向及支承 的约束刚度。
影响网壳结构稳定性的主要因素包括：
（1）非线性效应：壳体结构主要通过薄膜内力承载外 荷载，网壳失稳前处于薄膜应力和薄膜变位状态，失 稳后失稳部位的网壳由原来的弹性变形转变为极大的 几何变位，由薄膜应力转变为弯曲应力状态。
几何非线性影响十分显著，同时材料非线性应力也 会影响网壳结构的稳定性。
两种非线性效应的影响程度：与结构形式和结构跨 度有关。
网壳结构的初始缺陷主要指节点的几何位置偏差。
（3）曲面形状：
平坦的曲面容易引起失稳。
双曲线型的曲面优于单曲，负高斯曲率的双面抛物 面稳定性更好。
网壳规程要求：对单层球面网壳，圆柱面网壳和椭 圆抛物面网壳以及厚度较小的双层网壳进行稳定性验算； 对双曲面网壳可不考虑稳定问题。
（4）结构刚度：
与结构形状、结构拓扑、网格密度、杆件的截面特 性和材料特性等多种因素有关。
缺陷敏感性： 假设两个结构有相同的临界荷载和初始缺陷，缺陷敏 感性结构，临界荷载降得多。
粗线——理想结构；
细线——有缺陷结构。
缺陷敏感性结构， 临界荷载降得多。
缺陷不敏感结构， 临界荷载降得少。
二 计算方法：
(1) 连续化理论(“拟壳法”)： 通过刚度等代将网壳转化为连续壳体结构，用弹性
薄壳理论求壳体的位移和内力解析解，再折算出网壳杆 件的内力。
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网壳结构抗震设计方法探讨
【摘要】众所周知，网壳结构的应用日益广泛。
目前有关网壳结构的静力稳定问题已经得到系统解决，而针对其抗震性能的研究还不够，网壳结构抗震性能不同于传统多高层结构和网架结构形式，因此,如何对大跨空间结构进行抗震设计，是工程实践中急待解决的问题，本文在大量数值分析的基础上,针对网壳结构地震作用下的响应规律进行系统研究，在理论分析和试验研究的基础上，总结网壳结构的倒塌及破坏机理，提出网壳结构动力破坏新概念以及适用于网壳结构的抗震设计方法。
【关键字】网壳结构，抗震，设计方法
中图分类号：u452.2+8 文献标识码：a 文章编号：
前言
地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害，能够造成人员伤亡和社会物质财富的巨大损失，对社会生活和地区经济发展有着广泛而深远的影响。
为减轻地震所造成的生命与财产损失，人类与之进行了长期不懈的斗争，虽然科学技术和工程技术的突飞猛进，地震工程的理论和实践得到了很大发展，但是，就近20余年来说，全球发生的许多大地震，仍然造成大量严重的工程破坏和惨重的生命财产损失。
例如1976年我国的唐山地震、1994年美国的northridge 地震、1995年日本的阪神地震及1999年台湾的集集地震。
随着城市现代化和经济的高度发展，地震所造成的损失，平均每几十年翻一番。
因此，了解地震灾害的特点，采取正确的对策，方能保证防
震减灾收到实效。
鉴于地震预报和地震转移分散均不能很好的实现，因此，工程抗震成为目前最有效、’最根本的措施，建筑结构的抗震设计也成为当前最被关注的课题之一。
常见的建筑结构防震措施
目前，用于建筑结构防御地震的措施主要有:传统的抗震设计、结构控制理论(如减震、隔震等)。
传统的抗震设计是适当增加结构的刚度，以抵抗地震作用，或合理布置结构的刚度，使结构部件在地震时不同步地进入非弹性状态，具有较大的延性，消耗地震能量。
上述方法存在以下缺陷:
安全性难以保证。
当突发地震超出设防烈度时，房屋会严重破坏
适应性有限制。
当地震发生时，虽然结构本身的破坏可以控制，但是房屋内的重要设备可能会遭到破坏
经济性欠佳。
它通过增大构件断面，加大配筋来抵抗地震。
断面越大，刚度越大，地震作用也越大，所需断面及配筋也越大。
如此恶性循环，大大提高了建筑造价，并且随着设防烈度的提高，造价也急剧增加，通过增加结构刚度来抵御地震作用，其材料用量大，不经济。
一种主动的抗震策略是对结构施加控制系统，由控制系统和结构共同抵御地震作用，尽可能减轻对结构自身的损伤。
这种主动策略也就是结构振动控制对于网壳结构进行振动控制是保证结
构安全、减小地展灾容损失的一种重要途径。
三．网壳结构的广泛应用
网壳结构是一种曲面形结构，是大跨度空间结构中一种举足轻重的主要结构形式。
网壳结构具有一系列突出的优点，大体可以归纳如下：
1、网壳结构兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理。
2、网壳结构的刚度大、跨越能力强，在跨度超过100m的结构中仍有大量的应用。
3、网壳结构可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工厂预制；而且现场安装简便，不需要大型的机具设备，因而综合技术经济指标较好。
4、网壳结构的设计分析可以借助于通用有限元计算程序和计算机辅助设计软件，不会有多大难度。
5、网壳结构造型丰富多彩，不论是建筑平面，还是空间曲面外形，都可以根据创作要求任意选取。
正是因为以上这些优点，近几十年来，网壳结构在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、干煤棚等公共建筑中得到了广泛应用，尤其是近十年，我国的网壳结构向着跨度更大、体系更复杂、设备更昂贵的方向发展，这些建筑结构新颖、规模宏大，往往成为一个城市或国家的标志性建筑，并为世人瞩目。
四．网壳结构的特点
经以上网壳自振特性分析可知，与一般传统结构动力特征不同，网壳结构频率与振型具有以下特点:
1、网壳结构自振频率密集
单层球面网壳、柱面网壳的自振频率均非常密集，单层球面网壳还有数个周期相同的振型，这是由于结构有多个对称轴所致。
由于频率密集，在网壳地震响应计算时应考虑各振型间的相关性。
在用振型分解反应谱法进行动力分析时，若仍采用平方开方公式进行振型祸合则导致误差较大。
2、网壳以水平振型为主，第一振型一般为水平振型
网壳振型呈现水平振型与竖向振型参差出现，水平振型较多，一般网壳结构第一振型均为水平振型。
这是由于网壳结构起拱后，其竖向刚度增大而水平刚度减弱的缘故。
3、地震响应贡献较大的振型出现较晚
一般框架动力计算可选前几个振型效应进行组合，即可满足使用精确度。
而经过对网壳振型分析，网壳结构第一振型均为反对称振型，对地震响应贡献较大的对称振型出现较晚，所以采用振型分解法计算网壳地震响应时，不能仅取前几个振型，至少应选取前20阶振型进行组合，否则计算结果不安全。
对复杂大跨度网壳，还需取超过20个振型响应进行组合。
五．网壳结构的形式与分类
油罐罐顶网壳招标有两种结构，分别为三角形结构和子午线结构。
为了便于更好地选择满足现场及工期需要的投标单位，现对两种结构网壳进行如下比。
1、两种结构特点
（一）子午线式网壳结构
（1）工艺特点
子午线网壳主体由球面上分别以x轴及以z轴为旋转轴的两组子午线相交而成。
网壳杆件全部采用不等边角钢。
两组子午线网杆间采用搭接，搭接面采用连续满角焊；单根子午线的连接采用对接，须保证对接接头全焊透和全熔合以保证焊接质量。
锥板是网壳的沿边构件，采用加厚钢板与罐壁顶板成20～30。
角度焊接，将罐壁与罐顶连成整体。
每道网杆的两端采用垫板及连接板将网杆与罐壁及边环梁连成一体；连接件采用钢板组焊而成。
结构形式如图1所示。
图1：子午线网壳结构形式
（2）边节点及上、下网杆安装
照给出的各边节点的弧长值，在罐壁上作各边节点垂线长度为500mm，再用水准仪找出x、z轴水平基准面，与等分垂线交成十字线，十字中点就是连接件的交点位置，然后分别将a、b、c、d各连接件按编号点焊在位置上，同时检查通过中心的两只连接件是否完全一样。
拼接x方向的第一根长网杆，且按焊接要求焊接完成。
装x方向的第一根网杆着落在中间n根支撑杆上，测量各节点的y值应为该节点的y+dy值，差值允许±8ram，n根都测量合格后，网杆两端再边节点与罐壁板分段焊接。
然后分别x方向第二根、第三根以z轴为对称，两边安装；然后安装z轴方向的第一根长网杆，节点1与x方向的长网杆节点l
重合，依次的节点位置必须重合点焊固定，两端点也与边节点连接件点焊固定，分别用同样的方法，以x轴线为对称轴线两边对称安装点焊。
（二）三角形式网壳结构
（1）结构特点
三角形式网壳结构由长度相同的网杆承插组成三角形，三角形之间同样采用承插形式连接，网杆材料采用工字／槽钢等结构型钢，安装时从外向里逐罔进行安装，组装完毕后将最外侧与边梁连接进行焊接固定。
结构形式如图2所示。
图2：三角形网壳结构形式
（2）现场安装
组装工作在搭建的脚手架上进行，脚手架必须牢固可靠，即保证安全，又要便于组装操作。
由于节点种类多，为便于安装定位，按安装标记线组装。
安装标记线是所在节点的球面切线，。