网壳建筑结构选型
建筑结构选型-网架结构
集中荷载
施工时不同步提升
2.整体性好，适用性强
可适应的荷载类型
非对称荷载
动荷载 局部超载
地基不均匀沉降
概述
5.易于标准化生产和现场拆装
• 平板网架结构的优点
2.整体性好，适用性强
可适应的荷载类型
3.无水平推或拉力， 支承构造简单
地震荷载
4.平面布置灵活，应 用广泛
可适用圆、扇、方、矩、 多边形平面以及工业、公 共、体育、场馆类建筑
6.设计操作
先定网格数，后定网格尺寸
网架结构主要几何尺寸的确定
• 截面高度
1.截面高度对网架性能的影响
截面高，刚度大，内力小，但腹杆 长度和围护高度大
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
3.与短跨的关系
见下表
5.具体实例
（1）网架截面应高些的情况 A.屋面荷载较大或有悬挂式吊车时 B.采用螺栓球节点时 C.平面为长矩形时 （2）网架截面可小些的情况 A.平面接近方形时 B.有柱帽的点支承时
蜂窝形三角锥最少
抽空三角锥第二少
注：图中为网格、荷载、支承均相同的比较结果。对大跨度建筑， 此四种网架的单位面积用钢量接近。当跨度近百米时，由于刚度 的要求，三向网架和三角锥网架的用钢量反而较前两种的要小
三向网架和三 角锥网架比以 上两种大
网架结构的受力特点及其选型
• 周边支承网架
2.结构选型
B.刚度比较 双向桁架
• 空间网格结构的特点
1.在节点荷载作用下杆件以轴压为
主，材料强度得到充分发挥；
网架
2.各向受力，各杆相互支撑，整体
性较好。
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。
第三节)球网壳结构
第八章
网壳结构
例2：四川省德阳市体育馆，屋盖平面为菱形，屋盖结构 为两向正交斜放网格的双层扭网壳。边长74.87m，网壳 上铺设四棱锥形GRC屋面板，构成了新颖、美观、别具一 格的建筑造型。
第八章
网壳结构
例3：清远市体育馆位于清远市新城区。建筑占地面积6000平 方米，建筑面积11000平方米。该馆屋盖采用大跨度预应力组 合式扭网壳钢结构，结构新颖，外形美观。
第八章
网壳结构
第四节 网壳结构的其它形式及选型
本章学习要点： 1.熟悉网壳结构分类 2.掌握筒网壳网格划分的类型及各自的 受力特性 3.掌握网壳结构的选型原则
中国国家大剧院
清华方案 英国方案
建设部方案 日本方案
第八章
网壳结构
第三节 球网壳结构
右：潍坊艺海大厦屋顶水箱，球体直径10.2m，矢高 9.91m，为单层短程线球壳。 左：北京东城 区少年宫气象 厅，网壳直径 12m，为单层短 程线球壳，网 壳支承在一根 略有高低起伏 的圈梁上
第八章
网壳结构
第三节 球网壳结构 2、双层球网壳 跨度大于40M时，采用双层球网壳比单层球 网壳其稳定性和经济性均优越。 （1）定义：它是由两个同心的单层球网壳通过腹 杆连接而成的，每层球网壳的形成和形式同单 层球网壳。
第八章
网壳结构
第三节 球网壳结构
定义：球网壳是由环向和径向（或斜向）交叉曲线杆系 （或桁架）组成的单层（或双层）球型网壳。 一、球网壳网格的划分 1、单层球面网壳：直径不宜大于60M。根据径向和环向 （或斜向）交叉曲杆件组成的形式不同，有下列形式： A．肋环形网格：只有径向、纬向杆，大部分网格呈四边 形，平面投影似蜘蛛网。 优点：杆件种类少，节 点构造简单（每节点四 根杆件）；适用于中、 小跨度的穹顶。
高层建筑钢结构的网壳结构设计方法
高层建筑钢结构的网壳结构设计方法随着人们对建筑安全性和工程可持续性的要求不断提高，钢结构成为高层建筑中常用的结构形式之一。
而在钢结构中，网壳结构以其独特的形式和优秀的力学性能受到越来越多的关注和应用。
本文将重点介绍高层建筑钢结构的网壳结构设计方法，包括结构形式选择、节点设计、立体网壳和平面网壳的设计方法等。
1. 结构形式选择在进行高层建筑钢结构的网壳结构设计时，首先需要根据建筑物的功能、使用要求和建筑设计理念选择合适的网壳结构形式。
常见的网壳结构形式包括球面网壳、屋面网壳、空间网壳等。
选择合适的结构形式可以同时满足建筑和结构的需求，提高整体的力学性能和美观性。
2. 节点设计节点设计是网壳结构设计中重要的一部分，直接影响整体结构的力学性能和稳定性。
在节点设计中，需要考虑节点的刚度、连接方式和材料性能等因素。
常用的节点形式包括球节点、筋板节点、焊接节点等。
合理的节点设计可以提高网壳结构的整体刚度和连接效果，确保结构的安全性和可靠性。
3. 立体网壳设计方法立体网壳是高层建筑钢结构中常见的一种结构形式，具有较高的稳定性和承载能力。
在进行立体网壳设计时，需考虑整体形态的合理性、荷载传递的路径以及节点连接的紧固方式等。
通过优化设计网格的大小和密度，提高整体结构的强度和刚度，确保结构在承受荷载时的稳定性和安全性。
4. 平面网壳设计方法平面网壳是一种较为常见的网壳结构形式，常用于建筑的屋面和立面。
在进行平面网壳设计时，首先需要确定网壳的几何形状和尺寸。
通过结构分析和优化设计，确定网格结构的大小和排布，合理布置支撑节点和增强部位，以提高整体的承载能力和稳定性。
同时，还需要考虑结构的施工性和制造成本，确保设计方案的实用性和经济性。
5. 增强措施和施工方法为了提高高层建筑钢结构的网壳结构的稳定性和抗震性能，常常需要采取一些增强措施。
例如，在节点处增加加强筋或增大节点连接面积，提高节点的刚度和连接效果。
在整体网壳结构中增加互锁节点或增加网格之间的连接，以提高整体结构的刚性和韧性。
网壳结构简介
a):刚度差，适用于中，小跨度 b):刚度好，适用于大，中跨度
C）：适合大批量生产
e)三向网格型球面网壳
d）双向子午线网格
d):菱形网格，造型美观。刚度 好。网格不均匀；刚度好，大 跨度。例中国科技馆。 e):杆件种类少，受力明确适用 于中，小跨度。例济南动物园 亚热带鸟馆。
日本名古屋网壳穹顶
二、双层球面网壳 双层球壳是由两个同心的单层球面通过腹杆连接而成。各层网格形成与单层网壳 同。
平板组合球面网壳
双曲扁网壳
双曲扁网壳
网壳结构的选型
网壳选型应对建筑使用功能、美学、空间利 用、平面形状与尺寸、荷载的类别与大小、边界 条件、屋面构造、材料、节点体系、制作与施工 方法等作综合考虑。 应考虑以下几个方面： 1、体型应与建筑造型相协调 与周围环境相协调，整体比例适当。当要求 建筑空间大，选用矢高较大的球面或柱面壳；空 间要求小，矢高较小的双曲扁网壳或扭网壳。
三、球网壳结构受力特点： 受力与圆顶相似。网壳的杆件为拉杆或压杆。 节点构造也需承受拉力和压力。球网壳的底座可 设置环梁，可增加结构的刚度。 网壳支座约束增强，内力逐渐均匀，且最大 内力也减小，稳定性提高，因此周边支座以固定 支座为宜。 为使薄膜理论适用，球网壳应沿其边缘设置 连续的支承结构。
扭网壳结构
2、双层筒壳（按几何组成规律分类）：
a)正放四角锥柱面网壳b)正放抽空四角锥柱面源自壳c)斜置正放四角锥柱面网壳
d)三角锥柱面网壳
e)抽空三角锥柱面网壳
双层柱面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系 a)：刚度大，杆件少，最 常用 b)：适用于小跨度，轻屋 面 c)：系将a)斜置 3.三角锥体系 常用d) ， e) 两种
a)肋环型四角锥球面网壳
建筑结构选型11_网壳结构
2013年6月14日星期五
李广军
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11.2.2.2 双层网壳： （2）角锥体系：三角锥、四角锥、六角锥等单元型 式，也可是“抽空角锥”。有双层球面和双层柱面两 种网壳形式。 ①双层球面网壳： 由三角锥构成联方型三角锥球面网壳(图11.10)； 由四角锥构成肋环型四角锥球面网壳(图11.11)。
2013年6月14日星期五
（1）单层柱面网壳形式：单斜杆柱面网壳、双斜 杆柱面网壳、三向网格型柱面网壳。
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李广军
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11.2
网壳的分类
（2）单层球面网壳形状：正方形、梯形、菱形、 三角形和六角形等。
①梯形(肋环型球面网壳)
2013年6月14日星期五
李广军
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11.2
网壳的分类
②菱形(无纬向杆联方型网壳)
2013年6月14日星期五
李广军
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11.2
网壳的分类
②三角形(有纬向杆联方型、施威德勒型)
2013年6月14日星期五
李广军
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11.2
网壳的分类
②三角形(有纬向杆联方型、施威德勒型)
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李广军
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11.2.2.2 双层网壳： （1）交叉桁架体系：球面、柱面。
①双层球面交叉桁架体系：构造简单，参照普通钢桁架设计； ②双层柱面交叉桁架体系分为：两向正交正放网壳、两向正交斜 放网壳、三向网壳。
李广军
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11.2.2.2 双层网壳： （2）角锥体系：三角锥、四角锥、六角锥等单元型 式，也可是“抽空角锥”。有双层球面和双层柱面两 种网壳形式。 ②双层柱面网壳： 由三角锥构成三角锥柱面网壳(图11.12) ；
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建筑结构选型复习资料及试题(有答案)
1、简述简支梁和多跨连接梁的受力和变形特点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结构。
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。
2、桁架结构的受力计算采用了哪些基本假定一、组成桁架结构的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。
二、桁架的杆件和杆件的相连接的节点都是铰接节点。
三、所有外力都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。
3、桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系斜腹杆的布置方向对腹杆受力符号（拉或压）有直接关系。
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，而竖腹杆总是受拉。
4、屋架结构的布置有哪些具体要求一、屋架的跨度：一般以3米为模数二、屋架的间距：宜等间距平行排列，与房屋纵向柱列的间距一致，屋架直接搁置在柱顶三、屋架的支座：当跨度较小时，一般把屋架直接搁置在墙、跺、柱或圈梁上。
当跨度较大时，则应该采取专门的构造措施，以满足屋架端部发生转动的要求。
5、钢筋混凝土刚架在构件转角处为避免受力过大，可采取什么措施在构件转角处，由于弯矩过大，且应力集中，可采取加腋的形式，也可适当的用圆弧过渡。
为了减少材料用量，减轻结构自重，也可采用空腹刚架，其形式有两种：一种是把杆件做成空心截面，另一种是在杆件上留洞。
6、刚架结构的支撑系统起何作用应怎样布置为保证结构的整体稳定性，应在纵向柱之间布置连系梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦横向水平支撑。
柱间支撑和横梁上弦横向水平支撑宜设置在同一开间内。
7、简述拱的支座反力的受力特点一、在竖向荷载作用下，拱脚支座内将产生水平推力二、在竖向荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同竖向荷载作用下所产生的相应于顶铰C截面上的弯矩除以拱的失高三、当结构跨度与荷载条件一定时，拱脚水平推力与拱的失高成反比。
北航14秋《建筑结构选型》在线作业一答案
北航《建筑结构选型》在线作业一
一,单选题
1. 下面哪个不是双曲面网壳常用的形式（）。
A. 筒网壳
B. 有球网壳
C. 扭网壳
D. 扁网壳
?
正确答案：A
2. 对于超静定的双铰拱与无铰拱，基础的沉降与水平位移引起的内力变化主要是（）。
A. 拉应力
B. 压应力
C. 弯矩
D. 扭矩
?
正确答案：C
3. 下列哪项不是网壳结构的常用形式（）。
A. 球面网壳
B. 扭面网壳
C. 陀螺形网壳
D. 柱面网壳
?
正确答案：C
4. 豪式屋架可有：三角形、梯形；其中三角形适用于（）以内的跨度。
A. 15m
B. 18m
C. 20m
D. 30m
?
正确答案：B
5. 下面哪个不是轻型钢屋架常用的结构型式（）。
A. 三角形屋架
B. 三角拱屋架
C. 梯形屋架
D. 梭形屋架
?
正确答案：C。
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国家大剧院
国家大剧院外部为钢结构壳体呈半椭球形，平面投影东西方向长轴长度 为212.20米，南北方向短轴长度为143.64米，建筑物高度为46.285米， 比人民大会堂略低3.32米，基础最深部分达到-32.5米，有10层楼那么高。
国家大剧院是空间双层网壳结构，这一结构更完整，更纯粹。”大剧院的壳体钢 结构总重6750吨，网壳面积3.5万平方米，没有一根立柱支撑，全靠148榀弧型 钢梁承重。
“岭南明珠”体育馆
• “岭南明珠”体育馆位于广东省佛山市禅城区季华五路 （电视塔北侧），毗邻规划中的城市景观轴，占地 22.3km2，总建筑面积约75182m2(其中地下室建筑面积 约23640m2，地上建筑面积约51612m2。项目包括拥有 6000个座位的综合 • 体育馆以及附属体育馆、全民健身广场、地下停车场等。 主体建筑结构体系由一个主馆和两个副馆（训练馆和大众 馆）组成，主体育馆直径为128.4m，建筑高度为35.48m， 地上4层；训练馆和大众馆直径为78.4m，建筑高度约 26.4m。主馆与副馆通过3个穹顶连为一体，优美的圆弧 外形如同一颗熠熠生辉的明珠。作为佛山市的标志性建筑， 该体育馆自2005年建成以来，承担了广东省第12届运动 会的闭幕式及篮球、体操比赛等重大文体活动。
体育馆整个屋面采用连续的穹顶网壳 结构，与以往的穹顶结构不同的是： 引进了斗拱的概念，强调了水平环的 作用。在力学合理性方面，将以往穹 顶结构是拱的旋转体这种考虑方法， 改变为水平环的集结体。穹顶的上半 部为压缩环，下部为张力环，水平环 采用H型钢组成的空间三角形钢桁架， 具有足够刚度，水平环桁架通过层间 立柱和外斜杆，逐层叠加形成一个牢 固的穹顶。层间立柱由H型钢和圆钢 管组成，外斜杆壳体，为一超大空间壳体，东 西长约212m，南北约144m，高 约46m。整个钢壳体由顶环梁、 梁架构成骨架;梁架之间由连杆、 斜撑连接。
国家大剧院的结构特点如下: (l)该壳体为一超大型空间结构，结构体量大。整个结构待壳体完全形成后， 方为稳定的空间结构，所以保证施工阶段的结构稳定至关重要; (2)该壳体为非正椭圆球体，且壳体内外两球面的椭圆方程并不一样，因而 施工中平面、空间定位测量的难度颇大; (3)壳体的主要结构体—梁架(尤其是短轴梁架，侧向厚度仅为60mm)平面 外刚度极差，因而构件的起扳、搬运、起吊难度颇大; (4)梁架呈中心对称辐射状布置，因而每种同类构件最多只有四件，对构件 的制作放样及安装顺序要求颇高。