大跨度柱面网壳结构设计要点
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随着建筑设计和工程技术的不断发展，人们对于建筑结构的要求也越来越高，尤其是在大跨度建筑结构方面。
大跨度建筑结构在建筑领域具有重要的地位，它可以大幅度提升建筑的空间利用率，更好地适应人们对于建筑美学和功能性的需求。
而在大跨度建筑结构中，三心圆柱面网壳结构是一种常见且具有代表性的结构形式。
本文将对大跨度三心圆柱面网壳结构进行探析，包括其设计原理、特点、应用领域以及设计中需要注意的问题。
一、设计原理大跨度三心圆柱面网壳结构是一种由三个圆柱面构成的网壳结构，其设计原理主要包括以下几个方面：1. 变形原理：通过预应力技术将网壳结构表面形成一种受压状态，实现结构的整体变形，以达到承载荷载的目的。
2. 结构原理：通过双曲线和椭圆曲线的交织组合，形成三个圆柱面，使得结构在不同方向上具有较好的承载性能。
3. 稳定原理：通过加固节点、增加支撑等方式，确保结构在施加荷载时能够保持稳定，不发生破坏。
以上设计原理保证了大跨度三心圆柱面网壳结构在承载大荷载、抗风、抗震等方面具有良好的性能，同时也能够满足美学要求，成为一种在大跨度建筑中广泛应用的结构形式。
二、特点1. 大跨度：三心圆柱面网壳结构能够实现大跨度覆盖，使得建筑空间更加宽敞，适用于体育馆、展览馆、火车站等场馆的顶盖结构。
2. 结构轻盈：由于采用双曲线和椭圆曲线的交织组合，结构表面能够形成较为平滑的曲线，使得结构显得轻盈飘逸。
3. 空间美感：三心圆柱面网壳结构在设计时可以根据不同的需求，调整曲线的大小和形状，使得建筑在外观上呈现出优美的造型和流畅的线条感。
4. 施工性能好：三心圆柱面网壳结构相对于其他形式的大跨度结构来说，施工难度较小，可操作性较强，能够满足快速施工的需要。
以上特点使得大跨度三心圆柱面网壳结构在建筑设计中具有很大的优势，得到了广泛的应用和认可。
三、应用领域大跨度三心圆柱面网壳结构由于其设计精巧、承载性能优良、美观实用等特点，在建筑工程中得到了广泛的应用。
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设计要点：1. 设计目标：大跨度柱面网壳结构设计的首要目标是确保结构的安全性和稳定性，同时要满足美观、经济、施工性和可持续性的要求。
2. 结构形式：大跨度柱面网壳结构可采用单层网壳结构或双层网壳结构，具体形式需要根据具体情况进行选择。
3. 结构材料：大跨度柱面网壳结构常用的材料包括钢材、钢筋混凝土、预应力混凝土等。
材料的选择要考虑结构的承载能力、耐久性和经济性。
4. 结构设计：大跨度柱面网壳结构的设计要充分考虑荷载、拟定合理的结构形式、确定结构内力分布、确定结构构件尺寸等。
结构的设计应满足结构工作性能要求，以及相应的规范和标准要求。
5. 荷载计算：大跨度柱面网壳结构的荷载计算包括静态荷载和动态荷载。
静态荷载包括自重荷载、使用荷载（人员、设备、储物等），动态荷载包括风荷载和地震荷载。
荷载计算要根据具体情况进行，并考虑安全系数。
6. 稳定性分析：大跨度柱面网壳结构的稳定性分析是确保结构安全性的重要环节。
稳定性分析包括斜截面稳定性、整体稳定性、局部稳定性等内容。
7. 结构模型和分析：大跨度柱面网壳结构的模型选择和分析方法要根据具体结构形式和要求进行选择。
常用的分析方法包括有限元法、弹性理论分析、弹塑性分析等。
8. 构件连接和支承：大跨度柱面网壳结构的构件连接和支承设计要满足结构的力学性能要求，具有足够的刚度和强度。
常用的连接形式包括焊接、螺栓连接等。
9. 美观设计：大跨度柱面网壳结构在满足安全性和稳定性的前提下，要注重美观设计。
可以采用适当的曲线形状、覆盖材料等方式增加结构的美观性。
10. 施工性考虑：大跨度柱面网壳结构的设计要考虑施工的可行性和便利性，注重结构的预制和安装方式，以及工序的安排等。
11. 经济性考虑：大跨度柱面网壳结构的设计要追求经济性，包括材料的节约、尽量减少结构重量以及施工成本的控制等。
12. 可持续性考虑：大跨度柱面网壳结构的设计要注重可持续性，包括材料的选择、节能设计、环境保护等方面的考虑。
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1. 引言1.1 背景介绍大跨度柱面网壳结构是一种具有特殊设计特点的建筑结构形式，通常用于大跨度空间覆盖或支撑。
这种结构形式在近年来得到广泛应用，其设计和施工技术也在不断进步和完善。
背景介绍这一部分将从其发展历程和应用领域两个方面来介绍大跨度柱面网壳结构的背景。
大跨度柱面网壳结构的发展历程可以追溯到古代建筑时代。
古代建筑师在缺乏现代科学技术的情况下，也创造了一些大跨度柱面网壳结构，如中国古代的古建筑、埃及的金字塔等。
这些古老的结构形式不仅展示了古人的智慧，也启发了我们在现代建筑设计中运用大跨度柱面网壳结构的灵感。
大跨度柱面网壳结构的应用领域越来越广泛。
它不仅可以应用于体育馆、展览馆等大型公共建筑的覆盖，还可以应用于桥梁、地铁站、机场候机楼等建筑的结构支撑。
特别是在地震频发的地区，大跨度柱面网壳结构能够提供更好的抗震性能，保障建筑物和人员的安全。
1.2 研究意义柱面网壳结构是一种充满现代感且具有艺术美感的建筑结构形式，随着建筑技术的不断发展，大跨度柱面网壳结构在现代建筑中得到了广泛的应用。
研究大跨度柱面网壳结构的设计要点具有重要的意义，这些意义主要表现在以下几个方面：1.提高建筑结构的承载能力和稳定性。
大跨度柱面网壳结构的设计要点涉及到结构的布置、连接方式、荷载分配等方面，合理设计可以提高结构的承载能力和稳定性，确保建筑物的安全性。
2.提升建筑的美感和艺术性。
大跨度柱面网壳结构是一种具有现代感和艺术美感的建筑形式，通过精心设计和合理布局，可以使建筑更具美感，提升建筑的文化内涵和品位。
3.促进建筑结构的可持续发展。
研究大跨度柱面网壳结构的设计要点，可以促进建筑结构技术的创新和发展，推动建筑行业向着更加环保、节能、可持续的方向发展，为城市建设和社会发展做出贡献。
4.丰富建筑结构设计的形式和方法。
大跨度柱面网壳结构是一种新颖的建筑形式，研究其设计要点可以为建筑结构设计师提供更多的设计思路和方法，丰富建筑结构设计的形式和方式，推动建筑设计的创新与发展。
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
大跨度三心圆柱面网壳结构是一种新型的建筑结构形式，其具有独特的外形和结构特点，广泛应用于大型体育场馆、展览馆、会议中心等建筑。
本文从结构设计的角度对大跨度三心圆柱面网壳结构进行探析，讨论其结构特点、设计原理以及优缺点等方面的问题。
1. 结构特点
大跨度三心圆柱面网壳结构采用三个相交的球冠形曲面作为基础形式，通过预制的钢结构单元组装而成。
其特点主要包括以下几点：
（1）外形独特：大跨度三心圆柱面网壳结构呈现出复杂而独特的外形，由于钢结构单元之间的相互配合和相交，使得整个结构具有立体感和艺术感。
（2）结构轻量化：大跨度三心圆柱面网壳结构采用钢结构单元组装，整体结构轻量化，相比传统的混凝土结构，具有更轻更薄的特点。
（3）优良的承载性能：大跨度三心圆柱面网壳结构采用球冠形曲面作为基础形式，有利于承受外部荷载和内部压力，具有较高的承载能力。
（4）施工快速简便：大跨度三心圆柱面网壳结构的钢结构单元采用模块化设计，可以在工厂预制，然后现场组装，施工快速简便。
大跨度三心圆柱面网壳结构的缺点主要包括以下几点：
（1）施工技术要求高：大跨度三心圆柱面网壳结构需要在工厂进行精确的预制，然后现场组装，对施工工艺和技术要求较高。
（2）初投资较高：大跨度三心圆柱面网壳结构的初投资较高，需要在设计、制造和施工等多个环节进行综合考虑。
大跨度三心圆柱面网壳结构具有独特的外形和较高的承载能力，是一种具有发展前景和潜力的建筑结构形式。
随着科技的不断进步和工艺的改进，相信其在未来会有更广泛的应用和推广。
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
大跨度三心圆柱面网壳结构设计是一种具有良好抗风、抗震性能和较高空间利用率的结构形式。
本文将从结构形式、力学特性、关键设计参数等方面对其进行探析。
大跨度三心圆柱面网壳结构是由多个内外圆柱面组成，形成了三个中心不重合的圆柱面，每个圆柱面上都布置有一定数量的环形和放射状的支撑构件，构成了复杂的三维空间网格结构。
这种结构形式可以充分利用空间，提供较大的内部空间，适用于航空运输、体育馆、展览馆等大空间场所。
大跨度三心圆柱面网壳结构具有较好的力学特性。
由于采用了三心圆柱面结构，使得结构整体的刚度增大，能够有效地分散并传递荷载。
圆柱面的弧形特性也使得结构具备一定的自重分布能力，在承受大跨度荷载时能够更好地抵抗荷载的集中。
网壳结构的网格单元之间相互连接紧密，具有较大的刚度，能够有效地抵抗地震作用。
大跨度三心圆柱面网壳结构的关键设计参数包括：圆柱面半径、支撑构件的数量和布置方式、材料的选择等。
圆柱面半径的选择会影响到整个结构的大小和整体刚度。
支撑构件的数量和布置方式的合理设计可以使得结构受力均匀，提高结构的稳定性。
材料的选择需要考虑到结构的整体强度和轻量化需求，常见的材料有钢材和混凝土。
还需要考虑到结构的建设、维护和使用成本等因素。
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引言在建筑领域中，三心圆柱面网壳结构是一种常见的结构形式，它具有较大的跨度和较高的承载能力，广泛应用于体育馆、展览馆、会议中心等大空间建筑中。
因其特殊的结构形式和优异的承载性能，大跨度三心圆柱面网壳结构备受设计师和工程师的青睐。
本文将对大跨度三心圆柱面网壳结构的设计进行探析，以期为相关领域的研究提供参考。
一、大跨度三心圆柱面网壳结构的特点1.1 结构形式大跨度三心圆柱面网壳结构是由三个圆心共线的圆弧构成的网壳结构，形成了一个立体的网状结构。
这样的结构形式在结构均布载荷下可以获得优异的承载性能，同时具有较好的空间美学效果。
1.2 承载性能大跨度三心圆柱面网壳结构的承载能力较高，可以有效地支撑大跨度空间，使得建筑内部空间可以得到良好的利用。
这种结构形式非常适合用于悬臂结构和大型穹顶结构。
二、大跨度三心圆柱面网壳结构设计的关键技术2.1 结构分析在大跨度三心圆柱面网壳结构设计中，结构分析是非常重要的一部分。
通过有限元分析等方法，可以对结构进行力学计算和模拟，找出结构强度、刚度和稳定性等参数，为后续的设计提供依据。
2.2 材料选用大跨度三心圆柱面网壳结构所用的材料应具有高强度、轻质和耐腐蚀的特性，如钢结构、铝合金等。
材料的可加工性和成本也需考虑在内。
2.3 节点设计在大跨度三心圆柱面网壳结构中，节点是结构间连接的关键部位，其设计应考虑到结构的整体性和稳定性。
良好的节点设计可以有效地减少结构的应力集中，提高结构的整体刚度。
2.4 施工技术大跨度三心圆柱面网壳结构的施工技术也是关键的设计因素，需要考虑到结构的成型、安装和调整等环节，确保结构的准确性和稳定性。
三、大跨度三心圆柱面网壳结构设计的优化思路3.1 结构形式优化在大跨度三心圆柱面网壳结构的设计中，可以通过优化结构形式，如改变网壳的曲率、加强槽口设计等方式，来提高结构的承载性能和抗风性能。
3.2 材料优化材料的优化是大跨度三心圆柱面网壳结构设计的另一个重要方面，通过选择合适的材料和工艺处理方式，可以降低材料成本，提高结构的耐久性和可靠性。
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1.1 三心圆柱面三心圆柱面是指以三个不同半径的圆为轮廓画出三个相互挤压的圆柱，并使得这三个圆柱相互穿过的一种曲面。
在大跨度结构设计中，三心圆柱面常被用于网壳结构的形成。
1.2 网壳结构网壳结构是一种由薄壁材料构成的连续表面结构，其承载原理类似于一个由弹性线构成的网状结构。
网壳结构能够在各个方向上均匀地分散荷载，并具有轻量、经济、美观的特点。
1.3 大跨度结构大跨度结构是指跨度超过一定范围的建筑结构，通常用于体育馆、会展中心、机场等场所。
大跨度结构设计需要考虑到结构的承载能力、稳定性和美观性等因素，要求设计师在结构设计中进行合理的优化。
综合以上三点，大跨度三心圆柱面网壳结构是将三心圆柱面作为基本形式，通过特定的布置和连接方式构成连续表面的网壳结构，以实现大跨度结构的设计要求。
2.1 结构稳定性高大跨度三心圆柱面网壳结构采用了弧形构件的结构形式，使得整体结构具有较高的稳定性。
通过合理设计曲率，能够有效地减小结构产生的应力，提高结构的稳定性和承载能力。
2.2 结构自重轻大跨度三心圆柱面网壳结构借鉴了自然界中的网状结构，采用了轻量的材料和空间框架结构，使得整体结构的自重得到了有效控制。
在大跨度结构中，轻量化设计是非常重要的，能够有效减小结构的自重，降低建筑成本。
2.3 空间感强大跨度三心圆柱面网壳结构在设计中充分考虑了空间感的营造，通过曲线和曲面的设计，创造出流畅、舒适的空间形态。
这样的结构形式不仅能够提高使用者的舒适感，同时也为建筑增添了一定的美学价值。
2.4 施工难度大虽然大跨度三心圆柱面网壳结构具有良好的承载性能和美观效果，但其施工难度也相对较大。
由于结构的曲线和曲面特点，对材料加工和构件制作的精度要求较高，对施工工艺和方案的设计也较为复杂。
三、实例分析以某大型体育馆项目为例，该项目采用了大跨度三心圆柱面网壳结构，有效地解决了跨度大、自重轻、空间舒适的设计要求。
在该项目中，设计师通过多次方案比选和实验研究，最终确定了三心圆柱面网壳结构，并进行了详细的构件设计和施工工艺的优化。
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、引言大跨度结构是指横跨较大空间的建筑或桥梁结构，其设计与施工都面临着较大的挑战。
三心圆柱面网壳结构是一种常见的大跨度结构形式，具有较高的强度和刚度，同时能够通过合理的结构布局和使用轻质材料来实现结构的重量减轻。
本文对大跨度三心圆柱面网壳结构的设计进行探析，以提供一些设计上的参考和指导。
二、大跨度三心圆柱面网壳的结构形式三心圆柱面网壳结构由三个圆柱面构成，这三个圆柱面的半径分别为R1、R2和R3，半径之间满足关系R1 < R2 < R3。
网壳结构由曲线上的网格构成，网格可以是等边网或者等角网。
整个结构根据需要进行加强，可以在结构中设置横向和纵向的加劲杆，以提高结构的整体强度和刚度。
三、大跨度三心圆柱面网壳的设计要点1. 结构布局：选择合适的半径比例，根据具体的跨度和空间需求确定半径大小。
合理布局三个圆柱面的半径，使得结构的变形和受力均匀分布，同时保证整个结构的稳定性。
2. 网格设计：选择合适的网格形状和大小，一般可以采用等边网或者等角网。
根据结构的应力分布和受力情况，合理分布网壳的单元节点，以减小结构的变形和应力集中。
3. 材料选择：选择适当的轻质材料，如钢材、铝合金等，以减轻结构的自重。
同时要考虑材料的强度和抗风荷载能力，以满足结构的使用要求。
4. 加劲杆设计：合理设置横向和纵向的加劲杆，以提高结构的整体强度和刚度。
加劲杆的位置和数量要根据具体结构的要求来确定，可以通过有限元分析等方法进行优化设计。
5. 节点设计：合理设计节点的连接方式和布置，保证节点的刚度和连接的可靠性。
节点的连接方式可以采用焊接、螺栓连接等方式，具体的设计要满足结构的使用要求和承载能力。
四、大跨度三心圆柱面网壳结构的优势与应用1. 优势：大跨度三心圆柱面网壳结构具有较高的强度和刚度，能够承受大跨度的载荷和风荷载。
由于结构的几何形态和网格的分布特点，使得整个结构在施工过程中具有较好的施工性能和适应性。
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大跨度柱面网壳结构设计要点
袁耀明
(唐钢国际工程技术股份有限公司，河北唐山063000)
[摘要]钢铁企业的露天原料厂很多不符合当今我国的环保要求，所以需要新型的符合环保要求的原 料厂来替代。
由于生产工艺限制，封闭结构必须满足空间大跨的要求，大跨度柱面网壳以其优异的空间大跨 的结构性能，本文将重点阐述该结构形式的优势及设计要点Q
[关键词]大跨度；网壳；空间结构 文章编号:2095 -4085 (2019)03 - 0032 - 01謂年上计
1概述
大跨度柱面网壳结构该结构形式具有三维受力特 点，该结构为超静定结构，如果出现某杆位置失效，大跨度柱面网壳结构可以通过内力的调节，重新达到 稳定，安全度较高。
交汇于节点处的杆件相互支撑，增强了结构的稳定性，也具有一定的抗震能力。
该结 构还有节约材料，安装方便，空间刚度大，适于工业 化生产等优点。
该结构形式是近半个世纪以来应用最 广的一空间结构。
2设计方法
大跨度柱面网壳结构，无论采用哪种节点，荷载 都在节点上，构件内力仅为轴向拉力和压力，由节点 刚度引起的杆件弯矩很小。
按照空间杆系结构进行计 算，杆件之间的连接假定为铰接，忽略节点刚度的影 响和次应力引起的杆件内力变化。
受荷后网格结构位 移很小，属于小挠度范畴，不必考虑因挠度所引起的 结构几何非线性；另外结构设计时钢材处于弹性阶 段，不必考虑材料的非线性，这样大大缩短了结构计 算时间。
传统计算方法分为两类，一类是连续化假定，一 类是离散化假定。
连续化假定已很少采用；离散化假 定也就是通常所说的有限单元法，这种方法首先将结 构离备为各个M元，茬卓元基础上建立卓元节点另和 节点位移之间的基本方程，以及相应的单元刚度矩 阵，然后利用节点平衡条件和位移协调条件建立整体 结构节点荷载和节点位移关系的基本方程，及其相应 的总体刚度矩阵，通过引入边界约束条件求解出节点 位移，再由节点位移计算出杆件内力。
复杂的网架结构杆件数量多，计算量大，需要辅 助设计软件进行计算，目前国内空间结构辅助设计软 件有 3D3S，SFCAD，MST及 SAP2000，其中 3D3S在 建模与模型编辑，荷载添加，构件分析验算，后处 理，节点设计等方面均有独特优势，作为主要的辅助 设计软件，用SAP2000进行校核验算。
3案例分析
以某封闭料场进行案例分析，案例概况：三心圆 柱面网壳由三心圆拟合而成，中部以半径为63m的圆弧进行12等分，每等分3.51m，两边以半径为 31m的圆弧进行11等分，每等分3.485m，大小圆 在相交点相切，为减小水平推力，两小圆弧与基础顶 面正交，网壳厚度为3m，最终模型净跨77m，外包 尺寸83m，矢高为32. 75m。
网壳计算参数：沿网壳面均匀分布的檩条及屋面 板等恒荷载：〇•25kN/m2;活荷载0•5kN/m2;基本 雪压0•4kN/m2;基本风压0•6kN/m2;网壳自重模 型自动计算。
•32•
3D3S开发平台为CAD，建模操作相对灵活，可 以利用CAD命令进行操作，利用线段来拟合三心圆 网壳，然后对几何线段赋予结构属性，如截面尺寸，材料属性等，通过杆件导荷，将面荷载转化成节点荷 载施加到结构模型，最后按照实际支座位置设置边界 约束条件，这样就形成了最终的结构模型，通过设置 求解参数，如抗震设防烈度，地震分组，场地类别，阻尼比等参数，对结构模型进行求解。
最终利用 SAP2000复核3d3s计算结果，通过对比发现结果完 全一^致。
4设计及施工中中应注意的问题
大跨度柱面网壳结构对荷载比较敏感，荷载取值 必须做到尽可能的精准，以恒荷载为例，以往结构设 计中认为恒荷载对结构不利，可适当取大值，以保证 结构安全，但是柱面网壳并非如此，很有可能由于恒 载取值过大，导致在风荷载控制的组合工况下本应拉 压发生转变的杆件没有发生拉压转变，意味着计算过 程中始终处于受拉状态的杆件在实际工作过程中处于 受压状态，这是不安全的。
大跨度柱面网壳结构的抗风设计参数取值主要参 考高层或高耸结构设计规范，由于设计依据少，难以 选取风振系数，这种取值方法还不够完善，风振系数 的选取主要靠经验。
网壳结构的支座通常采用铰接形式。
考虑到支座 不可能存在理想的不动铰支座，也就是说支座在两个 水平方向上是一种弹性支承。
既然是弹性支撑，就涉 及到了弹性支撑的线刚度问题。
由于影响这一支承刚 度很难精准进行计算，那么如何来解决这个支座刚度 为问题的关键。
目前关于这个问题的解决方案就是对 支座支承刚度进行包络设计，通过支承刚度自足够小 到足够大这一包络设计过程，以充分保证结构的安全 可靠。
5结语
该结构形式设过程中计算已经比较成熟，但应注 意施工工况的验算，跟踪计算每一施工步骤的受力状 态变化，避免采用不同的施工方法和施工顺序引发的 工程事故。
参考文献：
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