网壳结构建筑
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网壳结构
图23 面心划分法
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.
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.
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。
网壳结构专项施工方案
网壳结构专项施工方案一、项目概况本项目为网壳结构施工方案。
网壳结构是一种新型的建筑结构形式，通过钢结构和网架结构相结合，形成一个充满风格感的建筑体。
本项目需要施工的网壳结构位于市的体育场馆中，总面积为XXX平方米。
二、施工前准备工作1、召开施工前的动员会议，明确施工目标和要求。
2、编制详细的施工方案和施工计划。
3、组织人员进行安全培训和技术交流，确保施工人员具备相应的技术能力。
4、准备所需的施工机械、设备和工具等。
三、施工流程1、材料准备（1）购买所需的钢结构材料、网框材料和其他辅助材料。
（2）对材料进行验收，并做好材料的标识和存放工作。
2、现场准备（1）在施工场地进行场地勘测和测量，确定施工基准点和施工位置。
（2）清理施工场地，确保施工区域干净整洁。
（3）搭建安全围挡和施工平台，确保施工人员的安全。
3、基础施工（1）在施工基准点处进行基础的开挖和浇筑工作。
（2）进行基础验收，并确保基础的质量和稳定性。
4、钢结构施工（1）根据设计图纸进行钢结构的制作和加工工作。
（2）对钢结构进行安装和焊接，确保结构的稳固和牢固。
（3）进行钢结构的防腐处理和防火处理，确保结构的使用寿命和安全性。
5、网架结构施工（1）根据设计图纸进行网架结构的制作和加工工作。
（2）对网架进行安装和焊接，确保结构的稳固和牢固。
（3）进行网架的防腐处理和防火处理，确保结构的使用寿命和安全性。
6、完成施工（1）进行施工的检验和验收工作，确保施工质量达到相关要求。
（2）对施工过程中出现的问题进行整改和处理，确保整个施工过程的顺利进行。
（3）进行最后的清理工作，保持施工场地的干净整洁。
四、施工安全管理1、制定施工安全管理手册，对施工过程中的各项安全措施进行详细规定。
2、进行施工现场安全排查，消除安全隐患。
3、施工人员必须戴好安全帽、安全鞋和其他必要的个人防护用品。
4、对施工人员进行安全教育和培训，提高施工人员的安全意识。
5、安排专人负责施工现场的安全工作，确保施工过程的安全性。
唐山120米跨网壳建筑结构图
D=球直径0.35D0.35D18顶 板%%c76X3.5-D150X60.35D0.35D网架支座节点M36螺拴与过渡板塞焊(%%c40孔)(%%c50孔)808080808080160807080807015070350H=290-0.36D0.36DR=0.5DH=290-0.36D0.36D454545451501500.35D0.35D过 渡 板底 板 肋 板垫 板3030(%%c40孔)垫 板-90X90X20过 渡 板-320X320X30(%%c50孔)底 板 -300X300X30-HX300X20肋 板球预热150%%d-200%%d后施焊。3．钢板与钢板焊接采用E43系列焊条。4．为保证螺栓球与立板尺寸和角度的准确性,要使用专用定位架夹具。1．螺栓球与钢板焊缝为三级焊缝。加工说明：2．螺栓球与钢板焊接采用E43系列焊条并且将螺栓球5．支座钢板材料为Q235B。6．零件7（M36螺栓）材料为Q235B。-D69X6钢管D76X3.5螺栓M20X45支托示意图网架支座详图40.650300(250)30300.36DB=240-0.36D20020括号内数字用于山墙处(由室内地面算起)(由室内地面算起)0.300罩棚外侧水平支座当支座定位后，垫板用hf=16mm的四面围焊缝与底板焊接固定。(B=190-0.36D)1010B=240-0.36D(B=190-0.36D)一道云铁环氧中间漆，干漆膜厚度为50μm，最后再涂一道氯磺化聚乙烯 上弦积灰荷载 0.10KN/m28．.本结构设计使用年限为50年,结构安全等级为二级. 上弦层面荷载： 0.50kN/m2为40μm。安装前再涂一道环氧富锌防锈底漆，干漆膜厚度为30μm，涂九、 网架防腐要求：网架零部件抛丸除锈达2.5级后涂一道环氧富锌防锈底漆，干漆膜厚度10. 《天津市空间网格结构技术规程》DB29-140-2005；.12
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)
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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)
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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
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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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) ；
2013年6月14日星期五
3_7大跨屋盖结构-网壳
网壳的设计及计算
网壳的内力分析
网壳是一个准柔性的高次超静定结构 目前网壳计算主要是考虑几何非线性的有限单 元法 考虑与不考虑几何非线性的有限单元法的区别 在于前者考虑网壳变形对内力的影响
网壳的稳定性 网壳的稳定性计算可采用非线性有限单元 法，取结构刚度矩阵的行列式之值等于零 作为确定临界荷载的准则，即： det[K]=0 刚度矩阵[K]应包含所有的非线性因素， 使 det[K]=0的荷载即为临界荷载{P}cr 。 注意： 在设计工作中需要引进临界荷载的折减系数 不同的网壳不能用相同的折减系数
网壳类别 压杆 200 150
表 3-11
拉杆 静荷载 300 300 动荷载 250 250
双层网壳
单层网壳
网壳杆件及节点设计 网壳杆件的计算长度和容许长细比可按表（3-9） ~（3-11）采用。
单层网壳杆件计算长度 表3-9
壳体平面内
壳体平面外
0.9L
L
双层网壳杆件计算长度
连接形式
螺栓球点 弦杆 l
表3-10
腹杆
支座腹杆 l 其他腹杆 l
焊接球结点
板节点
0.9l
l
0.9l
l
0.9l
0.9lห้องสมุดไป่ตู้
网壳杆件容许长细比
3.7
网
壳
3.7.1网壳结构形式 网壳按组成层数分为单层网壳（图3.54）和双 层网壳（图3.55）
图3.54 单层柱面网壳
图3.55 双层柱面网壳
按曲面外形分类则有 球面网架（图3.56） 柱面网壳（图3.54）
图3.56 单层球面网壳
日本名古屋网壳穹顶
双曲扁网壳（图3.57）
网壳建筑结构选型
一丶国家大剧院 二丶“岭南明珠”体 育馆
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
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。
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– 古代的人类通过详细观察, 发现自然界中存在大量受力 特性良好、形式简洁美观的天然空间结构, 如蛋壳、蜂 窝、鸟类的头颅、肥皂泡、山洞等。
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。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 1994年建成的第43届世乒赛天津体育中心体育馆双层 球型网壳跨度(直径)I08m，覆盖跨度(直径)135m，为 我国跨度最大的球面网壳结构。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 中国国家大剧院采用双层椭球形空腹网壳结构，东西 跨度212.24m，南北跨度143.64m，弯顶标高46.29m 。
网壳结构建筑
天津博物馆
网壳结构的组成及特点·网壳结构的支撑
• 网壳结构的支撑
–网壳结构的支撑有很多种类型，根据支撑的体系可以 大概分为混凝土柱支撑、混凝土框架体系支撑、悬索 结构支撑、网壳支撑、拱结构支撑等等。
– 李渡体育中心位于重庆直辖市涪陵区，采用“两馆一 场”（体育馆、游泳馆和体育场）的设计布局。其中 游泳馆屋顶的凹网壳和凸网壳采用混凝土框架支撑， 而体育馆的观众部分的屋顶则采用悬索支撑。
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点
• 网壳的定义
– 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。
网壳结构建筑
网壳结构的引出
–中世纪,木材成为穹顶结构的主要覆盖材料; 到19 世纪, 铁的应用为穹顶的发展开创了一个新纪元, 使覆盖大跨 度建筑物成为可能。
– 近代, 钢筋混凝土结构理论的出现及应用使穹顶的厚度 大大降低, 薄壳穹顶受到人们的极大关注, 从而开辟了结 构工程新领域。 1922 年在德国耶拿建造了 土木工程史上第一座钢筋混 凝土薄壳结构----耶拿天文 馆, 其净跨为25m, 顶厚为 60. 3mm, 厚跨比大约为1/ 400.
网壳结构建筑
网壳结构的引出·网壳结构的诞生
– 公认的穹顶结构之父德国工程师施威德勒对穹顶网壳的 诞生与发展起了关键性的作用, 他在薄壳穹顶的基础上 提出了一种新的构造型式, 即把穹顶壳面划分为经向的 肋和纬向的水平环线, 并连接在一起, 而且在每个梯形网 格内再用斜杆分成两个或四个三角形, 这样穹顶表面的 内力分布会更加均匀, 结构自身重量也会进一步降低, 从 而可跨越更大空间。这样的穹顶结构实际上已是真正的 网壳结构, 即沿某种曲面有规律的布置大致相同的网格 或尺寸较小的单元, 从而组成空间杆系结。
外界的力
外界的力
组成网格 短杆件
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点
• 网壳结构的特点
–兼有平板网架结构和薄壳结构的优点 –构造和施工方法简单 –造型优美，受力合理
惠州市体育馆
网壳结构建筑 哈尔滨工业大学逸夫楼体育馆
网壳结构的组成及特点
• 天津博物馆
– 天津博物馆占地面积约 3万平方米，共分为三 层，从外面看建筑设计 整体就像一只正在展翅 高飞的天鹅。据介绍， 天津博物馆是天津市规 模最大、种类最为齐全 的博物馆，也将是天津 市文物精品的大荟萃。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 作为有影响的我国第一幢大跨度网壳结构是天津人民 体育馆屋盖，采用带拉杆的联方型圆柱面网壳，平面 尺寸为52mx68m，矢高为8.7m，用钢指标为45kg/时， 该网壳1956年建成，1973年因失火而重建。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 到目前为止，据不完全统计，我国已建成各类 网壳结构工程100多幢，其中80%是近20年兴建的。 1989年建成的北京奥林匹克体育中心体育馆，平面尺 寸70mx83.2m，采用人字形截双层圆柱面斜拉网壳， 为目前国内跨度最大的筒状网壳结构;
现代建筑体系调研
大跨度结构——网壳结构
网壳结构建筑
山东建筑大学·建筑成规学院·建筑技术科学方向 李家男
目录
网壳结构的引出
中国网壳结构的发展
网壳结构的组成及特点
网壳结构的形式
网壳结构的实例
参考书目
网壳结构建筑
网壳结构的引出
网壳结构建筑
网壳结构的引出
• 网壳结构的雏形---穹顶结构
– 在人类社会的发展历程中, 大跨度空间结构常常是建筑 人员追求的梦想和目标。其中, 网壳结构的发展经历了 一个漫长的历史演变过程。
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点·网壳结构的支撑
李渡体网育壳结中构心建筑
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。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 1994年建成的第43届世乒赛天津体育中心体育馆双层 球型网壳跨度(直径)I08m，覆盖跨度(直径)135m，为 我国跨度最大的球面网壳结构。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 中国国家大剧院采用双层椭球形空腹网壳结构，东西 跨度212.24m，南北跨度143.64m，弯顶标高46.29m 。
网壳结构建筑
天津博物馆
网壳结构的组成及特点·网壳结构的支撑
• 网壳结构的支撑
–网壳结构的支撑有很多种类型，根据支撑的体系可以 大概分为混凝土柱支撑、混凝土框架体系支撑、悬索 结构支撑、网壳支撑、拱结构支撑等等。
– 李渡体育中心位于重庆直辖市涪陵区，采用“两馆一 场”（体育馆、游泳馆和体育场）的设计布局。其中 游泳馆屋顶的凹网壳和凸网壳采用混凝土框架支撑， 而体育馆的观众部分的屋顶则采用悬索支撑。
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点
• 网壳的定义
– 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。
网壳结构建筑
网壳结构的引出
–中世纪,木材成为穹顶结构的主要覆盖材料; 到19 世纪, 铁的应用为穹顶的发展开创了一个新纪元, 使覆盖大跨 度建筑物成为可能。
– 近代, 钢筋混凝土结构理论的出现及应用使穹顶的厚度 大大降低, 薄壳穹顶受到人们的极大关注, 从而开辟了结 构工程新领域。 1922 年在德国耶拿建造了 土木工程史上第一座钢筋混 凝土薄壳结构----耶拿天文 馆, 其净跨为25m, 顶厚为 60. 3mm, 厚跨比大约为1/ 400.
网壳结构建筑
网壳结构的引出·网壳结构的诞生
– 公认的穹顶结构之父德国工程师施威德勒对穹顶网壳的 诞生与发展起了关键性的作用, 他在薄壳穹顶的基础上 提出了一种新的构造型式, 即把穹顶壳面划分为经向的 肋和纬向的水平环线, 并连接在一起, 而且在每个梯形网 格内再用斜杆分成两个或四个三角形, 这样穹顶表面的 内力分布会更加均匀, 结构自身重量也会进一步降低, 从 而可跨越更大空间。这样的穹顶结构实际上已是真正的 网壳结构, 即沿某种曲面有规律的布置大致相同的网格 或尺寸较小的单元, 从而组成空间杆系结。
外界的力
外界的力
组成网格 短杆件
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点
• 网壳结构的特点
–兼有平板网架结构和薄壳结构的优点 –构造和施工方法简单 –造型优美，受力合理
惠州市体育馆
网壳结构建筑 哈尔滨工业大学逸夫楼体育馆
网壳结构的组成及特点
• 天津博物馆
– 天津博物馆占地面积约 3万平方米，共分为三 层，从外面看建筑设计 整体就像一只正在展翅 高飞的天鹅。据介绍， 天津博物馆是天津市规 模最大、种类最为齐全 的博物馆，也将是天津 市文物精品的大荟萃。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 作为有影响的我国第一幢大跨度网壳结构是天津人民 体育馆屋盖，采用带拉杆的联方型圆柱面网壳，平面 尺寸为52mx68m，矢高为8.7m，用钢指标为45kg/时， 该网壳1956年建成，1973年因失火而重建。
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中国网壳结构的发展
– 到目前为止，据不完全统计，我国已建成各类 网壳结构工程100多幢，其中80%是近20年兴建的。 1989年建成的北京奥林匹克体育中心体育馆，平面尺 寸70mx83.2m，采用人字形截双层圆柱面斜拉网壳， 为目前国内跨度最大的筒状网壳结构;
现代建筑体系调研
大跨度结构——网壳结构
网壳结构建筑
山东建筑大学·建筑成规学院·建筑技术科学方向 李家男
目录
网壳结构的引出
中国网壳结构的发展
网壳结构的组成及特点
网壳结构的形式
网壳结构的实例
参考书目
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网壳结构的引出
网壳结构建筑
网壳结构的引出
• 网壳结构的雏形---穹顶结构
– 在人类社会的发展历程中, 大跨度空间结构常常是建筑 人员追求的梦想和目标。其中, 网壳结构的发展经历了 一个漫长的历史演变过程。
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网壳结构的组成及特点·网壳结构的支撑
李渡体网育壳结中构心建筑