建筑结构选型 专题三网格

1、专题三专题三空间网格结构空间网格结构 选型设计选型设计网架结构网架结构网壳结构网壳结构第一节第一节 概述概述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。3、特点及存在问题空间网格结构优点空间网格结构优点： (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

2、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。 空间网格结构存在下列问题：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。连接曲面方案曲面方案第二节 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

3、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，承受弯矩上弦受压，下弦受拉上弦杆有稳定问题对温度内力等变形反应敏感（高次超静定）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、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。）正放四角锥网架正放抽空四角锥网架斜放四角锥网架棋盘形四角锥网架正放四角锥网架正放抽空四角锥网架斜放

4、四角锥网架棋盘形四角锥网架3、三角锥体系、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1/3002 容许挠度：不宜超过短向跨度的1/2003 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L453或L56363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

5、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 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

6、理的网格及网架高度。周边支承是在网架四周全部或部分边界节点周边支承是在网架四周全部或部分边界节点设置支座设置支座( (图图a a，b)b)，支座可支承在柱顶或圈，支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边支承板，是常用梁上，网架受力类似于四边支承板，是常用的支承方式。的支承方式。为了减小弯矩，也可将周边支座略为缩进，为了减小弯矩，也可将周边支座略为缩进，如图如图 ( (c)c) 周边支承周边支承点支承网架受力与钢筋混凝土无梁楼盖相点支承网架受力与钢筋混凝土无梁楼盖相似。似。 为减小跨中正弯矩及挠度，设计时应尽量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带有悬挑，

7、多点支承网架的悬挑长度可取跨度的跨度的1 14 41 13 (3 (图图) )。 图图 点支承点支承七 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1224m , 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。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3m3m由于层面覆盖面积太大(短方向尺120

8、m ) , 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.(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

9、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。生产工厂化, 有利于保证制造精度和质量。2 2温州体育馆网架的设计温州体育馆网架的设计(1)(1)工程概况工程概况 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

10、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。（2 2）网架结构的选型）网架结构的选型网架平面为正方形, 平面尺寸78m 78m，斜置四角锥网架。网格尺寸4. 243m 4. 243m , 网格对角线长(即柱距) 6m , 从而使网格布置非常简单。网架高4.2米。网架支座节点采用板式橡胶支座采用这种结构形式, 一方面是为了满足建筑师希望采用斜放网格(特别是下弦网格) 的要求; 另一方面, 更易于根据下部支承结构的平面形状进行网格布置, 除了周边的少量杆件, 上弦、下弦、腹杆均分别具有相同的几何长度(3)网架的分析与设计本工程的实际用钢量为32. 76kg/m

11、2。（4）该工程总结根据结构及支承体系的平面形状设计合理的荷载传递路线、确定合适的网架结构形式是大跨空间结构设计中的一个重要方面。斜置四角锥网架在实际工程中收到良好的技术经济效果, 可望得到进一步的应用。在同一网架工程中同时混合使用螺栓球（上弦）、焊接球（下弦）两种形式的节点可发挥它们各自的优点(美观、施工方便）, 是可行、合理的。结合具体工程特点, 采用合理拼装顺序将有效减小安装的累积误差, 降低安装应力。对于上弦螺栓球、下弦焊接球节点的网架结构的安装, 本文所采用的“小单元拼装法”是有效的。3 空腹网架在人行天桥中的应用分析(1)工程概述：上海“新梅”天桥于1998年10月22日建成运行,

12、 在国内建筑界引起了轰动, 成为上海标志性建筑。长170m (包括梯道) , 净宽4m。结构新颖, 造型美观。该桥在强度、刚度和整体稳定性上可堪称世界一流。新梅天桥通道建筑空间新梅天桥通道建筑空间新梅天桥立面环境新梅天桥桥面板下部（2 2）空腹网架结构构造特点）空腹网架结构构造特点 空腹网架人行天桥是由上、中、下三层网架组合而成下层网架：采用了正放四角锥(可以是各种型式的网架) , 是桥梁的主要组成部分, 它和盖梁相连接,且支撑桥面系供人行走。人群活载通过桥面系横梁下层网架盖梁墩柱传到基础。中层网架是桥梁结构的主要立面, 决定桥梁造型美观与否。是由突出平面的四角锥体组成抽掉了锥体顶点连杆。上层

13、网架支撑屋面板, 屋面板则起到遮阳避雨的作用。（3 3）设计中需要解决的问题）设计中需要解决的问题网架建模：本工程为几何可变结构, 需要采用其它可靠的结构措施使其成为稳定结构。解决稳定采取的措施：每个网架节间设置了一条横梁, 横梁和立杆焊接在一起形成刚性节点使得横梁和中层网架形成U 字形刚架。U 字形刚架上面铰接支撑着顶层网架, 下面通过三个托盘支撑在底层网架上, 支座支撑底层网架的上弦。桥面板的设计彩色压型钢板做桥面板的底模。彩色压型钢板和钢横梁用销钉焊接起来, 在压型钢板上浇钢筋混凝土, 其上再铺防滑面砖。彩板兼做底模和装饰面。自重轻外观美。（4）工程小结 采用空腹式网架结构建造人行天桥在

14、国内外是首创。通过上海“新梅”天桥的实践证明该结构体系具有一系列优点: 网架的设计和加工都已成熟, 造价低; 网架通过抽杆、节点布置可创造出良好的立面效果; 网架方案是受力合理的空间结构, 因而用钢量较小, 可节约大量钢材; 施工方便、快速。4 4 全网架结构工程实例简介全网架结构工程实例简介（1）概述：空间网架结构通常作为屋盖体系, 支承于梁、柱之上。如果采用网架形式构造全部或部分梁、柱, 就得到了所谓全网架(壳) 结构体系。对一般的建筑物而言, 全网架(壳) 结构体系与普通的梁、柱网架(壳) 体系相比并无绝对的优势。但对于一些特殊结构的建筑物, 全网架结构却能更好地满足建筑要求, 并使计算

15、模型更加简单、明确, 节点形式简捷、统一, 有效地方便了结构的设计和施工。（2 2）实例）实例1 1：河北省某高速公路收费站采用四角锥体系构造网架式拱梁,拱梁下悬挂一筒形网架（壳）即梁与筒壳上弦连接。进行整体网架结构的计算和设计.通过计算可知, 最大杆件选89mm4mm 即可满足强度要求最大挠度44mm实例二中间四柱仅伸至下层网架下弦, 柱顶为可侧移支座支承下层网架; 用四角锥体系构造网架形式的上柱连接上、下两层网壳并对上层网架起支承作用解决柱顶侧向力和位移过大的问题实例二结构平、立面图实例二结构平、立面图5 5 西安某网架结构事故分析与西安某网架结构事故分析与处理处理（1 1）工程概况）工程

16、概况 西安新时代广场建筑位于西安市大雁塔附近, 是一座综合性的娱乐场所, 总建筑面积为26000m 2,中间为天井式采光旱冰场。旱冰场平面尺寸为22.5m 42.5m , 覆盖面积974m 2, 旱冰场屋盖为焊接空心球网架，为上弦三边支承。网架采用正放四角锥型式, 网格尺寸为215215116(高) , 钢管采用高频焊管, 规格为483.5、60 3.5、764.0、89 4.0、114 4.0 五种, 钢球为D1606、D2008两种, 材质Q 235B网架位置图(2)事故发生网架安装采用地面组装, 整体吊装的施工方法。网架吊装采用6个专用倒链(见图），四角为5t 倒链, 中间为10t 倒链

17、。上升到11m时, 由于倒链长度不够进行调整, 6个倒链已调整了5个, 剩下最后1个(东北角) 时, 由于在调整时不慎, 该倒链突然崩断而退出工作, 致使其它倒链逐一崩断, 网架由北向南落地, 造成网架坠落的事故发生。（3）分析处理事故发生后, 由建设、质检、设计与施工单位共同在现场分析, 认为应首先将严重损坏的杆、球部分割掉, 将留下部分进行鉴定后, 提出修改方案, 处理后继续使用。随机抽样3个试件做拉伸试验, 测试母材及焊缝的强度值。对节点坐标的全面复查、调整。（4 4）经验与教训）经验与教训网架地面组装、整体吊装的施工方法是网架结构最常用、最经济的施工方法之一,但是一定要对吊装设备和机具

18、进行严格检查并且在中途调整设备时, 要采取有效的安全措施, 以防不测。对损坏的构件切割时一定要细心, 不要野蛮施工, 不能把保留部分的母材损伤, 免得造成不必要的损失。吊装时严禁在网架下部有人。母材重复施焊3次, 母材强度值能满足设计要求。八 网架结构结论网架是一个三维立体的空间桁架，向X轴及Y轴延伸，它的杆件不是受拉便是受压网架的模具通常是一样的、重复的，至少分为顶层及底部两层。最常用的网架单元有四角锥形和三角锥形。力通常会传递到刚度大的杆件，而回避刚度小的杆件。通常抽掉一些杆后，结构不一定破坏，只是它的内力重新分布。第三节 网壳结构选型设计网壳是一种造型新颖多样、受力合理的曲面型网格结构,

19、兼有杆系结构和薄壳结构的固有特征.单层网壳单层网壳结构对缺陷敏感性,确保稳定性是其设计的关键。结构中个别杆件的破坏或者某个局部的失稳塌陷,将以动态波形式波及整个结构而导致结构倒塌破坏。而且随着跨度的增加,缺陷敏感性和稳定性问题将变得非常复杂,材料的利用率下降很快。双层网壳双层网壳结构具有较好的整体刚度,对缺陷的影响并不敏感,但其施工复杂,用钢指标及工程造价均较高。一 、网壳的历史1.网壳结构的雏形穹顶结构（见图）利用仿生原理2.网壳结构的诞生 德国工程师施威德勒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

20、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。 穹顶几种形式平面图二、网壳的力学特性空间受力、传力，刚性空间结构。薄膜内力，如设计成铰支撑，边界效应小网壳结构的各根杆件是作为一个整体在协同工作,其整体作用远大于单根杆件的作用之和。三 .网壳结构的特点1、网壳结构的计算原理成熟、计算方法简便。2、网壳结构具有轻型化的特征。3、网壳结构的制作具有标准化、规格化特征。4、网壳结构的主要特点是外形变化多，可以杆件组任意形状的曲面。优美的建筑造型是网壳结构的又一特征5、自然排水坡度6、比网架节约钢材20。四、网壳的结构型式肋环型和施威德勒型球面网壳联方

21、型球面网壳凯威特型球面网壳短程线型球面网壳二向格子型球面网壳三向格子型球面网壳。应力表皮球面网壳柱面网壳双曲抛物面型网壳折板型网壳球面网壳双曲扁网壳双曲扁网壳扭曲面网壳扭曲面网壳双曲抛物面网壳双曲抛物面网壳切割或组合形成曲面网壳切割或组合形成曲面网壳图图 球面切割网壳球面切割网壳图图 平板组合球面网壳平板组合球面网壳五、网壳结构设计的主要特点1、造型复杂。网格尺寸大小不等,在2.53范围,网壳厚度可变化,给设计、施工造成一困难;2、在网壳落地处按建筑设计要求厚度受限,杆件夹角偏小;3、网壳如开有门、窗洞口,则局部变化大;4、有悬挂荷载。建筑功能需要大面积设马道、灯具等设施。六、高跨比的选取 网

22、壳存在稳定问题，高跨比不宜太小1、球面网壳：1/1002、圆柱面网壳：1/301/453、椭圆抛物面网壳：1/254、双曲抛物面网壳：1/171/21环、径向网格数分别为6、5的凯威特型单层球面在不同矢高、不同跨度情况下其总造价的变化规律：七、网壳结构稳定性的研究1、网壳稳定问题的分类按失稳现象分类：整体失稳和局部失稳按失稳的性质分类：网壳结构的失稳存在两种性质根本不同的失稳形式,一种是极值点失稳极值点失稳,另一种是分歧点失稳分歧点失稳,前者是外力作用下结构发生几何软化所致,其平衡路径是唯一的,而后者是一种平衡状态的转移,此时结构具有多条可能的平衡路径。2、网壳失稳因素 导致网壳结构失稳的因素

23、很多,这些因素又是相互影响的。研究表明可能导致网壳结构发生失稳的因素有:(1)网壳结构的薄膜和弯曲刚度;(2)网壳结构拓朴结构和周面的曲率;(3)结构所用的材料特性;(4)结构的初始缺陷;(5)结构的支承条件;(6)网壳结构的节点刚度;(7)荷载及荷载类型。3、稳定问题国内外研究现状（1）数值模型 稳定性分析方法主要有两大类,即连续化法(或称拟壳法)和离散化法。（2）结构稳定性的全过程分析技术平衡路径跟踪技术迭代收敛的判定准则临界点的确定：det|K|=0 （3）缺陷分析：随机缺陷模态法；一致缺陷模态法（4）极限承载力与安全系数：网壳设计规程是在考虑缺陷对网壳极限承载力的影响后,取5倍安全系球

24、面网壳的荷载-位移全过程曲线4、稳定问题今后的研究方向 网壳结构稳定的分析模型、计算方法已趋于实际精细化,理论研究的趋势是分析模型的系统化;网壳稳定设计的研究方向是引入可靠性分析。今后还有许多工作要做:(1)弹塑性稳定分析(2)初始缺陷灵敏度及影响的研究(3)多自由度体系临界荷载的确定(4)多参数体系的研究(5)稳定分析的数学方法(6)网壳结构屈曲研究的手段(7)网壳构造的研究(8)网壳结构稳定的设计研究八、网壳结构的发展趋势 (1)网壳结构的跨度将越来越大。(2)网壳结构的型体会更加合理。(3)可开闭的网壳结构将得到发展和应用。(4)网壳结构的非线性分析,尤其是非线性稳定（静力、动力）全过程

25、分析。(5)网壳结构的优化设计。在给定的跨度和荷载作用下,使所设计的网壳结构重量最轻、造价最低。(6)网壳结构的计算、设计和生产实现计算机自动化。(7)研究和生产轻质高强、防火、防水性能好并且保温隔热的新型屋面围护材料。(8)改进并发展网壳结构的制造技术和施工方法。使网壳结构的制作生产企业同时承担网壳的设计、研究与开发。九、网壳结构工程实践1、首都机场职工活动馆钢网壳设计(1)概况：该屋盖钢网壳下弦支承在不等高的24根钢筋混凝土柱顶上。钢网壳的平面尺寸为56m56m的正方形，跨度为48米，每边悬挑4米，柱距8米，矢高3.85m。上弦网格尺寸为2.67m2.75m下弦网格尺寸为2.67m2.69

26、m，钢网壳厚度为2.4m。采用正放四角锥形式，节点采用螺栓球。上弦展开面积为3180m2。钢网壳厚度为2。4米，杆件采用Q235B钢材。当钢管直径140m时采用无缝管。钢网壳节点采用45号钢的螺栓球，螺栓采用10.9级高强螺栓。(2)、结构计算与杆件截面选取荷载组合:（1）1.2永久荷载+1.4可变荷载（全跨）；（2）1.2永久荷载+1.4可变荷载（上半跨）；（3）1.2永久荷载+1.4可变荷载（下半跨）；（4）1.2永久荷载+1.4檐口向上风荷载（体型系数为2.0;（5）8度抗震验算。钢网壳共有925球节点，3528根杆件，杆件长度范围为2.18m-3.04m。拉杆长细比限值为200，压杆长

27、细比限值为160。经优化设计后，杆件的规格及数量见表钢网壳结构的前十阶振型图钢网壳屋面安装完成后的外貌(3)该工程小结通过对首都国际机场职工体育活动综合馆的钢网壳屋盖进行计算与设计，给出了橡胶支座和普通压力支座相结合的支承体系，该体系成功地减少柱顶水平反力，同时满足了结构的刚度要求，该网壳受力均匀，布置合理。经优化设计后，钢网壳的用钢量为145.4t（含支座和支托），折合45.7kg/m2，技术和经济指标都较好。2、川大体育馆网壳屋盖设计（1）概况：体育馆屋盖平面形状像四片树叶,东西叶尖落地,南北叶尖上翘,东西叶尖及南北叶尖之间的投影距离分别为101.6m、96m。四叶状屋盖分别覆盖东西南北四

28、个看台,北向屋盖悬挑部分同时作为与体育馆连为一体的体育场主席台雨篷,由此成为“场馆合一”的建筑。四个看台交界处设四个钢筋混凝土柱,柱顶平台分别作为网壳屋盖的四个支承点。除屋盖为钢结构外,下部结构均为钢筋混凝土结构。体育馆建筑面积15000m2,可容纳观众3000人,内设有标准比赛场,比赛场下为两个半地下篮球练习场。与体育馆连为一体的体育场看台可容纳观众10000人。四川大学体育馆屋盖网壳结构屋盖结构为六支点四角锥焊接球曲面钢管网壳,曲面由东西向及南北向均以圆弧线为母的三个旋转曲面组合而成,东西向为落地拱,拱向网壳厚度由落地支座处2m渐变至跨中3.5m。南北向为悬挑部分,最大悬挑长度32.8m,

29、悬挑厚度由悬挑根部的4m渐变至端部为零。壳水平平面投影面积4600m2,展开面积5030m2,如图所示。（2）屋盖结构设计设计计算：采用国家有关现行规范,设计荷载考虑了屋面荷载、网壳自重、灯具马道重量、活荷载、x、y两向水平风载及竖向风载等,并考虑了外界温度变化20对网壳内力及变形的影响,由于屋盖设有大悬臂(悬挑长度32.8米),且悬挑网壳厚度较薄,刚度较柔,考虑在强风作用下会发生颤动,悬挑部分风振系数设计取值Z=1.5。体型系数取值2(开敞式体育馆)进行了18种工况组合,取其最大组合值。（3）支座设计曲面屋盖结构设计较困难的是支座设计,其特点是在使用荷载、温度、风载作用都将对支座产生较大的水

30、平力。支座采用弹性支座,可较大幅度地降低竖向荷载和温度产生的水平力,但曲面屋盖的风载水平分力却不可避免地必须由支座承受。如果支座数量较少,则每个支座将承受较大的水平力,风在曲面上产生的吸力超过轻屋盖的自重,同时又使支座受拉。根据本工程屋盖支座数量较少及下部结构的特点,采用了在四个钢筋混凝土柱顶平台上设置由四根斜杆及四根水平杆组成的四棱锥构架支座,四棱锥高3m,四根斜棱杆与混凝土柱顶预埋件直接焊接,四棱锥顶节点球为网壳上弦球,由于棱杆较长,其杆底为刚接对四棱锥顶节点的转动及平移影响都较小。（4）计算结果网壳采用16Mn无缝钢管及焊接空心球。钢管有 764 24520共13种规格,用钢量为165t

31、。空心球有 2508 90032共14种规格,用钢量为85t。网壳用钢量为50kg/m2。钢球用量达到总用钢量的34%。钢球用量较多的原因有:(1)为满足造型的美观要求,网壳边缘作得较薄以及两曲面相交处杆件之间夹角很小,构造上要求球径较大,均在 500以上;(2)由构造及受力原因得出同外径的空心球有多种壁厚,为避免施工出错,将同球径的壁作一统一;(3)网架设计规程(JGJ791)无大直径空心球承载力计算公式,因此设计上对大于 500的球设置了“+”字加劲肋。支座简化模型这种构架支座可满足网架计算模型中支座为铰接的计算假定,因有多根棱杆与混凝土底座相焊,连接杆较多,可承受较大的水平力,适宜于支座

32、数量较少的大跨度曲面屋盖网架结构。该支座的应用为网壳结构提供了一种新的支座形式。（5）该工程小结 四川大学体育馆屋盖为由三个旋转曲面组合而成的四角锥网壳。 曲面屋盖结构设计中支座刚度值的变化对网壳杆件内力的影响很大。当支承结构为混凝土结构时,应考虑砼的长期刚度和短期刚度的不利影响。曲面网架屋盖可采用构架支座解决计算假定及传递较大水平力的问题。与支承结构刚接的杆件应考虑弯曲应力。3、网壳工程实例简介 (1)、黑龙江省速滑馆 1996年哈尔滨冬季亚运会修建的黑龙江省速滑馆,用以覆盖400速滑跑道,主体结构采用由中央圆柱面壳和两端半球壳组成的双层网壳方案(图)。其轮廓尺寸达86 .2191 .2,迄

33、今是国内覆盖面积最大的网壳结构。网壳的中央部分采用正放四角锥体系，两端采用三角锥体系，网格的尺寸约为3m，双层网壳的厚度取为2.1m。网壳支承在由环梁和一系列三角形框架组成的下部结构上。网壳采用螺栓球节点连接，总用钢量为745t，该巨大网壳用钢量仅为50/2,安装时间只有115。黑龙江省速滑馆大跨网壳结构概貌黑龙江速滑馆网壳内部图（2）、日本名古屋穹顶 日本名古屋穹顶是当前世界上跨度最大的单层网壳。该体育馆整个圆形建筑的直径为229.6m，支承在看台框架柱顶的屋盖直径则有187.2m，采用以钢管构成的三向网格。每个节点上都有六根杆件相交，采用直径为1.45m的加肋圆环，钢管杆件与圆环焊接，成为

34、能承受轴向力与弯矩的刚性节点。在设计中曾对各种荷载情况以及抗震、稳定与施工过程中的缺陷进行了详细的分析和研究。日本名古屋穹顶单层网壳（3）、落地的圆柱面壳体）、落地的圆柱面壳体 近年来，网壳在工业建筑的散料仓库中也得到了广泛应用，比起传统的刚架或拱在材料消耗与造价上都有明显的优势。对于贮存松散材料，落地的圆柱面壳体的外形最符合散料堆放的要求。早在1989年，河南中原化肥厂的尿素仓库就采用了跨度为58m的双层圆柱面网壳，其长度为138m，净高22.5m，比原设计节省了一半钢材。其后这种网壳曾用在不少发电厂的干煤棚中，最新建成而且跨度最大的是嘉兴发电厂干煤棚(103.5m88m) ，网壳的外形曲线

35、采用了接近于椭圆的三心圆柱面，矢高为37.2m。网壳的布置为斜置正放四角锥，具有受力均匀及较强侧向刚度的优点，网格尺寸为4m4.8m，厚:3.5m，耗钢量为62kg/m2。（4）、双曲抛物面网壳 双曲抛物面网壳最大优点是具有直纹曲面，因而可以直线形构件组成。1990年北京亚运会就有两个体育馆的屋盖采用了双曲抛物面双层网壳。石景山体育馆的平面为三角形、边长99.7m，屋盖由三块四边形的网壳组成，每块网壳支承在三叉形刚架与周围的圈梁上。北京体育学院体育馆的平面为方形，平面尺寸为59.2m59.2m，由四块双曲抛物面网壳组成屋盖。网壳周边支承在钢筋混凝土柱上，另外在四角设了钢斜撑，主要用来抵抗水平力

36、。4、某火车站大厅球面网壳事故分析与加固处理（1）工程概况及事故现象 某火车站进站大厅采光顶网壳,是一球冠切四边的球面网壳,于1994年建成并投入使用。该网壳为斜放四角锥网壳,螺栓球节点,无悬挂荷载,下弦周边支承于混凝土框架梁上。平面投影尺寸为22. 822 .8,球冠矢高3 0。杆件截面共有483. 5、603 .5、75 .53 .75三种规格,螺栓球为直径110、150、200三种,球节点总数为307个。屋面为中空玻璃。业主最近几年陆续发现有多块采光玻璃破裂，原以为是玻璃本身质量问题,最近再次出现破裂现象,引起了高度重视,经现场检查,同时发现有多根下弦杆出现弯曲变形现象,部分杆件的弯曲变

37、形非常大,见图。（2）结构检测杆件的外观检测 发现23根杆件有不同程度的弯曲变形,而且全部是下弦杆件,散布于整个网架中,但独立的弯曲杆件很少,大部分弯曲杆件是相互关联的。最大弯曲矢高约为300,约是杆件长度的15%,远大于规范规定的1/1000。实际上,弯曲杆件已严重失稳,已无法继续承担荷载,由于网壳结构属于高次超静定结构,内力重分配使得整体结构未发生整体塌落。网壳平面网壳支座的相对标高的检测：检测结果发现,有半数以上支座的整体相对高差超过了10,有5个超过了20,最大高差(46支座)为28 .4。以每边的最高支座为基准点,每一边支座的相对高差多在10以内,个别支座超过了15，但看不同周边有明显的不均匀沉降。（3）计算结果轴心受力杆件发生弯曲,表明杆件很可能受压且超过稳定临界荷载。发现弯曲杆件的长细比接近在167179之间,规程中规定的受压杆件的最大长细比为180,接近极限值,可能存在杆件变号问题,即