钢结构-网壳结构（形式、设计、抗震计算、稳定性等）（112页ppt）

1、3 网壳结构主要内容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) (a)单层网壳 (b)双层网壳 (c)三层网壳 图1 按层数划分的网壳结构 2按高斯曲率划分 设通过网壳曲面S上的任意点P作垂直于切平面的法线Pn。通过法线Pn可以作无穷多个法截面，法截面与曲面S相交可获得许多曲线，这些曲线在P点处的曲率称为

2、法曲率,用Kn表示。在P点处所有法曲率中，有两个取极值的曲率(即最大与最小的曲率)称为P点主曲率，用K1，K2表示。两个主曲率是正交的，对应于主曲率的曲率半径用Rl，R2表示，它们之间的关系为 : 图2 曲线坐标 曲面的两个主曲率之积称为曲面在该点的高斯曲率，用K表示 :网壳按高斯曲率划分有以下三种 (1)零高斯曲率的网壳 零高斯曲率是指曲面一个方向的主曲率半径R1=,即K1=0; 而另一个主曲率半径R2=a或-a(a为某一数值),即K0, 故又称为单曲网壳. 如图3(a)所示。(2)正高斯曲率的网壳 正高斯曲率是指曲面的两个方向主曲率同号, 均为正或均为负,即K1*K20, 如图3(b)所示

3、 (3)负高斯曲率的网壳 负高斯曲率是指曲面两个主曲率符号相反, 即K1*K20, 这类曲面一个方向是凸面, 一个方向是凹面. 如图3(c)所示。 图3 高斯曲率网壳 3按曲面外形划分 （1）柱面网壳 柱面网壳是由一根直线沿两根曲率相同的曲线平行移动而成, 如图4所示。根据曲线形状不同，有圆柱面网壳、椭圆柱面网壳和抛物线柱面网壳 图4 柱面网壳 (2)球面网壳 球面网壳是由一母线(平面曲线)绕z轴旋转而成, 如图5所示。 图5 球面网壳 (3)双曲抛物面网壳 双曲抛物面网壳是由一根曲率向下(K1o)的抛物线(母线)沿着与之正交的另一根具有曲率向上(K20）的抛物线平行移动而成。该曲面呈马鞍形，

4、如图6所示。其高斯曲率KO，适用于矩形、椭圆形及圆形平面。 图6 双曲抛物而网壳 (4)复杂曲面网壳 网壳结构可根据建筑平面、空间和功能的需要，通过对某种基本曲面的切割与组合，可以得到任意平面和各种美观、新颖的复杂曲面。基本形式有柱面的切割与组合、球面的切割与组合、双曲抛物面的切割与组合及柱面与球面的组合等。 4.曲面的形成方法 (1)旋转法 由一根平面曲线作母线，绕其平面内的竖轴在空间旋转而形成的一种曲面，该种曲面称为旋转曲面。如图7所示。(2)平移法 由一平面曲线(母线)在空间沿着另两根(或一根)平面曲线(导线)平行移动而形成的曲面，称为平移曲面。如图8所示 。 图7 旋转曲面 图8 平移

5、曲面 二、柱面网壳1单层柱面网壳的形式按网格形式划分，主要有以下几种形式。(1) 单向斜杆型柱面网壳 做法: 如图9(a)所示，首先沿弧等分弧长，通过等分点作平行的纵向直线，而将直线等分，作平行于弧线的横线，形成方格，最后每个方格加斜杆，形成单向斜杆型柱面网壳. (2)人字型柱面网壳 如图9(b)所示，与单向斜杆型网壳的不同之处在于斜杆布置成人字形。(3)双斜杆型柱面网壳 如图9(c)所示，每个方格内设置交叉斜杆，以提高网壳的刚度。(4)联方型柱面网壳 如图9(d)所示，其杆件组成菱形两格，杆件夹角为30度50度。(5)三向网格 如图9(e)所示，三向网格可以理解为联方型网格再加上纵向杆件使菱

6、形变为三角形。 图9 单层柱面网壳的网格形成 2.双层柱面网壳的形式主要有交叉桁架体系和四角锥体系 (1)交叉桁架体系 单层柱面网壳的各件形式均可成为交叉桁架体系的双层柱面网壳，每个网片形式如图10所示。 图10 交叉桁架体系基本单元 (2)四角锥体系四角锥体系的柱面网壳形式主要有四种 1)正放四角锥柱面网壳 如图11(a)所示，由正放四角锥体按一定规律组合而成，杆件种类少，节点构造简单，是目前最常用的形式。2)正放抽空四角锥柱面网壳 如图11(b)所示，这类网壳是在正放四角锥柱面网壳的基础上，适当抽掉一些四角锥单元体件的腹杆和下弦杆适用于小跨度、轻屋面荷载。 3)斜放四角锥柱面网壳 如图ll

7、(c)所示，这类网壳也是由四角锥体系组合而成，上弦网格正交斜放，下弦网格正交正放.4)棋盘形四角锥柱面网壳 如图11(d)所示，这类网壳是在正放四角锥柱面网壳的基础上，除周边四角锥不变外中间四角锥间隔抽空，下弦正交斜放，上弦正交正放。 图11 双层柱面网壳的网格形式 三、球面网壳 球面网壳结构也是目前常用的形式之一可分单层与双层两大类。(一)单层球面网壳 按网格形式划分主要有7种，即肋环型、施威德勒型(SchwedIer)、联方型、凯威特型(Kiewitt)、短程线型、三向网格及两向格子型。 1肋环型球面网壳 肋环型球面网壳是从肋型穹顶发展起来的。 特点: 肋环型网壳只有经向和纬向杆件，大部分

8、网格呈梯形。由于它的杆件种类少，每个节点只汇交四根杆件，故节点构造简单，但是节点一般为刚性连接，承受节点弯矩。 图12 肋环型球面网壳 2施威德勒型球面网壳 这种网壳由经向杆、纬向杆和斜杆构成，是肋环型网壳的改进型。设置斜杆的目的是为了增强网壳的刚度并能承受较大的非对称荷载。 斜杆布置方法主要有：左斜单斜杆、左右斜单斜杆、双斜杆和无纬向杆的双斜杆。 图13 施威德勒型球面网壳 3联方型球面网壳 特点: (1)、由左斜杆和右斜杆组成菱形网格的网壳(图14(a)，两斜杆的夹角为30度50度，其造型优美，通常采用木材、工字钢、槽钢和钢筋混凝土等构件建造。 （2）、为了增强这种网壳的刚度和稳定性能，一

9、般都加设纬向杆件组成三角形网格(图14(b)。 (3）、这种网壳在非常大的风载及地震灾害作用下仍具有良好的性能，可用于大、中跨度的弯顶。 图14 联方型球面网壳 4凯威特型球面网壳 它是由n(n6、8、12)根通长的经向杆先把球面分为n个对称扇形曲面，然后在每个扇形曲面内，再由纬向杆系和斜向杆系将此曲面划分为大小比较匀称的三角形网格(图15(a)、 (b)，在每个扇形平面中各左斜杆平行，各右斜杆平行，故这种网壳亦称为平行联方型网壳。 优点：网格大小匀称，内力分布均匀，常用于大、中跨度的弯顶中。如目前世界上跨度最大的新奥尔良超级弯顶，它的网壳采用了12个扇形面。 在实际工程中，有时在网壳的上部采

10、用凯威特型而在下部采用具有纬向杆的联方型，如图15(c)、(d)所示。 图15 凯威特型球面网壳 5三向格子型球面网壳 这种网壳的网格是在球面上用三个方向的、相交成60度的大圆构成(图16)，或在球面的水平投影面上，将跨度n等分，再作出正三角形网格，投影到球面上后，即可得到三向格子型球面网壳。这种网壳的每一杆件都是与球面有相同曲率中心的弧的一部分；它的结构形式优美，受力性能较好，在欧洲和日本很流行，多用于中、小跨度的弯顶。 图16 三向格子型球面网壳 6短程线型球面网壳 短程线型球面网壳是多面体划分法中最典型、应用最广的一种网壳。 网格划分: 当选定了多面体和基本三角形之后，进行再划分的方法很

11、多，主要有两类，第一类是交替划分法(A1ternate)，第二类是面心划分法(Triacon)，而每一类又有不同的方法。 (1)交替划分法 一般用于20面体，用划分线平行于基本三角形各边组成网格，划分频率N为奇数或偶数均可。划分时常用的有三种方法。 1)弦均分法 将多面体的基本三角形各边等分若干点，作划分线平行于该三角形的边，形成三角形网格，再将各点投影到外接球面上，连接球面上各点，即求得短程线型球面网格(图21)。图2l 弦均分法 2)等弧(等角)再分法 首先将多面体的基本三角形的边进行二等分或三等分，并从其外接球中心将等分点投影到球面上，把投影点连线形成新多面体的棱(弦)，此时原弦长缩小一

12、半或13(图22). 图22 等弧(等角)再分法 3)等分弧边法 该法与等弧(等角)再分法不同之处是将基本三角形各边所对的弧直接进行等分，连接球面上各划分点，即求得短程线型球面网格(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。 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

13、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。 1交叉桁架体系 各种形式的单层球面网壳的网格形式均可适用于交叉桁架系，只要将单层网壳中的每根杆件用平面网片来代替，即可形成双层球面网壳，注意网片竖杆的方向是通过球心的。 2角锥体系 由角锥体系组成的双层球面网壳的基本单元为四角锥或三角锥，而实际工程中以四角锥体居多。如图26所示，为肋环型四角锥双层球面网壳。为保证杆件具有合理的加工长度且减少汇交于中心点的杆件数，网格

14、中有过渡三角形。 图26 肋环型四角锥双层球面网壳 第二节 网壳结构的设计 一、双层网壳的设计 双层网壳结构的设计与平板网架基本相同，计算模型也是采用空间桁架位移法，节点假定为铰接，杆件只承受轴向力，但有以下几点不同。 1网格形式 双层网壳结构的网格形式与平板网架相比，种类大为减少，由于网壳结构除承受弯曲以外，尚有薄膜力的作用，所以双层网壳的上弦杆和下弦杆都可以是受压的，因此适用于平板网架中的上弦杆短、下弦杆长的很多形式，并不一定适用于双层网壳。 2网壳的厚度 双层柱面网壳的厚度可取跨度的1/501/20；双层球面网壳的厚度一般可取跨度的1/601/30。研究表明，当双层网壳的厚度在正常范围内

15、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。 网壳结构的最大挠度值不应超过短向跨度的1/400。由于网壳的竖向刚度较大，一般情况均能满足此要求。对于悬挑网壳，其最大位移不应超过悬挑跨度的1/200。 4杆件的计算长度系数 由于双层网壳中大多数上、下弦杆均受压，它们对腹杆的转动约束要比网架小，因此其计算长度与网架相比稍有不同，系数值见表33所示 双层网壳杆件的容许长细比，对受压杆件取 180；对受拉杆件，若承受静载则 300，若

16、直接承受动载则 250。5焊接空心球节点承载力 当空心球直径为120一900mm时，其拉压极限承载力设计值可按下式计算： 式中： Ntc焊接空心球的轴心受拉、受压承 载力设计值 d-钢管外径(mm)； D-空心球外径(mm)； t- 空心球壁厚(mm)； f- 钢球的抗拉、抗压强度设计值(MPa)； d -承载力加肋提高系数， 受拉 d 1.1, 受压d 1.4,不加肋时 d 1.0。6螺栓球节点设计 高强度螺栓的直径应由杆件内力控制。每个高强度螺栓的受拉承载力设计值,应按下式计算:3.2 单层网壳的设计 1计算模型 单层网壳应根据节点类型选择不同的模型进行分析计算。当采用螺栓球节点时，应采用

17、空间杆系有限元法计算；当采用焊接空心球节点时，可采用空间梁系有限元法进行分析。 2杆件及节点设计 (1)杆件设计 单层网壳杆件的受力一般有两种状态：一种为轴心受力，一种为拉弯或压弯。 当网壳节点的计算模型为铰接时，杆件只承受轴向拉力或轴向压力，杆件截面设计可参考网架结构的杆件设计.当网壳节点的计算模型为刚接时，网壳的杆件除承受轴心力以外，还有弯矩作用，杆件应按偏心受力构件进行设计。 1)强度验算 2)稳定性验算 杆件沿两个方向的稳定性验算公式参考钢结构设计规范。(2)节点设计 单层网壳的杆件采用圆管时，铰接节点一般采用螺栓球节点，刚接节点一般采用焊接空心球节点。具体采用何种节点形式，主要由网壳

18、结构的跨度决定。一般认为当单层网壳的跨度较小时可采用螺栓球节点，正常情况下均应采用焊接空心球节点。 由于单层网壳的杆端除承受轴向力外，尚有弯矩、扭矩及剪力作用。精确计算空心球节点在这种内力状态下的承载力比较复杂。为简化计算，将空心球承载力计算公式统一乘以一受弯影响系数，作为其在压弯或拉弯状态下的承载力设计值。一般取系数0.8。 3.3 网壳结构的温度应力和装配应力 网壳一般都用于大跨度建筑，往往具有比较 复杂的几何曲面，在结构组成上也是高次超静定结构。为了保证整体结构具有足够的刚度，支座通常设计得十分刚强，这样在温度变化时，就会在杆件、节点和支座内产生不应忽视的温度应力。另外，网壳因制作原因使

19、杆件具有长度误差和弯曲等初始缺陷，在安装时就会产生装配应力。由于网壳是一种缺陷敏感性结构，对装配应力的反应也是极为敏感的。一、温度应力的计算 网壳的温度应力的计算应采用空间杆系有限元法 进行。首先将网壳各节点加以约束，根据温度场分布求出因温度变化而引起的杆件固端内力和各节点的不平衡力，然后取消约束，将节点不平衡力反向作用在节点上，求出因反向作用的节点不平衡力引起的仟件内力，最后将杆件固端内力与由节点不平衡力引起的杆件内力叠加，即求得网壳杆件的温度应力。 温度应力是由于温度变形受到约束而产生的，降低温度应力的有效方法应是设法释放温度变形，其中最易实现的是将支座设计成弹性交座，但应注意支座刚度的减

20、少会影响网壳的稳定性。 三、装配应力的计算 装配应力往往是在安装过程中由于制作和安装等原因，使节点不能达到设计坐标位置，造成部分节点间的距离大于或小于杆件的长度，在采用强迫就位使杆件与节点连接的过程中就产生了装配应力。 由于网壳对装配应力极为敏感，一般都通过提高制作精度，选择合适安装方法以控制安装精度使网壳的节点和杆件都能较好地就位，装配应力就可减少到可以不予考虑的程度。 当需要计算装配应力时，也应采用空间杆系有限元法，采用的基本原理与计算温度应力时相仿，即将杆件长度的误差比拟为由温度引起的伸长或缩短即可。 3.4 网壳结构的抗震计算 网壳结构的动力特性与网架结构相比，都具有频谱相当密集的特点

21、，不同之处在于水平跨度方向的网架结构的振型以竖向为主，而网壳结构则是水平与竖向振型均有，这主要与网壳结构的矢跨比有关.在设防烈度为8度或9度地面必须进行网壳结构水平与竖向抗震计算；在设防烈度为7度的地区，可不进行竖向抗震计算，但必须进行水平抗震计算. 对网壳结构进行地震反应计算时可采用振型分解反应谱法，计算时参与组合的振型数量宜取n20。 对于体型复杂或重要的大跨度网壳结构，应采用时程分析法进行补充验算。应根据建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加进度时程曲线，其加速度时程的最大值可按表36采用。表36 时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值 (cms) 注：

22、括号内数值用于设计基本地震加速度 为0.15g和0.30g的地区 网壳结构的抗震分析需分两阶段进行： 第一阶段为多遇地震作用下的分析。网壳在多遇地震时应处于弹性阶段，因此应作弹性时程分析，根据求得的内力按荷载组合的规定进行杆件和节点设计。 第二阶段为罕遇地震作用下的分析.网壳在罕遏地震作用下处于弹塑性阶段，应作弹塑性时程分析，用以校核网壳的位移以及是否会发生倒塌。 3.5 网壳结构的稳定 一、 结构稳定性的概念 结构的稳定性是指结构平衡状态的稳定性。任何结构的平衡状态可能有三种形式，即稳定的平衡状态、不稳定的平衡状态和随遇平衡状态. 假设结构在平衡状态附近作无限小偏离后，如果结构仍能恢复到原平

23、衡状态，则这种平衡状态为稳定的平衡状态；如果结构在微小扰动作用下偏离其平衡状态后，不能再恢复到原平衡状态，反而继续偏离下去，则这种平衡状态为不稳定的平衡状态；如果结构偏离其平衡状态后，既不恢复到原平衡状态，也不继续偏离下去，而是在新的位置形成新的平衡，则这种平衡状态为随遇平衡状态.平衡状态的稳定性如图27所示。(a)稳定的平衡状态 (b)不稳定的平衡状态 (c)随遇平衡状态 图27 平衡状态分类 二、结构失稳及失稳的种类 1失稳 受一定荷载作用的结构处于稳定的平衡状态，当该荷载达到某一值时，若增加一微小增量，结构的平衡位形将发生很大变化，结构由原平衡状态经过不稳定的平衡状态而到达一个新的稳定的

24、平衡状态，这一过程就是失稳或屈曲，相应的荷载称为临界荷载或屈曲荷载. 2失稳的种类 根据结构在失稳过程中平衡位形是否发生质变，结构的屈曲一般可以分为第一类屈曲(分枝点屈曲)和第二类屈曲(极值点屈曲). (a)分枝点屈曲 (b)极值点屈曲 图28 失稳的种类 三、网壳结构的屈曲分析 屈曲分析的目的是确定结构从稳定的平衡状态变为不稳定的平衡状态时的临界荷载及其屈曲模态的形状。目前普遍采用的两种方法是理想结构的线性屈曲分析(特征值屈曲分析)和缺陷结构的非线性全过程分析(非线性屈曲分析)。 1、线性屈曲分析 线性屈曲分析用来预测一个理想线性结构的理论屈曲强度，优点是无须进行复杂的非线性分析，即可获得结

25、构的临界荷载和屈曲模态，并可为非线性屈曲分析提供参考荷载值.2、非线性屈曲分析 为了考虑初始缺陷对结构理论屈曲强度的影响，必须对结构进行基于大挠度理论的非线性屈曲分析。四、临界点的判别准则 结构在某一特定平衡状态的稳定性能可以由它当时的切线刚度短阵来判别：正定的切线刚度矩阵对应于结构的稳定平衡状态；非正定的切线刚度矩阵对应于结构的不稳定平衡状态；而奇异的切线刚度矩阵则对应于结构的临界状态. 矩阵是否正定需根据定义来判别：如果矩阵左上角各阶主子式的行列式都大于零，则矩阵是正定的；如果有部分主子式的行列式小于零，则矩阵是非正定的；如果矩阵的行列式等于零，则矩阵是奇异的.图29 极值点判别一 图30

26、 极值点判别二 图31 分枝点判别 五、初始缺陷的影响 对于单层网壳结构等缺陷敏感性结构，其临界荷载可能会因极小的初始缺陷而大大降低。结构的初始缺陷对于极值点失稳和分枝点失稳的影响是不同的。如果理想结构的失稳属极值点失稳，则考虑初始缺陷以后，结构仍发生极值点失稳，但临界荷载一般情况均有不同程度的降低。对分枝点失稳情况，初始缺陷将可能使分枝点失稳转化为极值点失稳而降低结构的临界荷载值。对单层网壳结构，初始缺陷主要表现为节点的几何偏差。 在理论研究中，通常可以采用以下两种方法进行缺陷分析。 1、随机缺陷模态法 该方法认为，结构的初始缺陷受各种不定因素的影响，如施工工艺、现场条件等，因此结构的初始缺

27、陷是随机变化的。虽然其大小及分布无法预先确定，但可以假定每个节点的几何偏差近似符合正态分布，用正态随机变量模拟每个节点的几何偏差，然后对缺陷结构进行稳定性分析，取所得临界荷载最小值作为实际结构的临界荷载。 该方法能较为真实地反应实际结构的稳定性能，但由于需要对不同缺陷分布进行多次的反复计算后才能确定结构的临界荷载值，因此计算量太大。 2、一致缺陷模态法 初始缺陷对结构稳定性影响的程度不仅取决于缺陷的大小，还取决于缺陷的分布。 一致缺陷模态法的基本思想就是采用对结构稳定性最不利的缺陷分布对缺陷结构进行稳定性分析，因此只需对具有与结构屈曲最低阶模态一致的初始缺陷的缺陷结构进行稳定性分析，得到的临界

28、荷载即可作为实际结构的临界荷载。 可以认为，初始缺陷对结构稳定性的影响本质上类似于平衡路径转换时对结构施加的人为扰动，不同之处在于初始缺陷的扰动作用是在结构一开始承受荷载时就存在的。当荷载较小时，结构变形也较小，此时结构刚度较大，初始缺陷的扰动对结构的影响较小；但当荷载接近临界荷载时，结构刚度矩阵趋于奇异，即使是很小的扰动也将使结构沿扰动方向发生较大的变形，此时初始缺陷的扰动作用将十分显著。 六、实用设计方法 单层球面网壳结构、柱面网壳结构及厚度小于正常范围(球面网壳为L/60，柱面网壳为L/50,L为结构跨度)的双层网壳均应进行稳定性计算。 1、全过程分析 网壳结构的稳定性可按考虑几何非线性

29、的有限元分析方法(荷载一位移全过程分析)进行分析，分析中可假定材料保持为线弹性。其全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳结构应补充考虑半跨活荷载分布. 分析时应考虑初始几何缺陷的影响，并取结构的最低阶屈曲模态作为初始缺陷分布模态。其最大值可按容许安装偏差采用，但不小于网壳跨度的1/300. 由网壳结构的全过程分析求得的第一个临界点处的荷载值，可作为该网壳的临界荷载Pcr; 将临界荷载除以安全系数以后即为网壳结构的容许承载力标准值，即式中 K安全系数，可取K5。 2、近似计算 当单层球面网壳结构的跨度小于45m，单层柱面网壳的跨度小于18m时，其容许荷载标准值Pcr可按下列公式近似计算。（1

30、）单层球面网壳 式中 B网壳的等效薄膜刚度(kNm) D 网壳的等效抗弯刚度(kNm) r 球面的曲率半径(m)。 当网壳径向和环向的等效刚度不相同时， 可采用两个方向的平均值。（2）单层柱面网壳 当网壳为四边支承，即两纵边固定铰支(或固结)，而两端铰支在刚性横隔上时 式中 ： L、B、f、r-圆柱面网壳的总长度、宽度、 矢高和曲率半径(m)； D、D-圆柱面网壳纵向(零曲率方向) 和横向(圆弧方向)的等效抗弯刚度(kNm)； B-圆柱面网壳横向等效薄膜刚度(kNm)。 当圆柱面网壳的长宽比(LB)不大于1.2时，由式(318)算出的容许承载力尚应乘以下列考虑荷载不对称分布影响的折减系数， 此

31、式的适用范围为qg02 当网壳仅沿两纵边支承时, 当网壳为两端支承时, 式中： BEL-圆柱面网壳纵向等效薄膜刚度(kNm)； I、I -边梁水平方向和竖向的线刚度(kNm)。 对于桁架式边梁，其水平方向和竖向的线刚度可按下式计算：式中 A、A两根弦杆的截面面积； a、a相应的形心距。 两端支承的单层圆柱面网壳尚应考虑荷载不对称分布的影响，其折减系统按下式计算 ：适用范围为LB1025 网壳常用的网格形式可归纳为三种类型，如图32所示 (a)K型网格 (b)斜杆型网格 (c)三向型网格 图32 三种典型的网格形式 3.6 单双层网壳及弦支穹顶 由于单层网壳的承载力较低，设计主要由稳定控制，材料

32、的实际工作应力仅为允许应力的l10一l6。为提高其承载力，下面简单讲述两种单层网壳结构的改进形式，即单双层网壳及弦支穹顶。 一、单双层网壳 单双层网壳主要有三种形式：周边双层中部单层网壳、局部双层抽空网壳及带肋局部双层网壳。 1、周边双层中部单层球面网壳结构 网壳的边缘为双层，可承受比较大的支座反力，并能有效地将反力扩散开，建筑上感觉稳重；中间部分为单层网壳，简洁明快，视觉效果好。单层区域可采用各种单层网壳形式，如肋环形、联方型、施威德勒型、凯威特型、矩程线型、三向网格型；双层区域可采用各种双层体系，包括交叉衍架系、四角锥和三角锥体系。单层和双层的具体形式可根据建筑、结构受力和经济性进行合理组

33、合，在结合部(过渡区域)对网格构造作适当处理。 图33为肋环型、联合型、短程线型和角锥型的中部单层周边双层球面网壳体系，它们皆基于典型的双层网壳；图34为另一形式，其中部为凯威特型与联方型的组合，周边部分为变厚度双层抽空四角锥体系。 图33 周边双层中部单层球壳体系 图34 周边双层中部单层球壳体系二 2、双层抽空网壳 这种网壳的设计不受单层网壳稳定性控制, 可充分发挥网壳杆件的承载能力,采用一般网架结构的分析方法和通用程序便能进行结构计采用一般网架结构的分析方法和通用程序便能进行结构计算。从结构上讲, 这种网壳实际上是一种抽空的双层网壳，其上弦杆件形成三角形网格, 下弦杆件沿径向、次径向及环向布置, 而腹杆的设置原则是使所有的上弦节点至少有一根腹秆与下弦节点相连, 以确保网壳的任意位置都不具有单层网壳的受力特点, 因而也就不会发生单层网壳的失稳破坏。 图41 局部双层网壳结构的构成图(16) 3带肋局部双层网壳 带肋局部双层网壳的构成基于单层网壳，在单层网壳的主肋增加下弦(或上弦)以及相应的腹杆，可形成两种形式的带肋局部双层网壳。如图43(a)、 (b)所示。(a)所示网壳的外弦节点位于球面上，便于覆盖，内弦主肋为空间衍架体系；图43(b)所示网壳的内弦节点位于球面上，便于内部装演，外弦主肋空间衍架呈现巨型拱，给人以清晰的力流传递和稳定之感。 图43 带肋局