1、第三章 網(wǎng)殼(Latticed Shells)結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式及特性 網(wǎng)架與網(wǎng)殼的區(qū)別： 1）網(wǎng)架從整體來說是一個(gè)受彎的平板；網(wǎng)殼是承受膜內(nèi)力的殼體。同等條件下的網(wǎng)殼比網(wǎng)架節(jié)約鋼材約20。 2）網(wǎng)殼曲面能形成自然的排水坡度，外形美觀。 3）網(wǎng)殼在制作和拼裝方面技術(shù)要求比網(wǎng)架高，節(jié)點(diǎn)和桿件在空間交匯的角度精確度要求高。 殼體的型體主要采用典型曲面，即幾何學(xué)曲面，亦即不論其曲面形式如何，總可以用幾何學(xué)方程表達(dá)。 曲面可由位于其主曲率方向的正交曲線坐標(biāo)系來定義。 與其相應(yīng)的曲率半徑表示為R1和R2。 常用的形式有： 一 網(wǎng)殼的分類 按層數(shù)、高斯曲率和曲面外形等劃分。按層數(shù)分 分為：?jiǎn)螌雍?/p>

2、雙層兩種 。2 按高斯曲率分 通過網(wǎng)殼曲面S上的任意點(diǎn)P，作垂直于切平面的法線Pn。通過法線Pn可以作無窮多個(gè)法截面，法截面與曲面S相交可獲得許多曲線，這些曲線在P點(diǎn)處的曲率稱為法曲率，用k n表示。 高斯曲率：曲面的兩個(gè)主曲率之積稱為曲面在該點(diǎn)的高斯曲率，用K表示。 在P點(diǎn)處所有法曲率中，最大與最小的曲率稱該點(diǎn)的主曲率，用k1 ，k2 表示。 兩個(gè)主曲率是正交的，主曲率半徑分別用R1、R2表示。 該點(diǎn)的高斯曲率：（1）零高斯曲率的網(wǎng)殼 曲面一個(gè)方向的主曲率半徑R1= （即k1= 0）；另一個(gè)主曲率半徑R2=a，（即 k2 0），為單曲網(wǎng)殼。 如：柱面網(wǎng)殼cylindrical shell 、

3、圓錐形網(wǎng)殼conical shell等。 （2）正高斯曲率的網(wǎng)殼 曲面兩個(gè)方向的主曲率同號(hào)，即k1k20。 如：球面網(wǎng)殼、雙曲扁網(wǎng)殼、橢圓拋物面網(wǎng)殼等。 （3）負(fù)高斯曲率的網(wǎng)殼 曲面兩個(gè)主曲率符號(hào)相反，即k1k20。 如：雙曲拋物面網(wǎng)殼、單塊扭網(wǎng)殼等。3 按曲面外形分 （1）球面網(wǎng)殼 由一母線（平面曲線）繞z軸旋轉(zhuǎn)而成。母線是圓弧線，高斯曲率0，曲率半徑R1=R2= R。（2）雙曲扁網(wǎng)殼 雙曲扁網(wǎng)殼的f/a1/5。 由球面、橢圓拋物面、雙曲拋物面組成 。（3）柱面網(wǎng)殼 由一根直線沿兩根曲率相同曲線平行移動(dòng)而成。母線是直線，曲率k1=0，高斯曲率也等于零。 有：圓柱面網(wǎng)殼，橢圓柱面網(wǎng)殼和拋物線柱

4、面網(wǎng)殼。 由直線族形成的，又稱直紋曲面。（4）圓錐面網(wǎng)殼 由一根直線與轉(zhuǎn)動(dòng)軸呈一夾角，經(jīng)旋轉(zhuǎn)而形成，高斯曲率等于零。（5）雙曲拋物面網(wǎng)殼 由一根曲率向下（k10）的拋物線（母線），沿著與之正交的另一根具有曲單 k20 （曲率向上）的拋物線平行移動(dòng)而成。 曲面呈馬鞍形，高斯曲率K0。 水平截面是一對(duì)分離的雙曲線，豎向主截面是拋物線。 沿曲面斜向垂直切開為直線。 適用于矩形、橢圓形和圓形等平面。（5）扭曲面網(wǎng)殼（也是雙曲拋物面） 將一根直線的兩端沿兩根在空間傾斜、不相交的直線移動(dòng)而形成。 高斯曲率0。 或從馬鞍形曲面中按一定的方式沿直線方向截取一部分，如ABCD，覆蓋的面是矩形平面。扭曲面網(wǎng)殼 單

5、塊扭網(wǎng)殼 下傾上傾扭殼的各種組合形式（7）切割或組合形成的曲面網(wǎng)殼 球面網(wǎng)殼采用切割方法組成三角形、六邊形和多邊形平面形成新的網(wǎng)殼形式。 球面與柱面也可組成新的網(wǎng)殼。二 球面網(wǎng)殼的形式 球面網(wǎng)殼又稱穹頂dome，有單層和雙層兩類。 1 球面網(wǎng)殼網(wǎng)格的劃分方法 （1） 由球極向周邊伸展成放射形或螺旋形的弧線群，再連接與各圓周平行的桿。層狀穹頂 （2） 由三個(gè)方向的大圓構(gòu)成的均勻三角形網(wǎng)格。格子穹頂 （3） 以球面內(nèi)接的多面體棱邊投射到球面上，構(gòu)成的網(wǎng)格體系，稱短程線(測(cè)地線)穹頂。 預(yù)應(yīng)力網(wǎng)殼攀枝花市體育館， 1994年，三向短程線型雙層球面網(wǎng)殼，74.874.8花瓣八邊形，矢高8.89m， 4

6、9/ . （4） 用相互直交的子午線族構(gòu)成。（5）混合劃分法 網(wǎng)格更均勻2 單層球面網(wǎng)殼的形式（按網(wǎng)格劃分）（1）肋環(huán)型球面網(wǎng)殼 球頂節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。1967年建成的鄭州體育館 肋環(huán)形穹頂網(wǎng)殼，平面直徑64m，矢高9.14m，為國(guó)內(nèi)跨度最大的單層球面網(wǎng)殼。 （2）施威德勒（Schwedler）型球面網(wǎng)殼 在肋環(huán)型基礎(chǔ)上加斜桿組成，提高網(wǎng)殼的剛度和抵抗非對(duì)稱荷載的能力。 1994年建成的天津體育館采用肋環(huán)斜桿型（Schwedler型）雙層球面網(wǎng)殼. 圓形平面凈跨108m，周邊伸出13.5m，網(wǎng)殼厚度3m，采用圓鋼管構(gòu)件和焊接空心球結(jié)點(diǎn)，用鋼指標(biāo)55kg每平米。 （3）聯(lián)方型球面網(wǎng)亮 由人字斜桿組成

7、菱形網(wǎng)格，兩斜桿的夾角在3050間，構(gòu)造美觀。在環(huán)向加設(shè)桿件，網(wǎng)格成為三角形，增強(qiáng)剛度和穩(wěn)定性。（4）三向網(wǎng)格型球面網(wǎng)殼 在水平投影面上，通過圓心作夾角為60的三個(gè)軸，將軸n等分并連線，形成正三角形網(wǎng)格，再投影到球面上形成。（5）凱威特型（簡(jiǎn)稱K型）球面網(wǎng)殼 （扇形三向網(wǎng)格） 由 n（n6，8，12，）根徑肋把球面分為 n個(gè)對(duì)稱扇形曲面。每個(gè)扇形面內(nèi)，再由環(huán)桿和斜桿組成大小較勻稱的三角形網(wǎng)格。它綜合了旋轉(zhuǎn)式與均分三角形劃分法的優(yōu)點(diǎn)，不但網(wǎng)格大小勻稱，內(nèi)力分布也均勻。（6）短程線球面網(wǎng)殼 用過球心O的平面截球，在球面上所得截線稱為大圓。在大圓上A，B兩點(diǎn)連線為最短路線，稱短程線。 由短程線組成的

8、空間閉合體，稱多面體。 短程線長(zhǎng)度一樣，稱正多面體。四面體 六面體 八面體 十二面體 二十面體正多面體 短程線球面網(wǎng)殼常由正20面體在球面上劃分網(wǎng)格而成。3 雙層球面網(wǎng)殼的形式（1）交叉桁架體系 將前述六種單層網(wǎng)殼的每個(gè)桿件，用平面網(wǎng)片代替，就形成了雙層球面網(wǎng)殼。（2）角錐體系 由四角錐和三角錐組成的。l）肋環(huán)型四角錐球面網(wǎng)殼2）聯(lián)方型四角錐球面網(wǎng)殼 3）聯(lián)方型三角錐球面網(wǎng)殼 4）平板組合式球面網(wǎng)殼 球面為多面體，每一面為一平板網(wǎng)架。1988年建成的北京體院體育館 帶斜撐四塊組合的雙層扭網(wǎng)殼，平面尺寸為59.2m見方，矢高3.5m,挑檐3.5m，為我國(guó)跨度最大的四塊組合型扭網(wǎng)殼。1999年 漳

9、州后石電廠儲(chǔ)煤倉雙層球面網(wǎng)殼,跨度122.6m，矢高45.25m鎮(zhèn)江巨蛋 又稱“神州第一蛋”，高48米、直徑38米、斜度23.5度的巨型不銹鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。 大英博物館蒙特利爾世博會(huì)重慶商學(xué)院藝術(shù)學(xué)院報(bào)告廳（橢球殼）1998年 北京海洋館 表演廳蚌殼形曲面跨度約60米，雙層焊接球節(jié)點(diǎn)，矢高3.6m，點(diǎn)支撐，面積約4500m2 。展覽館為漸開線形旋轉(zhuǎn)曲面，跨度最大40多米，螺栓球節(jié)點(diǎn)，矢高2.6m，點(diǎn)支撐。面積約15000m2 。內(nèi)部網(wǎng)架三、雙曲拋物面網(wǎng)殼的形式 雙曲拋物面網(wǎng)殼在幾何學(xué)上的特點(diǎn)是其曲面的形成方式屬移動(dòng)式，具有直紋性。 即曲面是由無數(shù)根斜交的直線組成。 通過一定的組合，雙曲拋物面網(wǎng)殼還

10、可以發(fā)展出不同的造型。 1正交正放類 組成網(wǎng)格為正方形，單層時(shí)方格內(nèi)設(shè)斜桿；雙層時(shí)可組成四角錐體。 2正交斜放類 桿件沿曲面最大曲率方向設(shè)置，抗剪剛度較弱。 在第三方向全部或局部設(shè)置桿件，提高抗剪剛度。三叉拱支雙曲拋物面網(wǎng)殼 ，用鋼44.6 kg/m2。北京石景山體育館 1989年 北京石景山體育館 平面為正三角形，邊長(zhǎng)997m。屋蓋由三片四邊形雙曲拋物面雙層網(wǎng)殼 組成，支撐在三叉形格構(gòu)式剛架和鋼筋混凝土邊梁上。四 柱面網(wǎng)殼的形式1 單層柱面網(wǎng)殼： 結(jié)構(gòu)剛度差，彎曲內(nèi)力大，甚至大于軸力；桿件的剪力也不容忽視，不能實(shí)現(xiàn)以薄膜內(nèi)力為主的受力狀態(tài)。 節(jié)點(diǎn)必須設(shè)計(jì)為剛節(jié)點(diǎn)，以傳遞彎矩、剪力。 （1）單

11、斜桿柱面網(wǎng)殼 2）人字形柱面網(wǎng)殼（弗普爾型柱面網(wǎng)殼） 斜桿布置成人字形。3）雙斜桿型柱面網(wǎng)殼提高網(wǎng)殼的剛度。4）聯(lián)方網(wǎng)格型柱面網(wǎng)殼 網(wǎng)格為菱形，桿件的夾角在3050之間。5）三向網(wǎng)格型柱面網(wǎng)殼 在聯(lián)方網(wǎng)格上加縱向桿件，菱形變?yōu)槿切巍?2 雙層柱面網(wǎng)殼：（1）交叉桁架體系 單層柱面網(wǎng)殼都可成為的雙層柱面網(wǎng)殼。 網(wǎng)片形式 （2）四角錐體系 四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有六種形式，但不一定都適用于雙層網(wǎng)殼。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)受力明確，周邊支承網(wǎng)架，上弦桿總是受壓，下弦桿總是受拉；而雙層網(wǎng)殼上層桿和下層桿都可能受壓。 因此，上弦桿短、下弦桿長(zhǎng)的網(wǎng)架，在雙層柱面網(wǎng)殼中，并不一定適用。 1）正放四角錐柱面網(wǎng)殼 桿件品種少，節(jié)

12、點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，剛度大，是最常用形式之一。 1989年建成的濮陽中原化肥尿素散裝庫 平面尺寸58mX135m，雙層正放四角錐圓柱面網(wǎng)殼，國(guó)內(nèi)第一個(gè)螺栓球節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀筒殼。 1995年 黑龍江速滑館 雙層網(wǎng)殼，中央柱面殼、兩端半球殼，覆蓋400m速滑跑道，面積達(dá)15000平米，網(wǎng)殼厚度2.1m，采用圓鋼管構(gòu)件和螺栓球結(jié)點(diǎn)，用鋼指標(biāo)50kg/m2。 中央柱面殼部分采用正放四角錐體系，兩端球面殼部份采用三角錐體系; 網(wǎng)格尺寸為3m左右。網(wǎng)殼厚度取為2.1m，使構(gòu)成四角錐或三角錐的腹桿與殼面之間的傾角不致太小，便于構(gòu)造，也比較美觀。 若按照網(wǎng)殼剛度或總穩(wěn)定性的要求，網(wǎng)殼厚度并不需要這么大。 輪廓尺寸為86.

13、2x191.2m;如包括下部支承框架在內(nèi)，則地面標(biāo)高處的輪廓尺寸達(dá)到101.2x206.2m。是當(dāng)前我國(guó)復(fù)蓋面積最大的屋蓋結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)殼桿件采用由763.8mm至219x8.5mm六種不同截面;考慮不同長(zhǎng)度，共計(jì)791種桿件規(guī)格。螺栓球節(jié)點(diǎn)采用d=130，150，180，220mm四種直徑;考慮孔的不同位置和大小，共計(jì)589種規(guī)格。 桿件總數(shù)16016根，節(jié)點(diǎn)總數(shù)3908個(gè)，網(wǎng)殼的總用鋼量為745t。在現(xiàn)場(chǎng)利用拆遷式腳手架進(jìn)行安裝，由一端向另一端前進(jìn)，用90天時(shí)間安裝完畢。 網(wǎng)殼支承在由環(huán)梁和一系列三角形框架組成的下部結(jié)構(gòu)上(圖2)。 環(huán)梁采用勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其矩形截面尺寸為1450770m

14、m，斜置在間距為69m的一系列三角形鋼筋混凝土框架上。 框架斜柱截面1200600mm，立柱截面600 x600mm。 由于地基條件較差，為平衡三角形框架傳下的水平推力和有效地控制基礎(chǔ)位移，在中央圓柱面殼部位，在-6.45m標(biāo)高處設(shè)置了預(yù)應(yīng)力混凝土拉桿;在兩端球面殼部位，因拉桿設(shè)置不便，考慮其推力稍小，采用樁基來承擔(dān)水平推力。 矩形截面的環(huán)梁以45的傾角斜置在三角形框架的頂端節(jié)點(diǎn)上，其截面主軸與網(wǎng)殼支承處的切線方向一致，也與三角形框架斜柱的方向一致。根據(jù)計(jì)算，在不同工況的荷載作用下，網(wǎng)殼支承反力相對(duì)于水平面的傾角在39 53 之間變化。 所以，當(dāng)環(huán)梁按45 布置時(shí)，其所受的扭矩和橫向彎矩相對(duì)較

15、小。 環(huán)梁由兩個(gè)各長(zhǎng)105m的直線段和兩個(gè)各長(zhǎng)135.4m的半圓周組成，總周長(zhǎng)480.8m。 環(huán)梁的截面巨大，為了避免溫度變化在環(huán)梁和支承框架之間產(chǎn)生巨大的溫度內(nèi)力，本工程將環(huán)梁分成十段，相互獨(dú)立(圖3)。 直梁段的最大長(zhǎng)度為45m，圓弧部份的梁段長(zhǎng)度為67.7m。 每個(gè)梁段的工作猶如支承在若干個(gè)框架上的多跨連續(xù)梁。 環(huán)梁受力很大，中央圓柱面殼部份每個(gè)支承節(jié)點(diǎn)傳給環(huán)梁的作用力最大達(dá)1000kN。環(huán)梁處于雙向彎曲加扭轉(zhuǎn)的復(fù)合受力狀態(tài)，最大內(nèi)力可達(dá):Mx=2650kNm，Vx=1380kN，My=231kNm，Vy=120kN，T=500kNm。 為了使截面不致過大，環(huán)梁采用勁性混凝土構(gòu)造方案，由

16、四肢180X14的角鋼作為弦桿組成箱形的勁性鋼骨架(圖4); 在連續(xù)梁支座附近剪力較大的區(qū)段，鋼骨架兩側(cè)采用t=8mm的鋼腹板;在跨中剪力較小的區(qū)段，則以單角鋼作為弦桿之間的連接綴條。鋼骨架外側(cè)設(shè)置必要的鋼筋網(wǎng)，以保證外包混凝土的整體性和抗裂性能。 環(huán)梁與三角形框架的連接節(jié)點(diǎn)需保證將梁的巨大反力(包括扭矩)可靠地傳給框架。 連續(xù)環(huán)梁的中間支承節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖5所示。 將框架頂部尺寸適當(dāng)擴(kuò)大，留出矩形凹槽以放入環(huán)梁的鋼骨架。 凹槽兩側(cè)壁予以可靠配筋，并預(yù)先用串連鋼筋將梁的鋼骨架與兩側(cè)壁的鋼筋骨架拉接起來，在上方再用連接鋼板把梁頂鋼板與兩側(cè)壁頂端預(yù)埋板焊接在一起。最后澆注節(jié)點(diǎn)混凝土，將梁與框架頂部筑成

17、整體。 在設(shè)計(jì)網(wǎng)殼與環(huán)梁的連接節(jié)點(diǎn)時(shí)，仔細(xì)考慮了環(huán)梁斷開后引起的復(fù)雜變形情況。 當(dāng)溫度變化時(shí)，環(huán)梁斷開處的兩個(gè)相對(duì)梁端將產(chǎn)生方向相反的位移，與網(wǎng)殼應(yīng)有的均勻位移狀態(tài)不相協(xié)調(diào)。 由于環(huán)梁的截面巨大，如不采取適當(dāng)措施，這種不協(xié)調(diào)位移將在網(wǎng)殼內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的局部變形和超應(yīng)力，對(duì)網(wǎng)殼工作十分不利。 為解決這一問題，在環(huán)梁斷開處及其附近區(qū)域內(nèi)，網(wǎng)殼與環(huán)梁的連接采取圖7所示的可滑動(dòng)支座構(gòu)造: 在網(wǎng)殼支座底板下敷設(shè)3mm厚的聚四氟乙烯，并在錨栓蓋板上開橢圓孔，使網(wǎng)殼支座沿環(huán)梁縱向可作一定滑動(dòng)。 在與環(huán)梁垂直的方向，網(wǎng)殼支座不應(yīng)滑動(dòng)，所以設(shè)置擋板，用以傳遞可能有的網(wǎng)殼剪力。 其余的大多數(shù)網(wǎng)殼支點(diǎn)均設(shè)計(jì)成圖8所示的

18、不動(dòng)支座，即將支座底板四周直接焊在環(huán)梁頂面的預(yù)埋件上。 網(wǎng)殼的主要受力性能 設(shè)計(jì)該網(wǎng)殼采用的標(biāo)準(zhǔn)荷載值為:屋面恒載1.2kN/m2，懸掛荷載(按均布考慮)0.8kN/ m2 ，屋面活載0.7kN/m2 ，風(fēng)荷載0.5kN/m m2 。地震作用按7級(jí)考慮。溫度變化按30考慮。 計(jì)算表明，考慮地震或風(fēng)作用的工況一般不起控制作用。 網(wǎng)殼幾乎所有桿件均受壓。 大部份上、下弦桿在滿跨荷載時(shí)內(nèi)力最大;腹桿內(nèi)力較小，且往往在半跨活荷時(shí)達(dá)最大值。 由于網(wǎng)殼的曲面形體對(duì)溫度變形的約束不大，溫度變化在這樣巨大的完整網(wǎng)殼內(nèi)引起的內(nèi)力一般不到總內(nèi)力的10%;無需為網(wǎng)殼設(shè)置溫度縫。 圖9表示網(wǎng)殼上、下弦桿各自最大內(nèi)力的

19、分布，圖中涂黑寬度表示內(nèi)力的大小，其中最大桿力為960kN。 所分析的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的臨界荷載為12.4kN/m2，(圖10中的A點(diǎn))，約為設(shè)計(jì)荷載的5倍。所采用的非線性分析方法是比較精確的，所以5倍的“安全系數(shù)”是可以滿足實(shí)用要求的。 實(shí)際采用的網(wǎng)殼厚度為2.1m，是根據(jù)腹桿斜度等構(gòu)造要求和美觀要求確定的。所以該網(wǎng)殼不存在總穩(wěn)定問題。 為了確保其整體穩(wěn)定性，網(wǎng)殼厚度應(yīng)取多大? 在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)厚度為0.9m的網(wǎng)殼進(jìn)行了非線性全過程分析，對(duì)屈曲后的荷載一位移曲線進(jìn)行跟蹤。所得到的網(wǎng)殼中央頂點(diǎn)的荷載一位移全過程曲線示于圖10。首都機(jī)場(chǎng)職工活動(dòng)中心雙層筒形鋼網(wǎng)殼 屋面彩色夾芯板和局部采光玻璃。網(wǎng)殼下

20、弦支承在不等高的24根鋼筋混凝土柱上。平面尺寸5656m，跨度48m，每邊懸挑4m，柱距8m，矢高3.85m。網(wǎng)殼厚度2.4m。正放四角錐螺栓球節(jié)點(diǎn)。2）抽空正放四角錐柱面網(wǎng)殼 正放四角錐網(wǎng)殼適當(dāng)抽掉一些腹桿和下層桿。柱面網(wǎng)殼的組合 成渝高速路二郎收費(fèi)站清華大學(xué)游泳館3）斜置正放四角錐柱面網(wǎng)殼 1989年建成的北京奧林匹克體育中心綜合體育館 斜放四角錐 7083.23.3，矢高13.5 60kg/m2 ，分條組裝積累滑移 ， 奧林匹克中心（3）三角錐體系1）三角錐柱面網(wǎng)殼 2）抽空三角錐柱面網(wǎng)殼 五、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特性1.靜力特性 影響網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)靜力特性的因素很多，主要有：結(jié)構(gòu)的幾何外形、荷載類型及

21、邊界條件等。 網(wǎng)殼的類型和形式很多，型式不同的網(wǎng)殼，結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律及內(nèi)力分布規(guī)律相差甚遠(yuǎn)。 即使是同一種型式的網(wǎng)殼，當(dāng)幾何外型尤其是矢跨比不同時(shí)，都將有不同的結(jié)構(gòu)反映。 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是邊界條件敏感型的結(jié)構(gòu)，邊界約束條件的細(xì)微變化將有可能使結(jié)構(gòu)的靜力性能產(chǎn)生相當(dāng)?shù)淖兓?. 剛度特性 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般僅對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度提出控制性要求，但對(duì)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，還應(yīng)進(jìn)行剛度設(shè)計(jì)，因?yàn)閯偠葧?huì)影響網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，直接影響結(jié)構(gòu)的靜力特性。 剛度設(shè)計(jì)需兼顧兩方面： 從釋放溫度應(yīng)力及次應(yīng)力考慮：支承及約束應(yīng)減弱或設(shè)計(jì)得柔一些； 從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性考慮：結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)得剛一些。 柱面網(wǎng)殼按其支承情況和長(zhǎng)度分為短殼（L/R0.5）、中長(zhǎng)

22、殼（0.52.5）和筒殼。3.柱面網(wǎng)殼的分類 L縱向支承點(diǎn)的距離，R曲率半徑。 1)短殼常用單波多跨的形式，一般沿長(zhǎng)邊多點(diǎn)支承，荷載沿兩個(gè)方向傳遞，空間受力強(qiáng)； 2)長(zhǎng)殼多為端部支承，荷載沿長(zhǎng)度方向傳遞，結(jié)構(gòu)主要起梁的作用，常用多波單跨的形式 ；在豎向均布荷載作用下，邊緣產(chǎn)生較大的水平側(cè)移，接近結(jié)構(gòu)邊緣沿縱向的桿件受拉，頂部沿縱向的桿件受壓，且中部桿件軸力較大。 3)筒殼是在周邊節(jié)點(diǎn)上均設(shè)支座，受力性能與單位寬度的平行拱類似，空間剛度大； 在豎向均布荷載作用下，與長(zhǎng)殼相反，兩邊的豎向位移出現(xiàn)反彈，而跨中豎向位移向下； 它是三向傳力，斜桿是主要受力構(gòu)件，靠近結(jié)構(gòu)兩端處的斜桿拉壓交替出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)中部

23、的斜桿均為壓桿。 由于筒殼其受力較均勻，應(yīng)用較廣。 短殼變形特征類似于筒殼，但兩邊的豎向位移反彈不如筒殼，短殼中的斜桿多為壓桿；荷載主要通過直接與支座相聯(lián)的斜桿傳遞，因此這些斜桿的內(nèi)力明顯大于其它斜桿。 短殼和筒殼的桿件剪力均不大，因此有明顯拱空間作用。4.幾何參數(shù)對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)靜力性能的影響 影響幾何參數(shù)主要有結(jié)構(gòu)的跨度S、矢跨比F/S及波跨比有關(guān)（F為柱面網(wǎng)殼的矢高）。 筒拱中內(nèi)力分布很不均勻，當(dāng)矢跨比F/S很小時(shí)，結(jié)構(gòu)主要呈梁的作用，跨中彎矩及軸力均很大且軸力分布不均；當(dāng)矢跨比F/S很大時(shí)（如接近半圓），各桿軸力較小，拱軸方向的弦桿在跨中區(qū)域受壓，在邊緣區(qū)域受拉。矢跨比F/S與耗鋼量W的關(guān)系

24、 跨度S與耗鋼量W的關(guān)系4.柱面網(wǎng)殼的水平推力 圓柱面網(wǎng)殼由于環(huán)向力的作用而產(chǎn)生較大的水平推力。水平推力N的大小也與矢跨比有關(guān)。六、影響網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素1.非線性效應(yīng)： 幾何非線性： 薄膜應(yīng)力彎曲應(yīng)力； 彈性變形極大幾何變位。 材料非線性：隨跨度的減少而增加。 單層：幾何非線性影響大，材料非線性影響小。 雙層：同時(shí)考慮幾何、材料非線性影響。 但通常認(rèn)為幾何非線性是主要的，材料非線性的影響會(huì)進(jìn)一步增加幾何非線性的影響。 2.初始缺陷： 結(jié)構(gòu)外形的幾何偏差（安裝后的位置與設(shè)計(jì)位置的偏差），初彎曲、初偏心、殘余應(yīng)力、材料不均勻性、外載偏心等。 網(wǎng)殼的初始缺陷主要指節(jié)點(diǎn)的幾何位置偏差，其他在桿

25、件截面設(shè)計(jì)已考慮。 3.曲面形狀： 平坦易失穩(wěn)，雙曲優(yōu)于單曲，負(fù)高斯曲率的雙曲拋物面最好。 規(guī)程規(guī)定：雙曲拋物面網(wǎng)殼可不驗(yàn)算穩(wěn)定。（單、雙） 4.結(jié)構(gòu)剛度： 剛度與結(jié)構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)拓?fù)?、網(wǎng)格密度、桿件的截面特性和材料特性等有關(guān)。 剛度大穩(wěn)定性好。5. 節(jié)點(diǎn)剛度 剛接和鉸接。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須對(duì)節(jié)點(diǎn)剛度提出要求。6. 荷載分布： 自重輕，不對(duì)稱的雪荷載、風(fēng)荷載對(duì)其影響大。7.邊界條件： 邊界條件不僅影響其穩(wěn)定承載力，也會(huì)影響其失穩(wěn)模態(tài)。七、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型1.圓柱面網(wǎng)殼 兩端支承，L/B1，取矢高f=(1/51/8)B；沿縱向邊緣落地支承的，取矢高f=(1/31/5)B； 雙層網(wǎng)殼厚度取h=(1/201/50)B。 兩端支承時(shí)，端部橫隔應(yīng)具有足夠的平面內(nèi)剛度，跨度不宜大于 30m；沿縱向支承時(shí)，支承點(diǎn)應(yīng)保證抵抗側(cè)向水平位移的約束條件，波長(zhǎng)不宜大于 25m 。 2. 球面網(wǎng)殼 支承點(diǎn)應(yīng)保證抵抗側(cè)向水平位移的約束條件，取矢高f=(1/31/7)D；沿周向落地支承時(shí)，取矢高f=(3/4)D； 雙層球面網(wǎng)殼的厚度取h=(1/301