《大跨空間結(jié)構(gòu)》之3.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

(上)ReticularShell主講人：錢(qián)宏亮哈爾濱工業(yè)大學(xué)1/74內(nèi)容3.1概述3.2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型3.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析

3.4網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)施工2/74§3.1概述

網(wǎng)殼是一種曲面型空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，兼具網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)?？臻g桿系面內(nèi)受力+3/74受力性能好，適用于中、大跨度屋蓋用材省，較網(wǎng)架可節(jié)約鋼材約20%外形美觀，富于變化工業(yè)化程度高自然排水，無(wú)需找坡網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)4/74曲面外形增加了屋蓋表面積和建筑能耗

構(gòu)造處理、支承結(jié)構(gòu)和施工安裝均較復(fù)雜

單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定問(wèn)題不容忽視網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)1963年，布加勒斯特一93m直徑單層網(wǎng)殼失穩(wěn)倒塌5/74網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展

1866年，德國(guó)工程師Schwedler

在混凝土薄殼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出肋環(huán)形穹頂?shù)臉?gòu)造形式，被譽(yù)為“穹頂結(jié)構(gòu)之父”。6/7419世紀(jì)末，德國(guó)學(xué)者Foppl建立了空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的分析理論。20世紀(jì)50年代后，以Fuller為代表的一批設(shè)計(jì)師在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算方法和構(gòu)造技術(shù)上做出巨大貢獻(xiàn)，建成一系列具有典型意義的工程。7/7重4美國(guó)婆塔科煎馬市裁體育炎館Ta道co竊ma搖D陰om敗e,長(zhǎng)U誤SA牧,衰19倦83膠合割木網(wǎng)究殼，遭短程禮線D=裝16犧0m，h=掘46柜m世界鄙最大8/7餃4名古燒屋體蝴育館Na零go瞎ya播D呆om績(jī)e,初J羞ap淚an，19緒97單層煩球面男網(wǎng)殼短程鄉(xiāng)豐線D=誕18邀7m9/7礙4福岡柔穹頂Fu幟ku候ok癥a鼠Do奇me售,饒Ja象pa槍n，19毀93可開(kāi)悟啟網(wǎng)從殼結(jié)收構(gòu)，D=京22咳2m10/7羽41.蔑1勉95田6年，天津盒體育昆館，帶禮拉桿突的聯(lián)瞞方型調(diào)圓柱貍面網(wǎng)嶄殼，丹平面球尺寸52同m佳×調(diào)68做m，矢祖高8.葬7m2.19泛67蕉年，鄭州系體育師館，肋歇環(huán)形看單層舅球面胃網(wǎng)殼蜂，平陶面直愧徑64擾m，矢教高9.扶14夸m，當(dāng)建時(shí)國(guó)肌內(nèi)跨懇度最括大我國(guó)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)廁的發(fā)展11/7既43.戶1屈98緣瑞8年，北京堅(jiān)體院艦體育倦館，帶共斜撐傻的組險(xiǎn)合型跡雙層貿(mào)扭殼策，平仍面尺香寸59帳.2構(gòu)m×葉59網(wǎng).2披m，矢腿高3.獵5m4.冬1睬98險(xiǎn)9年，濮陽(yáng)衫中原桌化肥棗尿素場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)，雙驕層正糠放四飄角錐蝕圓柱蛛面網(wǎng)件殼，腿平面焦尺寸58娘m×13爪5m，國(guó)決內(nèi)覆抄蓋面嚼積最棉大12/7辟45.按1核98萬(wàn)9年，石景火山體位育館，組償合雙修曲拋稀物面巡壽網(wǎng)殼騎，正槳三角冒形平切面，進(jìn)邊長(zhǎng)99巡壽.7屢m，矢糧高13倒.3曠m6.1995年，黑龍絮江速賓滑館，柱闖面與洲球面串組合群網(wǎng)殼梁，輪逝廓尺衡寸86趴m×19剃5m，覆揭蓋面付積15陣00膏0，亞父洲面盟積最豬大13/7悲47.療1瞇99倒4年，哈工倚大體稅育館，單也雙層裳組合榆鞍型凱網(wǎng)殼,八邊眼形平罷面，64升.2垃m×58勻m8.膊2暴00澇0年，哈工彈大體墳育場(chǎng)，懸超挑跨庸度35畢.8米，蘭當(dāng)時(shí)楊國(guó)內(nèi)他懸挑顫跨度窮最大14/7競(jìng)4哈爾拜濱工飽業(yè)大歉學(xué)體凱育館HI甲T源Gy盒mn犬a(chǎn)s所iu染m,尚H兵ar籌bi憲n15/7與4哈爾頁(yè)濱工牽業(yè)大槐學(xué)體肢育館HI撲T反Gy量mn進(jìn)as廟iu戚m,何H系ar冒bi賊n16/7仇4北京茂奧運(yùn)調(diào)會(huì)老旦山自切行車(chē)設(shè)館La宴os低ha鋤n坦Cy時(shí)cl賄in臨g胞Gy伯mn需as控iu織m,僅B爪ei稻ji稻ng秋,促20敲0717/7取418/7熔419/7稱4§3.任2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型3.信2.雁1網(wǎng)殼腥結(jié)構(gòu)奸的基買(mǎi)本類瞧型3.蔥2.郊2網(wǎng)殼煙結(jié)構(gòu)脖的支還承設(shè)叮置3.軍2.族3網(wǎng)殼序結(jié)構(gòu)昨選型鳴原則20/7禾4§3.墓2.榨1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基團(tuán)本類闖型按結(jié)鐘構(gòu)組四成分沖：?jiǎn)螌荧F網(wǎng)殼公、雙劣層網(wǎng)供殼單層樂(lè)網(wǎng)殼雙層蓮網(wǎng)殼一、枕網(wǎng)殼冷結(jié)構(gòu)姓分類21/7菜4按高帝斯曲慢率分培：零高鋪斯曲嗽率、季正高怖斯曲笛率、者負(fù)高凈斯曲異率高斯幼曲率K朱=炮0K抹>引0K燭<辰022/7荷4按曲憂面形哨狀分佳：球面詞、柱冬面、字橢圓詠拋物臺(tái)面、芹雙曲渣拋物驕面球面橢圓拋物面(雙曲扁殼)柱面雙曲拋物面之組合矩形平面菱形平面雙曲拋物面（鞍形殼）對(duì)于捉每種陽(yáng)形狀久，不而僅應(yīng)測(cè)了解處其幾何躲特點(diǎn)，還殺應(yīng)理嚷解其章內(nèi)部啊蘊(yùn)含柳的結(jié)構(gòu)如力量。23/7岸41）球筐面圓球言面網(wǎng)建殼、緒橢圓矮球面糖網(wǎng)殼頂和拋沸物線憤球面舒網(wǎng)殼球殼船的力焰量24/7感42）柱培面圓柱悠面網(wǎng)方殼、鋤橢圓享柱面宜網(wǎng)殼啞和拋?zhàn)晕锞€曠柱面慚網(wǎng)殼柱殼的力量25/7巴4柱面頭網(wǎng)殼孫按其炭支承豬和長(zhǎng)育度分舟為短殼（L/首R(shí)0凱.5）、中長(zhǎng)暈殼（0.專5<毛L/校R2籌.5）、長(zhǎng)殼（L/誓R>2維.5）和筒殼。短殼的荷個(gè)載沿急兩個(gè)優(yōu)方向展傳遞篩；長(zhǎng)殼多為第端部亦支承廈，荷當(dāng)載沿石長(zhǎng)度量方向阻傳遞憐；筒殼受力俘性能柴與拱嗽類似僵。26/7擾43）橢打圓拋篇物面零（雙名曲扁泄殼）幾何壯構(gòu)成一種色拋物尾線平悶移曲民面不宜姐太扁1/須8≤f/b≤1肥/5兩個(gè)壇方向圓性能濤接近a/b≤227/7區(qū)4雙曲套扁殼索的力刊量28/7把4雙曲光扁殼負(fù)工程罷實(shí)例北京械站候亭車(chē)廳沿（35朽x3淘5m）19京58北京飲網(wǎng)球拋館（42省x4凱2m）19谷6429/7逗44）雙離曲拋煉物面班（鞍堅(jiān)殼、揮扭殼何）幾何半構(gòu)成●一種努直紋讀曲面●雙向恢彎曲竊，穩(wěn)苦定性彼好30/7掏4鞍殼唉的力供量31/7嶺4雙曲胃拋物閘面網(wǎng)寺殼工奴程實(shí)貫例德陽(yáng)忘體育沾館石景睜山體春育館廣州型亞運(yùn)舟會(huì)摔觸跤館哈工足大體腫育館32/7朋4切割攀、組止合曲晉面球面浮切割守網(wǎng)殼33/7隊(duì)434/7醋4二、障球面嶼網(wǎng)殼重網(wǎng)格蠟形式網(wǎng)格補(bǔ)劃分蓮原則：桿噴件種賞類少今，網(wǎng)氏格面埋積均止勻，妄節(jié)點(diǎn)鍋連接?xùn)|的桿西件數(shù)蘋(píng)不宜暴太多股，相色鄰桿嚼件的調(diào)夾角撈不宜脊太小噸。35/7腿4球面荷網(wǎng)殼寸的網(wǎng)慰格劃你分主嘉要有6種形膨式：肋環(huán)黃型施威薦德勒廉型聯(lián)方雹型凱威疊特型三向引網(wǎng)格扇型短程承線型36/7竊41）肋環(huán)流型(Ri職b-掉Ri組ng憐S榨ys臣te畝m)只有笨經(jīng)向音和緯逗向桿午件，奪大部站分網(wǎng)蕉格呈悠梯形除頂梨部節(jié)疊點(diǎn)外陸，構(gòu)榴造簡(jiǎn)房誠(chéng)單桿件低承受手彎矩帖，整體梁剛度岔差適用般于中鞏、小下型網(wǎng)惑殼試分停析圖女中有倦幾種悔桿件藏和節(jié)濱點(diǎn)形角式？37/7匠42）肋臣環(huán)斜拼桿型(Sc俘hw皺ed講le詳r輔Sy撕st炸em搶)肋環(huán)+斜桿斜桿代的作由用是增強(qiáng)抵網(wǎng)殼芽的剛棕度和抵抗鮮非對(duì)帳稱荷垃載的能餐力。整體太剛度通好，適用著于大躁、中碎型網(wǎng)懲殼左單貍斜桿檔左右礙單斜宋桿芽雙烘斜桿巖無(wú)緯準(zhǔn)向桿38/7憤43）聯(lián)方糠型(Rh達(dá)om殃bi耕c仰S漆ys才te扯m)由人估字形規(guī)斜桿亂組成行菱形燥網(wǎng)格重，斜桿循夾角融為30監(jiān)~5斥0度造型偉美觀捏，適用涉于大票、中液型網(wǎng)蘿殼無(wú)緯向桿有緯向桿39/7珍44）三向堂網(wǎng)格型(Th拔re睛e-胸wa濱y將Sy搜st佛em似)受力乒性能詠好，音外形拾美觀，適用泥于大付、中冒型網(wǎng)企殼在球授面的兇水平抓投影字面上孤，將趁跨度n等分梅，作烤出正勉三角閉形網(wǎng)舟格，饅再投斧影到臟球面饑上（小我矢跨淹比）在球理面上呆用三哨個(gè)方莖向、椒相交聚成60度的型大圓已構(gòu)成（大特矢跨頓比）幾何就構(gòu)成承方法特點(diǎn)40/7懇45）扇勇形分膽割三私向網(wǎng)端格型（Ki蝴ew始it求t博Sy款st艙em）網(wǎng)格肉大小粉勻稱冤，內(nèi)肅力分勁布均鳳勻，物適用惑于大粒、中膠型網(wǎng)男殼K6K8先由n(淋n＝6、8、12……)根經(jīng)住向桿聯(lián)把球勸面分念為n個(gè)對(duì)滅稱扇懼形曲交面，鏈然后請(qǐng)?jiān)诿繗垈€(gè)扇矮形曲籠面內(nèi)央再由校緯向手桿和望斜向歌桿劃模分。幾何柄構(gòu)成邊方法旋轉(zhuǎn)瓶劃分+平行若劃分特點(diǎn)41/7姨4新奧鮮爾良章超級(jí)光穹頂Ne密w網(wǎng)Or護(hù)le檔an水s戀Su削pe迫rd詞om足e,略U幣SA綢,拳19玩75直徑21悉0m，采看用K1造2型雙伸層網(wǎng)妻殼。42/7伍4K6與聯(lián)鴉方組和合型43/7牽46）短程怎線型（Ge敞od耽es哈ic蓋S尊ys圓te抬m）幾何添構(gòu)成腫方法以正20面體進(jìn)為基沖礎(chǔ)，灰在球鉤面上參對(duì)三桶角形躺再劃箱分。1）弦黃均分伴法2）等嫁弧再置分法3）弧臨等分疑法44/7劈燕4網(wǎng)格玩大小盤(pán)勻稱迎，受跪力性植能好門(mén)，適形用于崇矢高勸比較悶大或盯超半母球形登網(wǎng)殼45/7扶4哈工錄大90周年紗校慶狐紀(jì)念襲球試分活析該秧球有御多少夕個(gè)頂斷點(diǎn)，賭多少插個(gè)面眨？歐拉燒公式米：F+貴V-當(dāng)E=螞246/7暈4網(wǎng)殼薄殼網(wǎng)格橢圓拋物面雙曲拋物面球面柱面球面柱面肋環(huán)型Schwedler型聯(lián)方型三向網(wǎng)格型Kiewitt型短程線型課程礙回顧47/7結(jié)47）雙塞層球面原網(wǎng)殼A.交叉飼桁架鮮體系B.肋環(huán)苦型四轟角錐主要盯有交叉融桁架歌系和角錐繭體系兩大迫類。48/7易4雙層聯(lián)方徑型球富殼雙層練短程棍線球殼平板組合式球殼49/7烈4單斜費(fèi)桿型解柱面陣網(wǎng)殼人字沈形柱面飄網(wǎng)殼剛度叼較差案，適誓用于獨(dú)中、牛小型宵網(wǎng)殼三、筍柱面聚網(wǎng)殼撒網(wǎng)格亞形式1）單欠層柱研面網(wǎng)閉殼50/7很4悉尼犧國(guó)際敗水上續(xù)運(yùn)動(dòng)酬中心51/7核4雙斜饅桿型三向寸網(wǎng)格恩型聯(lián)方塊型網(wǎng)記格剛殖度差聯(lián)方棒型三向型網(wǎng)偽格剛幸度最脾好雙斜訪桿型連接巡壽復(fù)雜52/7洲4為提束高剛技度和收穩(wěn)定盤(pán)性，椅對(duì)于遍長(zhǎng)柱畫(huà)殼應(yīng)許設(shè)橫執(zhí)向肋漢堡博物館庭院53/7堆42）雙旁層柱暫面網(wǎng)豬殼主要多有交斥叉桁架晝體系和四角均錐、三角敬錐體系四。54/7源4四角持錐柱串面網(wǎng)炭殼的林主要航形式55/7坐4三角母錐柱纖面網(wǎng)哭殼抽空篇三角透錐柱糠面網(wǎng)膀殼雙層乳柱殼穩(wěn)的上刺下弦不桿可侍能都閉受壓償。56/7澤4四、駕橢圓視拋物膀面網(wǎng)雨殼網(wǎng)段格形先式三向樓型單斜妹桿型聯(lián)方霸型試分顏析下耗列網(wǎng)綱格的質(zhì)劃分鼠特點(diǎn)57/7畝4正交甲正放釘型五、斬雙曲筒拋物釋面網(wǎng)號(hào)殼網(wǎng)闊格形帶式正交斜放型58/7津4六、鎖局部荷雙層庸網(wǎng)殼禁網(wǎng)格才形式單層銹網(wǎng)殼遲的承筆載力套主要說(shuō)由穩(wěn)碑定控蜜制，瘦材料趨的實(shí)銀際工頓作應(yīng)渾力僅恥為允蛾許應(yīng)概力的1/絞10股~1即/6。為提淡高單取層網(wǎng)飯殼的右承載立力，墾并獲適得簡(jiǎn)勝潔明遙快的浸視覺(jué)歲效果推，可賣(mài)采用橫局部陸雙層甘網(wǎng)殼歪。1）周驗(yàn)邊雙懲層中始部單盒層網(wǎng)周殼2）局涉部抽塑空雙費(fèi)層網(wǎng)令殼3）局逝部帶敘肋單戴層網(wǎng)聚殼59/7勞4周邊費(fèi)雙層抱中部?jī)磫螌铀揪W(wǎng)殼肋環(huán)涼型聯(lián)方迅型短程那線型組合棗型60/7植4局部面抽空孩雙層兼網(wǎng)殼應(yīng)使蓋所有抖的上僚弦節(jié)勤點(diǎn)至獵少有圾一根物腹稈銹與下丑弦節(jié)干點(diǎn)相吹連61/7濟(jì)4局部莊帶肋著單層身網(wǎng)殼62/7宇4§3.途2.腹2網(wǎng)殼業(yè)結(jié)構(gòu)堤的支撲承設(shè)制置網(wǎng)殼浙屬邊上界條財(cái)件敏為感型像結(jié)構(gòu)做，網(wǎng)暈殼的經(jīng)支承右構(gòu)造樂(lè)應(yīng)滿步足不駝同結(jié)窄構(gòu)形饒式所哨必需吊的邊猜緣約漢束條壞件球面瘦網(wǎng)殼的支尸承應(yīng)蠻能夠非抵抗齒水平悔位移柱面涌網(wǎng)殼沿兩間縱邊脈支承球時(shí)，湊應(yīng)能欠夠抵窗抗側(cè)贏向水妖平位桃移橢圓飛拋物蒜面和雙曲嫌拋物雖面網(wǎng)殼撐應(yīng)通犯過(guò)邊緣艇構(gòu)件將荷紅載傳刪遞給問(wèn)下部饒結(jié)構(gòu)63/7凡4雙層硬網(wǎng)殼應(yīng)按慣實(shí)際只構(gòu)造她采用佩有側(cè)進(jìn)移或努無(wú)側(cè)折移的劍鉸支忠座單層館網(wǎng)殼可采扶用不僅動(dòng)鉸扶支座衰、剛揪性支景座或獅彈性育支座網(wǎng)殼柱邊緣濫宜設(shè)峽置具翻有足脹夠剛懶度的邊緣接構(gòu)件，以效避免清應(yīng)力括集中64/7等4支座部水平覺(jué)推力噸的處蛾理可你采用占：①師加水慚平拉覽桿②昨結(jié)構(gòu)炸落地③店增加才下部追結(jié)構(gòu)裂剛度欺（加遺扶壁去、斜廣撐）65/7票4邊緣穗約束液構(gòu)件獸應(yīng)滿券足剛頁(yè)度要笑求，擋并與韻網(wǎng)殼指結(jié)構(gòu)利一起逼進(jìn)行般整體男計(jì)算詠；剛度煙設(shè)計(jì)貼問(wèn)題衫：①溫從釋熊放溫鮮度應(yīng)水力及素次應(yīng)集力考涉慮：飼支承桑及約賀束應(yīng)騰減弱普或設(shè)士計(jì)得谷柔一華些；②長(zhǎng)從結(jié)嚷構(gòu)的叢穩(wěn)定著性考雪慮：演支承檔結(jié)構(gòu)宵應(yīng)設(shè)陷計(jì)得功剛一手些。設(shè)計(jì)憑時(shí)需性兼顧設(shè)以上惹兩方想面，賊對(duì)結(jié)囑構(gòu)進(jìn)福行剛究度調(diào)暴整。66/7宰41）與驚建筑堅(jiān)平面密及造互型相柱協(xié)調(diào)§3.偵2.懼3網(wǎng)殼跡結(jié)構(gòu)石的選爹型原愧則圓形駁平面——球殼、組合雙柱殼和組合刮雙曲室拋物尿面殼矩形迎平面——柱面、雙曲綱拋物鞭面和橢圓愧拋物往面網(wǎng)蟻殼狹長(zhǎng)室平面——柱面旨網(wǎng)殼菱形現(xiàn)平面——雙曲暖拋物盟面網(wǎng)告殼三角懲形、陷多邊鉆形平額面——各種勞網(wǎng)殼撲的切割倚組合67/7蔥4美國(guó)筒麻省盯理工藥學(xué)院討（MI泥T）禮哪堂（球怖殼平警面為組正三蓋角形般）68/7萍42）尺鞋寸選考用合青理矢跨但比是影傲響網(wǎng)僚殼受段力的招重要攀因素厚度對(duì)網(wǎng)嘆殼受頂力和樹(shù)用鋼門(mén)量均林有影北響示意圖平面尺寸B/L矢跨比f(wàn)/B雙層殼厚度h/B單層殼跨度L<1兩端支承時(shí)1/3~1/6縱邊支承時(shí)1/2~1/51/20~1/50兩端支承時(shí)L≤35m縱邊支承時(shí)B≤30m柱面斗網(wǎng)殼杜幾何撫尺寸誕選用69/7億4示意圖平面尺寸矢跨比f(wàn)/D雙層殼厚度h/D單層殼跨度D≥1/71/30~1/60≤80m球面沸網(wǎng)殼切幾何白尺寸吧選用示意圖平面尺寸L1/L2矢跨比f(wàn)/L雙層殼厚度h/L2單層殼跨度L2≤1.51/6~1/91/20~1/50