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網殼結構

網殼是一種與平板網架類似的空間杆繫結構，系以杆件為基礎，按一定規律組成網格，按殼體結構佈置的空間構架，它兼具杆系和殼體的性質。其傳力特點主要是通過殼內兩個方向的拉力、壓力或剪力逐點傳力。此結構是一種國內外頗受關注、有廣闊發展前景的空間結構。網殼結構又包括單層網殼結構、預應力網殼結構、板錐網殼結構、肋環型索承網殼結構、單層叉筒網殼結構等。

中文名: 網殼結構
實質: 平板網架類似的空間杆繫結構

材料: 為型鋼或木材
應用時間: 在解放初曾有所應用

網殼結構發展概況

網殼結構在解放初曾有所應用。當時主要是一類聯方型的網狀筒殼，材料為型鋼或木材，跨度在30m左右，如揚州蘇北農學院體育館、南京展覽中心（551廠）、上海長寧電影院屋蓋結構等。作為有影響的我國第一幢大跨度網殼結構是天津體育館屋蓋，採用帶拉桿的聯方型圓柱面網殼，平面尺寸為52m X68m，矢高為8.7m，用鋼指標為45kg每平米。該網殼1956年建成，1973年因失火而重建。此後，截至1992年上半年，據不完全統計，我國已建成各類網殼近80幢，覆蓋建築面積約70000平米，其中80%是近10年興建的。如1989年建成的北京奧林匹克體育中心綜合體育館，平面尺寸為70m X 83m，採用人字形截面雙層圓柱面斜拉網殼，為國內跨度最大的網殼結構。同年建成的濮陽中原化肥尿素散裝庫，平面尺寸為58mX135m，採用雙層正放四角錐圓柱面網殼，為國內覆蓋建築面積最大的網殼結構，也是第一個採用螺栓球節點的網狀筒殼。1967年建成的鄭州體育館，採用肋環形穹頂網殼，平面直徑64m，矢高9.14m，為國內跨度最大的單層球面網殼。又如1988年建成的北京體院體育館，採用帶斜撐的四塊組合型雙層扭網殼，平面尺寸為59.2m見方，矢高3.5m,挑檐3.5m，為我國跨度最大的四塊組合型扭網殼。

網殼結構特點介紹

網殼結構的發展和大量的工程實踐應用，網殼結構為建築結果提供了一種新穎合理的結構形式，這主要是網殼結構具有以下優點：

（1）網殼結構兼有杆件結構和薄殼結構的主要特性，受力合理，可以跨越較大的跨度。網殼結構是典型的空間結構，合理的曲面可以使結構力流均勻，結構具有較大的剛度，結構變形小，穩定性高，節省材料。

（2）具有優美的建築造型，無論是建築平面、外形和形狀都能給設計師以充分的創作自由。薄殼結構與網格結構不能實現的形態，網殼結構幾乎都可以實現。既能表現靜態美，又能通過平面和立面的切割以及網格、支撐與杆件的變化表現動態美。

（3）應用範圍廣，既可以用於中、小跨度的民用和工業建築，也可用於大跨度的各種建築，特別是超大跨度的建築。在建築平面上可以適應多種形狀，如圓形、矩形、多邊形、扇形以及各種不規則的平面。在建築外形上可以形成多種曲面。

（4）可以用小的構件組成很大的空間，而且杆件單一，這些構件可以在工廠預製實現工業化生產，安裝簡便快速，適應採用各種條件下的施工工藝，不需要大型設備，因此綜合經濟指標較好。

（5 ）計算方便。我國已有許多適用於多種計算機類型的各種語言的計算軟件，為網殼結構的計算、設計和應用創造買有利條件。

（6 ）由於網殼結構呈曲面形狀，形成了自然排水功能，不需像網架結構那樣採用小立柱找坡。

網殼結構一般計算原則

網殼結構主要應對使用階段的外荷載（包括豎向和水平向）進行內力和位移計算，對單層網殼通常要進行穩定性計算，並據此進行杆件設計。此外，對地震、温度變化、支座沉降及施工安裝荷載，應根據具體情況進行內力、位移計算。

網殼結構強度剛度分析

網殼結構的內力和位移可按彈性階段進行計算。網殼結構根據網殼類型、節點構造，設計階段可分別選用不同的方法進行內力、位移計算：

l ）雙層網殼宜採用空間杆系有限元法進行計算；

2 ）單層網殼宜採用空間梁繫有限元法進行計算；

3 ）對單、雙層網殼在進行方案選擇和初步設計時可採用擬殼分析法進行估算。

網殼結構的外荷載可按靜力等效的原則將節點所轄區域內的荷載集中作用在該節點上。分析雙層網殼時可假定節點為鉸接，杆件只承受軸向力；分析單層網殼時假定節點為剛接，杆件除承受軸向力外，還承受彎矩、剪力等。當杆件上作用有局部荷載時，必須另行考慮局部彎曲內力的影響。對於單個球面網殼、圓柱面網殼和雙曲拋物面網殼的風載體型係數，可按《建築結構荷載規範》（GB 50009 一2001 ) 取值；對於多個連接的球面網殼、圓柱面網殼和雙曲拋物面網殼，以及各種複雜體形的網殼結構，應根據模型風洞試驗確定風載體型係數。