建筑结构选型(第10章网壳结构)第一次课.pdf

建筑结构选型
第十章 网壳结构
Curved-grid structure
陈静芬 力学与建筑工程学院
建筑学、工程力学专业
1 Dreams without execution are nothing.
§10 网壳结构
§ 概述
§ 网壳结构的分类
§ 筒网壳结构
§ 球网壳结构
§ 扭网壳结构
§ 其他形状的网壳结构
§ 网壳结构的选型
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§ 概述
薄壳结构向网壳结构的演变
薄壳结构的概念
壳体结构一般是由上、下两个几何曲面构成的空间薄壁
结构。这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度t。壳体结构
有等厚度壳体、变厚壳体和薄壳、厚壳或中厚度壳。当厚
度t远小于壳体的曲率半径R时(t<<R，一般要求t/R≤1/20)，
称为薄壳，在建筑工程中运用的常属于薄壳结构的范畴。
薄壳结构空间整体工作性能良好，内力比较均匀，是一
种强度高、刚度大、材料省，既经济又合理的结构型式。
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§ 概述
薄壳结构向网壳结构的演变
 20世纪初以前：采用砖石材料，对薄壳受力状态不理解，
壳体厚度达1~3m，且常开裂，薄壳结构发展缓慢；
 20世纪初叶：对薄壳结构的试验和理论研究不断深入，
和电算的发展，使薄壳结构摆脱计算难关；
 20世纪30年代以后：薄壳结构开始走上广泛应用的道路；
 20世纪50～60年代：钢筋混凝土壳体得到了较大的发展；
自20世纪70年代以来：以钢结构为代表的网壳结构得到了
很大的发展。
20世纪末到21世纪初：网壳结构已经取代薄壳结构，成为
壳形结构的主流。
网壳结构多用于大跨度建筑中，目前已经发展成为大跨结
构中应用普遍的结构形式之一。
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§ 概述
 定义：网壳结构是按一定规律布置的杆件通过节点连接而
成的曲面状空间杆系结构，即为网状的壳体结构，或曲面
状的网架结构。
 适用范围：网壳结构形成的建筑造型丰富、生动，可塑性
强，适用于多种平面形式，如圆形、矩形、多边形、扇形
以及各种不规则的平面，可用于中小跨度的工业和民用建
筑，也可以用于大跨度建筑，特别是超大跨度的建筑，建
筑外形可以形成多种曲面，广泛应用在体育馆、展览馆、
剧院等大中型公共建筑的屋盖及墙体部分。
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§ 概述
网壳结构的优点(6个)
 网壳结构具有良好的受力性能。
 兼具杆件结构和薄壳结构的主要特性，网壳结构中网
格的杆件可以用直杆代替曲杆，即以折面代替曲面，
杆件布置和构造处理得当时，具有薄壳结构的良好受
力性能，构件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，
应力峰值较小，因而可以充分发挥材料强度作用，并
可以跨越较大的跨度。
 网壳结构具有较大的刚度。
 网壳结构是典型的空间结构，合理的曲面可以使结构
的力流均匀，结构具有较大的刚度，结构变形小、稳
定性高，节省材料。
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§ 概述
网壳结构的优点(续)
 网壳结构具有优美的建筑造型。
 无论是建筑平面、外形和形状，都能给设计师以充分
的创作自由。薄壳结构与平板网架结构不能实现的形
态，网壳结构几乎都可以实现。网壳结构既能表现静
态美，又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与
杆件的变化，表现动态美。
 网壳结构具有广泛的适用范围。
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