筒壳结构.doc

第一节 概 述　　 网壳结构即为网状的壳体结构，或者说是曲面状的网架结构，其外形为壳，其构成为网格状，是格构化的壳体，也是壳形的网架。　　 一、网壳结构的特点 1 网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，应力峰值较小，因此可以充分发挥材料强度作用。 2 由于它可以采用各种壳体结构的曲面形式，在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，无论是建筑平面或建筑形体，网壳结构能给设计人员以充分的设计自由和想象空间，通过使结构动静对比、明暗对比、虚实对比，把建筑美与结构美有机地结合起来，使建筑更易于与环境相协调。 3 由于杆件尺寸与一整个网壳结构相比很小，可把网壳结构近似地看成各向同性或各向异性连续体，利用钢筋混凝土薄壳结构分析结果进行定性的分析。 4 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，如果杆件布置和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的良好的受力性能。同时，又便于工厂制造和现场安装，在构造和施工方法上具有与平板网架结构相同的优越性。　　 网壳结构按杆件的布置方式分类有：单层网壳和双层网壳两种形式，一般来说，中小跨度 一般为40m以下 时可采用单层网壳，跨度大时采用双层网壳。单层网壳由于杆件少、重量轻、节点简单、施工方便，因而具有更好的技术经济指标，但单层网壳曲面外刚度差、稳定性差，各种因素都会对结构的内力和变形产生明显的影响，因此在结构杆件的布置、屋面材料的选用、计算模式的确定、构造措施的落实及结构的施工安装中，都必须加以注意，双层网壳可以承受一定的弯矩，具有较高的稳定性和承载力。当屋顶上需要安装照明、音响、宇调等各种设备及管道时，选用双层网架能有效地利用空间，方便天花或吊顶构造、经济合理，双层网壳根据厚度的不同，有等厚度与变厚度之分。　　 二、网壳结构的材料　　 网壳结构按材料分类有木网壳，钢网壳、铝合金网壳、塑料网壳、玻璃钢网壳等，木网壳结构仅在早期的少数建筑中采用，近年来在一些木材丰富的国家也有采用胶合木建造网壳，有的跨度已超过100m。但总的来说，木结构网壳用得并不多。钢筋混凝土网壳结构常常是单层且常采用预制钢筋混凝土杆件装配整体式结构，但由于自重大，节点构造复杂，一般川于跨度在60m以下的建筑中。钢网壳结构目前在我国应用最广泛，其钢材可以采用钢管、工字钢、角钢、薄壁型钢等。钢网壳具有重量轻、强度高、构造简单、施工方便等优点。铝合金网壳结构由于重量轻、强度高、耐腐蚀、易加I：、制造和安装方便，在欧美国家已被大量应用于大跨度建筑，其杆件可为圆形、椭圆形、方形或矩形截面的管材，我国由于铝材规格和产量较少，价格较高，目前尚未川于网壳结构。塑料网壳和玻璃网壳结构U前较少采用。　　 第二节 网壳结构的形式　　 网壳结构按曲面形式分类为单曲面和双曲面两种，单曲面网壳即为单筒网壳或称为柱面网壳，双曲面网壳目前常用的有球壳和扭网壳两种．有时也采用其他曲面的扁网壳及各种曲面经切割组合后的网架。　　 一、筒网壳　　 筒网壳也称为柱面网壳，是单曲面结构，其横截面常为圆弧形，也可采用椭圆形、抛物线形和双中心圆弧形等。　　 1．单层筒网壳　　 单层筒网壳若以网格的形式及其排列方式分类，有以下五种形式 见图s—1 ： 1 联方网格型筒网壳 图8—1a ； 2 弗普尔型筒网壳 图6—lb ； 3 单斜杆型筒网壳 图8—1c ； 4 双斜杆型筒网壳 图S—1d ； 5 三向网格型筒网壳 图8—le 。　　联方型网壳受力明确，屋面荷载从两个斜向拱的方向传至基础，筒捷明厂。室内呈菱形网格，犹如撒开的渔网，美观大方。其缺点是稳定性较差，由于网格中每个节点连接的杆件数少，故常采用钢筋混凝土结构，如同济大学大礼堂 图8—2 ，平面尺寸为40m×56m，矢高为8～8．5m乌鲁木齐机场飞机库屋盖，平面尺寸51．5m×60m，矢高为10．3m，均采用钢筋混凝土联方网格型筒网壳，施工安装方法均为预制杆件高牢拼装并现浇节点混凝土。　　弗普尔型和单斜杆型筒网壳结构形式简单，用钢量少，多用于小跨度或荷载较小的情况，双斜杆型筒网壳和三向网格型筒网壳具有相对较好的刚度和稳定忭，构件比较单一，设计及施工都比较简单，可适用于跨度较大和不对称荷载较大的屋盖中。　　为了增强结构刚度，单层筒网壳的端部一般都设置横向端肋拱 横隔 ，必要时也可在中部增设横向加强肋拱。对于长网壳，还应在跨度方向边缘设置边桁架。 与平板网架相比，网壳的受力性能好，刚度大，自重小，用钢量省，是适用于中、大跨度建筑屋盖的一种较好的结构型式。缺点是曲面外形增加了屋盖表面积和建筑空间，构造处理、支承结构和施工制作均较复杂。从构造上网壳分为单层与双层两大类。单层网壳的跨度不宜超过40米。 　　网壳结构常见型式有圆柱面网壳、圆球网壳和双曲抛物面网壳。 　　1