钢结构设计3_7.ppt

3.7.1网壳结构形式 网壳按组成层数分为单层网壳（图3.54）和双层网壳（图3.55） 按曲面外形分类则有 球面网架（图3.56） 柱面网壳（图3.54） 双曲扁网壳（图3.57） 扭曲面网壳（图3.58） 单块扭网壳（图3.59） 双曲抛物面网壳（图3.60） 切割或组合形成曲面网壳（图3.61，图3.62） 3.7.2网壳的一般计算原则 网壳结构在直接和间接作用下的内力、位移及整体稳定计算除工作荷载之外，还应根据具体情况包括地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等效应。 网壳的永久荷载有：1）网壳自重；2）屋面材料的重力；3）吊顶材料的重力;4)设备管道的重力。 网壳结构的可变荷载有：1）屋面活荷载2 ) 雪荷载 ; 3 )风荷载。 网壳结构具有很强的非线性性能，抗震分析宜采用时程分析法。 如采用振型分解法，宜至少取前20阶振型进行计算； 双层网壳温度变形未受约束或者约束力不大时可不考虑温度变化影响； 不符合上述条件时，网壳应考虑温度应力的影响。设计中考虑的温度应力情况一般有两种：1）整个网壳有温度变化；2）双层网壳上下层有温度差△t。 网壳结构的稳定性计算应考虑结构的非线性； 外荷载按静力等效原则将节点所辖区域内的荷载集中作用在节点上； 双层网壳假定节点为铰接，单层网壳假定为刚接； 网壳应按最不利的荷载效应组合进行设计。对于非抗震设计荷载效应组合应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009 —2001）进行计算。 对抗震设计，荷载效应组合应按国家标准《建筑抗震设计规范》( GB 50011— 2001）进行计算 网壳的设计及计算 网壳的内力分析 网壳是一个高次超静定结构 目前网壳计算主要是考虑几何非线性的有限单元法 考虑与不考虑几何非线性的有限单元法的区别在于前者考虑网壳变形对内力的影响 网壳的稳定性 网壳的稳定性计算可采用非线性有限单元 法，取结构刚度矩阵的行列式之值等于零 作为确定临界荷载的准则，即： det[K]=0 刚度矩阵[K]应包含所有的非线性因素， 使 det[K]=0的荷载即为临界荷载{P}cr 。 网壳杆件的计算长度和容许长细比可按表（3-9）~（3-11）采用。 单层网壳杆件计算长度 表3-9 * * 图3.54 单层柱面网壳 3.7 网 壳 图3.55 双层柱面网壳 图3.56 单层球面网壳 日本名古屋网壳穹顶 图3.57 双曲扁网壳 图3.58 扭曲面网壳 图3.59 单块扭网壳 图3.60 双曲抛物面网壳 图3.61 球面切割网壳 图3.62 平板组合球面网壳 1.6 L 0.9L（L） 壳体平面外 壳体平面内 网壳杆件及节点设计 0.9L L L 板节点 0.9L L L 焊接球节点 L L L 螺栓球点 其他腹杆 支座腹杆 腹杆 弦杆 连接形式 - 300 150 单层网壳 250 300 180 双层网壳 动荷载 静荷载 拉杆 压杆 网壳类别 网壳杆件容许长细比 表 3-11 双层网壳杆件计算长度 表3-10 空间大跨结构在北京奥运场馆中的应用 1、国家体育场： 建筑呈空间马鞍椭圆形；南北332.3米、东西296.4米，最高点68.5米，最低点40.1；屋盖中间开洞长度为185.3m ,宽度为127.5m；整个大跨度屋盖由24榀主桁架支撑在24根桁架柱之上；屋盖上弦采用透明的ETFE 膜材料,屋盖下弦的声学吊顶采用白色PTFE 膜材料； 瑞士赫尔佐格和德梅隆建筑师事务所、英国奥雅纳工程顾问公司及中国建筑设计研究院设计联合体共同设计。 钢结构总用钢量为4.8万吨。 *