球面网壳结构类型和特点
球面网壳主要有交叉桁架体系和角锥体系两大类。
1交叉桁架体系
各种形式的单层球面网壳的网格形式均可适用于交叉桁架体系，只要将网壳中的每根杆件用平面网片来代替，即可形成双层球面网壳，注意网片竖杆方向是通过球心的。
单层球面网壳主要类型有：肋环型球面网壳(Ribbed Dome)、施威德勒型球面网壳(Schwedler Dome)、联方型球面网壳(Lamella Dome)、三向格子型球面网壳(three way grid Dome)、凯威特型球面网壳(Kiewitt Dome)和短程线球面网壳(Geodesic Dome)。双层球面网壳在单层的基础上且网壳上下两层同心进行杆件的交叉复制，使得双层球面网壳的下层杆件连接规律与上层球面一致，上层和下层通过交叉连接，形成交叉桁架体系，即双层球面网壳。
1.1肋环型球面网壳
它是由经向和纬向杆件组成，大部分网格呈梯形。具有网格划分简单，节点构造简单的特点。但是其杆件长短不一，内力分布不均匀，制作安装工作量相当大。杆件计算模型应按空间刚接梁单元考虑，一般适用于中、小跨度结构。
图1：勒环型单层球面网壳
1.2施威德勒型球面网壳
由经向杆、纬向杆和斜杆构成，是肋环型球面网壳的改进形式。加设斜杆的目的是为了提高结构刚度和其承受非对称荷载的能力。斜杆布置方法主要有：左向单斜杆、双斜杆、左右向单斜杆和无纬向杆的双斜杆。在具体工程设计时，应综合考虑荷载特点和支承方式以及材料等因素来确定选用结构布置形式。这种网壳刚度较大，一般适用于大、中型网壳结构。
图2：施威德勒型单层球面网壳
1.3联方型球面网壳
联方型球面网壳系德国工程师Zollinger首创，由左斜杆和右
斜杆组成菱形网格，两斜杆夹角为30～500之间，造型美观。为了增强网壳的刚度和稳定性，可在环向加设杆件，使网格成为三角形。适用于中、大跨度结构。
图3：联方型单层球面网壳
1.4三向格子型球面网壳
三向格子型是在球面上由三个方向相交成60度的大圆构成，或在球面的水平投影面上将跨度n等分，形成正三角形网格后再投影到球面上，即可得到三向网格型球面网壳。该网壳的每一杆件都是与球面有相同曲率中心的弧的一部分；其结构形式优美，受力性能较好，一般用于中、小跨度的网壳结构。
图4：三向格子型单层球面网壳
1.5凯威特型球面网壳
此球面网壳是凯威特为了改善施威德勒型和联方型球面网壳中网格大小不均而创造的。它是由n(n=6、8、12……)根通长的经
向杆先把球面分为n个对称扇形曲面，然后在每个扇形曲面内再由纬向杆系和斜向杆系将此曲面划分为大小比较匀称的三角形网格。在每个扇形面中左右斜杆都平行，故也将这种网壳称为平行联方型网壳。这种网格划分形式使得网格大小匀称，且内力分布均匀，常用于大、中跨度的网壳结构。
图5：凯威特型单层球面网壳
1.6短程线球面网壳
由美国工程师R．Fuller所创。这是一种被认为网格最为均匀的网壳结构形式，它是一种基于正多面体的网格划分方式。必须指出，在基于20面体的短程线球面网壳的网格划分中，规则的等边三角形最多为20个，而经过再划分的点不会相交于大圆，划分后的小三角形不都是相等的，它们大多数都有微小的差别，即多数杆件的长度都有微小差异，再划分的次数称为频率。网格划分方法常见的有交替划分法、面心划分法、等分弧边法等。这种网
壳杆件布置均匀、受力性能好，适用于矢高较大或超半球型的网壳。
图6：短程线型单层球面网壳
2角锥体系
角锥体系是由基本单元为四角锥或三角锥组成的双层球面网壳，在实际工程中以四角锥体系居多。为保证杆件具有合理加工长度且减少汇交于中心点的杆件数量，网格中也有过渡三角形。当跨度较大(一般40m以上)或有特殊技术要求(如在两层之间安装照明、音响和空调等设备)时，往往选用双层网壳或单双层混合网壳。双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而的。
网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面，发展都很快。 网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件与支撑系统有机结合起来，因而用料经济。 网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广应用。跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。 网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。 单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。网架结构是空间网格结构的一种。所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性。空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面尺寸相对较小。 网架结构根据外形不同，可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力；单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。 按实际用途：钢结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱网架结构距车间
平面受力结构体系有两个方面的优点，其一是荷载为单向传递，给计算分析带来方便；其二是桁架，钢架，拱等主体传力结构与屋面板结构是分离的，给结构吊装带来方便。其缺点是结构内力较大，材料强度得不到充分利用，材料用量增大，空间整体性减弱，结构安全性降低。 薄壁结构指结构的厚度远较长度和宽度小，一般由金属或钢筋混凝土制成，并布置成空间受力体系。 薄壳：壳体结构一般是由上下两个几何曲面所构成的薄壁空间结构。这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度。当此厚度远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。 在杆系结构中，梁主要受弯矩和剪力的作用，而拱主要受轴力作用，因此，拱式结构比梁式结构受力合理，节省材料。 在面结构中，平板主要受力矩的作用（包括双向弯矩及扭矩） 薄壳结构主要靠曲面内的双向轴力及顺剪力承重。 壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，而不是以增大其结构截面尺寸取得的。曲率：是描述曲线的弯曲程度的量值，其倒数为曲率半径。 曲率半径：是这段圆弧为一个圆的一部分时所成圆的半径。在曲面上取一点E，曲面在E点的法线为z轴，包括z轴可以有无限多个剖切平面，每个剖切平面与曲面相交，其交线为一条平面曲线，每条平面曲线在E点有一个曲率半径。不同的剖切平面上的平面曲线在E点的曲率半径一般是不相等的。这些曲率半径中，有一个最大和最小的曲率半径，称之为主曲率半径，分别用R′和R表示。 高斯曲率：设曲面在E点处的两个主曲率为k1，k2，它们的乘积k＝k1·k2称为曲面于该点的总曲率或高斯曲率。它反映了曲面的弯曲程度。 薄壳结构的曲面形式：旋转曲面平移曲面直纹曲面 薄壳结构的内力分为两类，作用于中曲面内的薄膜内力和作用于中曲面外的弯曲内力。 圆顶的下部支撑结构：（1）圆顶结构通过支座环支撑在房屋的竖向承重构件上（如砖墙，钢筋混凝土柱等）（2）圆顶结构支撑在斜柱或斜拱上（3）圆顶结构支撑在框架上。 （4）圆顶结构直接落地并支撑在基础上。 圆顶的薄膜内力圆顶上任意一点的位置经线与纬线的交点确定薄膜内力只要是作用在单位环向弧长上的经向轴力以及作用在单位经向弧长上的环向轴力。 筒壳由壳身，侧边构件及横隔三部分组成。 壳身横截面的边线可为圆弧形，椭圆形或其他形状的曲线，一般采用圆弧形较多，便于施工。壳身包括侧边构件在内的高度称为筒壳的截面高度，不包括侧边构件在内的高度称为矢高。 侧边构件与壳身共同工作，整体受力。它一方面作为壳体的受拉区集中布置纵向受拉钢筋，另一方面可提供较大刚度，减少壳身的竖向位移与水平位移，并对壳身的内力分布产生影响。 横隔是筒壳的横向支撑，缺少它壳身的形状就要破坏，这也是筒壳与筒拱结构的根本区别， 横隔的功能是承受壳身传来的顺剪力并将内力传到下部结构中去。 筒壳的受力特点（论述）（1）当l1/l2>=3时，称为长壳。对于较长的壳体，因横隔的间距很大，纵向支撑的柔性很大，壳体的变形与梁一致。相对而言，拱圈的刚度相对较大，拱圈可以看做是不变形的，即壳体的截面没有改变，这又与梁的平截面假定一致。所以长壳结构中的应力状态和曲线截面梁的应力状态相似，可按照材料力学中的梁的理论计算。（2）l1/l2<=1/2时，称为短壳。对于短壳，因为横隔的间距很小，所以纵向支撑的刚度很大，相对而言，拱圈的刚度较小。这时壳体的弯曲内力很小，可忽略不计，壳体内力只要是薄膜内力，所以可按照薄膜理论来计算。（3）对于中长壳，壳体的薄膜内力及弯曲内力都应该考虑，应该用薄膜有弯矩理论来分析他的全部内力。为简化计算，也可忽略其中较次要的纵向弯矩及扭矩，用所谓半弯矩理论来计算筒壳内的主要内力。 实例同济大学大礼堂大礼堂平面尺寸40m*56m，矢高8-8.5m，近4000座。采用钢筋混凝土联方网格型筒网壳，施工安装方法是预制杆件高空拼装并现浇节点混凝土。 双面扁壳所谓扁壳，是指薄壳的失高与被其所覆盖的底面最短边之间的比值不大于1/5的壳体。因为扁壳的失高比底面尺寸小很多，所以扁壳又称微弯平板。双曲扁壳由壳身及周边竖直的边缘构件所组成。 实例北京火车站中央大厅的顶盖和检票口通廊的顶盖就是采用双曲扁壳。中央大厅顶盖薄壳中央微微隆起，四周有拱形高窗，采光充分，检票口通廊上也一连间隔地用了5个双曲扁壳，边缘构件为两铰拱。 双曲抛物面扭壳的受力状态是很理想的。在竖向均布荷载作用下，曲面内不产生法向内力，仅存在顺剪力。顺剪力平行于直纹方向，且在壳体内为常数，故壳体内各点的配筋均匀一致。顺剪力所产生的主拉应力或主压应力，作用在与剪力成45度的方向上，且下凹的方向受拉，相当于索的作用，上凸的方向受压，相当于拱的作用。因此，整个扭壳也可看作是由一系列受拉索与一系列受压拱所组成的曲面组合结构。 实例华南理工大学体育馆屋盖采用预应力混凝土大斜柱和预应力混凝土双曲抛物面扭壳相结合的结构体系，四组大斜柱将屋盖划分为4片扭壳，每块扭壳水平投影均为平行四边形。四组大斜柱顶在屋顶中央处与大横梁连接，组成人字架，柱脚采用预应力混凝土拉杆连接，以承受水平推 力。 平板网架是一种铰接杆系结构，其具有以下优点 （1）平板网架为多向受力的空间结构，比单向受 力的平面桁架适应跨度更大，一般可达30-60m， 甚至达60m以上，在用料方面，它比桁架结构节 省钢材30% （2）网架结构整体刚度大，稳定性 好，能有效承受各种非对称荷载，集中荷载，动 荷载的作用，对局部超载，施工时不同步提升和 地基不均匀沉降等有较强的适应能力，并有良好 的抗震整体性。通过适当的连接构造，还能承受 悬挂吊车及由于柱上吊车引起的水平纵横向的刹 车力的作用。（3）平板网架是一种无水平推力 或拉力的空间结构，一般简支在支座上，这能使 边梁大为简化，也便于下部承受结构的布置，构 造简单节省材料。（4）网架结构应用范围广泛， 平面布置灵活，对于各种跨度的工业建筑，体育 建筑，公共建筑都能进行合理的布置。（5）网 架结构易于实现制作安装的工厂化，标准化。（6） 网架结构占有的空间小，并可利用网架上下弦之 间的空间布置各种设备及管道等，能更有效地利 用空间，使用方便，经济合理。（7）网架的建 筑造型新颖，壮观，轻巧大方，并能直接利用网 架上下弦杆件及腹杆的布置形成一些美丽的顶棚 图案。 按照杆件的布置规律及网格的构成原理分类，平 板网架结构可分为交叉桁架体系和角锥体系。 三边支撑网架自由边的处理，就是设置支撑系统 或不设支撑系统。设支撑系统也称为加反梁，如 在自由边专业设一根托梁或边桁架，或在其开口 边局部增加网格层数，以增强开口边的刚度；如 不设支撑系统，可将整个网架的高度适当提高， 或将开口边局部杆件的截面加大，使网架的整体 刚度得到改善，或在开口边悬挑部分网架以平衡 部分内力。 网架结构的受力特点是空间工作性能既与结构的 支撑条件有关，又与杆件的布置有关。 （1）在周边支撑的条件下，正交正放交叉桁架体 系的网架结构可以看成是两个方向的平面桁架结 构的组合，荷载沿桁架方向向周边支座传递。（2） 对于正交斜放交叉桁架体系的网架，荷载也是沿 着桁架方向向周边传递，但其各片桁架长短不一， 而网架常常设计成等高的，因此短桁架的刚度相 对较大，长桁架起弹性支撑的作用，由于角柱的 约束，长桁架在其端部将产生负弯矩，这可减少 跨中正弯矩，改善网架的受力状况。但同时角部 的柱子内将产生拉力，因此在选用这种网架时， 要特别注意对四角的拉锚，把角支座设计成拉力 支座。 （3）四点支撑的网架，从平面图形看是几何不变 的。为保证网架的几何不变性和有效地传递水平 力，必须适当地设置水平支撑。 网架的网格尺寸主要是指上弦杆网格的几何尺 寸。网格尺寸的确定与网架的跨度，柱距，屋面 构造和杆件材料等有关，还跟网架的结构型式有 关。在有可能的条件下，网格尺寸可取大些，使 节点总数减少一些，并使杆件截面能更有效地发 挥作用，以节省用钢量。当屋面材料为钢筋混凝 土板时，网格尺寸不宜超过3m，否则板的吊装困 难，配筋增大。当采用轻型屋面材料时，网格尺 网架的跨度、支承布置情况、屋面材料及屋面荷 载等因素确定。 节点平板网架节点交汇的杆件多，且呈立体几 何关系，因此，节点的型式和构造对结构的受力 性能，制作安装，用钢量及工程造价有较大影响。 节点设计应安全可靠，构造简单，节约钢材，并 使各杆件的形心线同时交汇于节点，以避免在杆 件内引起附加的偏心力矩。常用的节点形式有焊 接钢板节点，焊接空心球节点，螺栓球节点。 组合网架结构式一种新型的三维空间结构，这种 网架是在一般钢网架结构的基础上，以钢筋混凝 土肋形板代替上弦杆件和覆盖在网架上面的屋面 板，而腹杆与下弦仍然为钢杆件。组合网架用钢 筋混凝土肋形板置换钢网架中的上弦，并同时作 为覆盖在上面的屋面板或楼面板，既节约了钢材， 又提高了压杆抵抗失稳的性能，增强了网架结构 的整体刚度。 优点：（1）在大跨度建筑中，组合网架的钢筋混 凝土板同时作为屋面板，使结构的承重功能和围 护功能合二为一，可使材料充分发挥作用（2） 组合网架的刚度大，抗震性能好 (3) 在多层或高层建筑中，组合网架楼盖可满足 大开间，大柱网和灵活空间的多功能使用要求 （4）组合网架楼盖自重轻，地震作用力小，结构 高度小，网架高度范围内可同时作为设备层。 实例新乡百货大楼原两层内框架结构的大楼进 行了改建，改建的加层部分采用四层组合网架结 构，将原建筑覆盖其下，组合网架为周边柱支撑， 由于加层部分在东南角处与相邻五层建筑物相 碰，必须将脚部切掉，成为八边形平面。网架型 式采用斜放四角锥网架，上弦采用钢筋混凝土预 制板，有正方形和三角形两种形式，下弦及腹杆 均采用角钢，焊接钢板节点。 网壳结构：为网状的壳体结构，或者说是曲面状 的网架结构。 网壳结构特点：它是以杆件为基础，按一定规律 组成网络，按壳体坐标进行布置的空间构架，兼 具杆系结构和壳体结构的性质，属于杆系类空间 结构。它的承载力特点为沿确定的曲面薄膜传力， 作用力主要通过壳体内两个方向的拉力或压力以 及剪力传递。 网壳结构优点：（1）壳体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 而可以充分发挥材料强度作用。（2）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。薄壳结构与网格结构 不能实现的形态，网壳结构几乎都可以实现。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。（3）由于 杆件尺寸与整个结构的尺寸相比很小，因此可把 网壳结构近似地看成各项同性或异性的连续体， 利用钢筋混凝土薄壳结构的分析结果进行定型的 分析。（4）可以用小的构件组成很大的空间，而 且杆件单一，这些构件可以在工厂预制实现工业 化生产，安装简便快速，适应采用各种条件下的 施工工艺，不需要大型设备，因此综合经济指标 较好。 筒网壳也称为柱面网壳。 单层网壳形式：1.联方网格型筒网壳：受力明确， 屋面荷载以两个斜向拱的方向传向基础，室内呈 菱形网格，美观大方。缺点稳定性较差。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。2.弗普尔型筒网壳：形式简单用钢量 少，多用于小跨度或荷载较小的情况。3.单斜杆 型筒网壳：同2 4.双斜杆型筒网壳：刚度和稳 定性较好，用于跨度较大和不对称荷载较大的屋 盖中。5.三向网格型筒网壳：同4 单层球网壳网格形式：1.肋环形网格：只有经向 杆和纬向杆，无斜杆，杆件种类少，节点构造简 单，节点一般为刚性连接。2.施威特勒型网格： 由经向网肋、环向网肋和斜向网肋组成。规律性 明显，无不规则网格，刚度较大，用于大中跨度 穹顶。3.联方型网格：没有径向杆件，规律性明 显，造型美观，网格周边大，中间小，不够均匀。 刚度好，可用于大中跨度建筑。4.凯威特型网格： 大小分布均匀，内力分布均匀，刚度好，用于大 中跨度。5.三向型网格：杆件种类少，受力明确， 用于中小跨度。6.短程线型网格：规整均匀，杆 件和节点种类是各种球面网壳中最少的，受力性 能好，内力分布均匀，传力路线段，刚度大，稳 定性好。7.双向子午线型：用料节省，施工方便。 8.混合型 扭网壳结构：由于扭网壳结构为负高斯曲壳，可 以避免其它扁壳带来的聚焦现象，能产生良好的 室内声响效果。 扭网壳结构受力特点：单层扭网壳本身具有较好 的稳定性，但其出平面刚度较小，因此控制扭网 壳的挠度是设计中的关键。在扭网壳屋脊处设加 强桁架，能明显减少屋脊附近的挠度，但随着与 屋脊距离的增强，加强桁架的影响则加强。由于 扭网壳的最大挠度不一定出现在屋脊处，因此在 屋脊处设加强桁架只能部分解决问题。同时，边 缘构件的刚度对于扭曲壳的变形具有决定意义。 在扭壳的周边，布置水平斜杆，以形成周边加强 带，可提高抗侧能力。 悬索结构：是以一系列受拉钢索为主要承重构 件，按一定规律布置，臂悬挂在边缘构建或支撑 结构上而形成的一种空间结构。 悬索结构组成：拉索，边缘构件，下部支撑构件， 拉锚 悬索受力特点：悬索为轴心受力构件，悬索支座 要解决的重要问题。 单层悬索体系：由一系列按一定规律布置的单根 悬索组成，索两端锚挂在固定的支撑结构上。 单层悬索体系优点：传力明确，构造简单，缺点： 屋面稳定性差，抗风吸能力小。为此常采用重屋 面，适用于中小跨建筑。 单曲面单层悬索体系优点：传力明确，构造简单， 缺点：屋面稳定性差，抗风吸能力小，索的水平 拉力不能在上部结构实现自平衡，必须通过适当 的形式传至基础。 双层悬索体系：是由一系列下凹的承重索和上凸 的稳定索，以及它们之间的联系杆（拉杆或压杆） 组成。每对承重索和稳定索一般位于同一竖平面 内，二者之间通过受拉钢索或受压杆件联系。 双层悬索体系组成：承重索，稳定索，联系杆 交叉索网体系：是由两组互相正交的、曲率相反 的拉索直接交叠组成，形成负高斯曲率的双曲剖 物面。 交叉索网边缘构件形式：1.边缘构件为闭合曲线 形环梁 2.边缘构件为落地交叉拱 3.边缘构件为 不落地交叉拱 4.边缘构件为一对不相交的落地 交叉拱5.边缘构件为拉索结构 悬索结构稳定性差主要表现在两个方面：1.适应 荷载变化能力差2.抗风吸、风振能力差 使单层悬索屋盖结构有必要稳定性的措施：1.增 加悬索结构上的荷载（如采用钢筋混凝土屋面板） 2.形成预应力索-壳组合结构 3.形成索-梁或索-桁 架组合结构4.增设相反曲率的稳定索 预应力索-壳组合结构特点：（1）在雪载等活载 或风力作用下，整个屋面如同壳体一样工作，稳 定性大为提高；（2）由于存在预应力，索和混凝 土共同抵抗外荷载，提高了屋盖的刚度，弹性变 形引起的屋面挠度也大为减少；（3）在使用期间 屋面产生裂缝的可能性大为减少。 日本代代木体育中心大体育馆：屋顶用一对粗大 的钢索形成悬垂的屋脊，钢索支撑在两座混凝土 塔架上，两侧的两篇鞍形索网跨过屋脊主悬索锚 固在沿建筑周边水平布置的曲线形边梁上。为使 体育馆具有开阔的空间，两根主悬索在塔柱上的 悬挂点标高达36.9米。两根主悬索主跨长126米， 垂度为9.653米。每根索采用直径为330mm的钢 丝绳。主悬索的拉力通过边跨斜拉索传至基础， 锚于巨大的地下锚块。两端锚块之间设置两根截 面尺寸为1.5*3.0的混凝土撑杆，以平衡巨大的 水平力。为了避开游泳池的池体结构，两撑杆之 间在场地范围内拉开了较大距离。为了保证屋盖 结构的整体刚度和形状稳定性，两片鞍形索网的 承重索采用了钢板组合的工字型实腹构件。稳定 索采用φ44mm的钢丝绳，间距为1.5~3m，每根 稳定索施加200kN的预拉力，高耸的塔柱、下垂 的主悬索和流畅的两片鞍形曲面组成了雄伟别致 的建筑外形。 膜结构分类：充气膜结构（气压式、气承式、混 合式和气枕式） 支承膜结构（柔性支承膜结构、刚 性支承膜结构） 气枕结构工程实例：中国国家游泳中心“水立方” 张拉整体体系：组成：张拉整体体系是由一组连 续的受拉索与一组不连续的受压构件组成的自支 承、自应力的空间铰接网格结构。 特点：（1）自支承。集成单元是由张力元（索段） 和压力元（压杆）组成，单元的每个角点由一根 压杆与几根索段连接。（2）预应力提供刚度。单 元的刚度是从预应力中获取的，预应力越大则刚 度也越大，但预应力的获取并不采用任何张拉的 方式，而是通过单元内索段和压杆内在的拉伸和 压缩来实现的。（3）自平衡。单元处于互锁和自 平衡状态，形成一个应力回路，而应力不致流失， 这样预应力才能提供刚度。（4）恒定应力态。集 成单元的张力元或压力元在整个加载过程中，其 张力状态或压力状态恒定不变，亦即其张力元在 加载中始终处于受拉状态，而压力元则一直处于 受压状态。要维持这种状态，一定要有一定的几 何构成；二是需要适当的预应力。 弦支空间梁系结构实例：上海铁路南站屋盖结构 布置：屋盖钢结构外形中部呈扁圆锥形，而外周 悬挑部分则略为上翘，整个屋面结构由径向布置 的18根Y形大梁支撑，大梁在外端分叉为复合的 Y形，支撑在内外两圈柱子之上，大梁最内端相 互支撑在顶压环上，从而形成带中心内压环的空 间钢架结构体系。内压环、内柱环、外柱环、悬 挑外边缘的直径分别为26、150、226、275m。 斜拉索布置要点：当塔柱位于建筑平面内部时， 斜拉索可以沿塔柱周围按辐射式、竖琴式、扇形、 或是星形等形式多向或单向布置。 各种形式优缺点：在塔高度相同的情况下，采用 辐射式布索可使斜拉索与结构水平之间获得较大 的倾角，效果较好，工程中应用较多，但各索在 柱顶汇交，常给施工与构造增加困难。采用分层 平行布索的竖琴方式方案可使塔柱上的锚固点分 散，但斜拉索的倾角较小。扇形布索既有辐射式 布索的优点，又有锚固点分散的优点，是一种比 较合理的索型。以上这些布索方案拉索下端均分 别锚固于悬挂主体的不同节点上。星形布索则将 在塔柱上不同高度上的各索锚固在悬挂主体的同 一节点上，节点受力集中，锚固装置复杂。 混合空间结构定义：混合空间结构是由钢架、桁 架、拱、壳体、网架、网壳、悬索等结构中的两 种或三种结构单元组合成一种新的结构，以实现 建筑上的独特造型或结构上的经济合理。特 点：形成风格各异的屋面，可以形成外形轻巧、 并具有良好的整体稳定性。（4）尽量采用预应力 等先进的技术手段，以改善结构的受力性能，节 省材料，并可以使结构更加轻巧。（5）施工比较 简捷，造价比较合理。 朝阳体育馆中央索-拱结构：特点：中央索拱结构 由两条悬索和两个格构式的钢拱组成，索和拱的 轴线均为平面抛物线，分别布置在相互对称的四 个斜平面内，通过水平和竖向连杆两两相连，构 成桥式的立体预应力索拱体系。索和拱的两端支 承在四片三角形钢筋混凝土墙上。位于中央索拱 结构两侧的交叉索网体系，分别锚固在格构式钢 拱和外缘的钢筋混凝土边拱上，钢筋混凝土边拱 的轴线也是位于斜平面内的抛物线。该屋盖结构 的形式十分符合体育馆内部空间的需要，下垂的 索网与看台的坡度协调一致，在中央比赛场地的 上方，则由于设置了钢拱而得以抬高，以满足体 育比赛对高度的要求。因此该组合屋盖结构所形 成的空间既满足了体育馆的功能需要，又没有造 成空间的浪费，因此可达到节约能源的目的。 板式楼梯优缺点：楼梯板底面平整，外观轻巧美 观，模板比较简单，施工支模方便。缺点是当跨 度较大时，混凝土及钢材用量较多，自重较大。 梁式楼梯优缺点：自重比板式楼梯轻，节约材料， 常用于楼层高度较高、楼梯跨度较大及荷载较大 的建筑中。其优点是传力明确，受力合理，节省 材料。其缺点是构造比较复杂，当斜梁尺寸较大 时，造型显得笨重，不如板式楼梯轻巧美观。 中柱式旋转楼梯（又称圆楼梯）的结构形式为在 圆形中心设置立柱，踏步板为一端固定于中心立 柱上的悬挑构件。
常见网架结构型式与建 模技巧 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
常见网架结构型式与建模技巧 建筑结构通常分平面结构和空间结构两大类。应用最广泛的空间结构是空间网格结构，根据组成形状分为网架结构和网壳结构。当网格结构为平板型时即为网架结构，当网格结构为曲面形状并具有网壳的结构特性时即为网壳结构。 网架结构，首先按网格单元分为平面桁架系网架，四角锥体系网架、三角锥体系网架。其次，按网架的支承情况分为周边支承网架、点支承网架、周边支承与点支承相结合的网架，三边支承或两边支承网架。实际工程中，我们常用的是四角锥和三角锥体系网架。 网壳结构有很多种分类方法和种类，仅介绍常用类型，首先按结构型式分球面网壳、柱面网壳、双面抛物面网壳、折板型网壳、应力表皮网壳。其次，按支承条件分无水平推力网壳、有水平推力网壳。按层数分单层网壳、双层网壳等，详见附表。 开始设计网架工程时，应综合比较选择一个优化的结构类型，然后开始建模。建模是将工程模型转化为数字模型的一个过程。首先，根据建筑造型选择网格组成单元，划分网格尺寸。然后根据跨度、支承方式、荷载大小等，确定网架厚度。完成几何形状后，再根据支承柱的刚度给支座赋值。最后调整荷载、进行结构分析和设计。这样，反复比较几个网架方案，最终确定一个优化设计方案作为设计方案。 网架建模关键步骤如下： 第一、网格单元：目前常用的组成单元中四角锥体应用最普遍。因为，四角锥网架造型整齐、美观、刚度大。当网架几何尺寸为正方形或接近正
方形时，多采用斜放类锥体网架。当几何尺寸为多边形即六边形或八边形时，可采用三角锥网架，它形成的结构单元和网架整体很有规律，传力途径简洁，受力合理。当网架几何尺寸为圆形、弧形，可采用三角锥体，也可采用四角锥体系。 第二、网格尺寸和厚度：首先根据网架跨度和荷载大小确定网格数和网格尺寸。通过周边支承平板网架工程计算结果，总结如下最优网格数与跨高比的经验公式： 注：L2为短向跨度，单位为m。 以上公式仅为参考数据，实际工程设中应上下浮动10％进行试算比较，确定一个较佳的网格数作为工程数据。 其次，网格尺寸还和屋面材料有关，当屋面为压型钢板时，网格一般不应大于3m。否则，一般压型钢板都要增加副檩条。当屋面夹芯板时，可以大于3m。当屋面为采光板时，应根据玻璃、阳光板规格确定，一般不大于2m。 第三、支座假定：支座约束可分为自由、弹性、固定和强迫位移等四种。弹性支承是网架结构中普遍存在的约束条件。如果能计算出网架下部支承结构在某自由度方向的刚度，这样可以近似地计算出网架与下部结构
结构设计攻略之网壳结构完美设计法 1、网壳是什么 网壳是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。此结构是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。 2、网壳的发展史 网壳结构的雏形——穹顶结构。在人类社会的发展历程中,大跨度空间结构常常是建筑人员追求的梦想和目标。其中,网壳结构的发展经历了一个漫长的历史演变过程。古代的人类通过详细观察，利用仿生原理，为了有一个更好的生存空间，常常以树枝为骨架、以稻草为蒙皮来模仿如蛋壳、鸟类的头颅、山洞的，搭造穹顶结构，即最初的帐篷。随着建筑材料的发展，穹顶的石料，后面逐渐被砖石取代。穹顶的跨度一般不大，在30m~40m左右，其中建于公元120～124年的罗马万神庙是早期穹顶的典型代表。到19世纪，铁的应用为穹顶的发展开创了一个新纪元，近代钢筋混凝土结构理论的出现及应用开辟了大跨度薄壳穹顶的新领域。1922年在德国耶拿建造了土木工程史上第一座钢筋混凝土薄壳结构———耶拿天文馆。
耶拿天文馆 随着铁、钢材、铝合金等轻质高强材料出现及应用,富有想象力的工程师开始了对穹顶结构使用各种杆件形式。公认的“穹顶结构之父”—德国工程师施威德勒对穹顶网壳的诞生与发展起了关键性的作用, 他在薄壳穹顶的基础上提出了一种新的构造型式,即把穹顶壳面划分为经向的肋和纬向的水平环线,并连接在一起，而且在每个梯形网格内再用斜杆分成两个或四个三角形,这样穹顶表面的内力分布会更加均匀,结构自身重量也会进一步降低,从而可跨越更大空间。这样的穹顶结构实际上已是真正的网壳结构,即沿某种曲面有规律的布置大致相同的网格或尺寸较小的单元,从而组成空间杆系结构。 施威德勒网壳 3、已建成的网壳赏析 富勒球 1962年11月13日，经过百般周折，加拿大终于获得1967年蒙特利尔世博会的举办权。 蒙特利尔世博会美国馆 在蒙特利尔世博会上，最显眼的设计是一个巨大的圆球建筑，它就是巴克敏斯特•富勒（美国伟大的艺术家、发明家、设计科学家，1895—1983）设计的美国馆。美国馆圆球直径76米，三角形金属网状结构合理地组合成一个球体。整个设计简洁、新颖，没有任何多余的材料，建筑就像一个精致漂亮的水晶球。这个圆球场馆的出现不仅使美国馆成为这届世博会的标志建筑，也令设计者巴克敏斯特•富勒
球面网壳结构类型和特点 球面网壳主要有交叉桁架体系和角锥体系两大类。 1交叉桁架体系 各种形式的单层球面网壳的网格形式均可适用于交叉桁架体系，只要将网壳中的每根杆件用平面网片来代替，即可形成双层球面网壳，注意网片竖杆方向是通过球心的。 单层球面网壳主要类型有：肋环型球面网壳(Ribbed Dome)、施威德勒型球面网壳(Schwedler Dome)、联方型球面网壳(Lamella Dome)、三向格子型球面网壳(three way grid Dome)、凯威特型球面网壳(Kiewitt Dome)和短程线球面网壳(Geodesic Dome)。双层球面网壳在单层的基础上且网壳上下两层同心进行杆件的交叉复制，使得双层球面网壳的下层杆件连接规律与上层球面一致，上层和下层通过交叉连接，形成交叉桁架体系，即双层球面网壳。 1.1肋环型球面网壳 它是由经向和纬向杆件组成，大部分网格呈梯形。具有网格划分简单，节点构造简单的特点。但是其杆件长短不一，内力分布不均匀，制作安装工作量相当大。杆件计算模型应按空间刚接梁单元考虑，一般适用于中、小跨度结构。
图1：勒环型单层球面网壳 1.2施威德勒型球面网壳 由经向杆、纬向杆和斜杆构成，是肋环型球面网壳的改进形式。加设斜杆的目的是为了提高结构刚度和其承受非对称荷载的能力。斜杆布置方法主要有：左向单斜杆、双斜杆、左右向单斜杆和无纬向杆的双斜杆。在具体工程设计时，应综合考虑荷载特点和支承方式以及材料等因素来确定选用结构布置形式。这种网壳刚度较大，一般适用于大、中型网壳结构。 图2：施威德勒型单层球面网壳 1.3联方型球面网壳 联方型球面网壳系德国工程师Zollinger首创，由左斜杆和右
网壳结构事故原因分析与防治 网壳结构属于曲面形空间网格结构，兼有杆系结构制造、安装简便和薄壳结构受力合理、自然的特点。其跨越能力大、刚度好、材料省、杆件单一、制造安装方便，具有广阔的应用和发展前景的大跨度和特大跨度的空间结构，是近半个世纪以来发展最快的一种空间结构。 标签：网壳结构；结构稳定；倒塌事故 1 发展概括 在最初的解放初期有所应用，如天津体育馆屋盖。在八十年代时，网壳结构出现小高潮时期，如北京奥林匹克体育中心综合馆、中原化肥厂仓库、郑州体育馆。今年来的发展及趋势，目前跨度较大的网壳结构是天津新体育馆，哈尔滨速滑馆。 2 网壳的分类 网壳结构按照层数可分为单层、双层、三层网壳。对于单层网壳受结构稳定性的决定使之不能运用于较大跨度结构。按曲面曲率分为正高斯、零高斯、副高斯。按曲面外形分球面网壳、双曲扁网壳、柱面网壳、扭网壳。按网壳网格分球面网壳、圆柱壳面。 圆柱面网壳：外形呈圆柱形曲面的网状结构，兼有杆系和壳体结构的受力特点，只在单方向上有曲率，常覆盖矩形平面的建筑。单层网壳按排列有四种：单向斜杆正交正放网格、交叉斜杆正交正放网格、联方网格、三向网格。双层网格可参照平板网架的型式布置不同的网格。壳体高度与波长之比一般在1/6～1/8之间。双层网壳的厚度宜取波长的1/20～1/30。圆球网壳：用于覆盖较大跨度的屋盖，常见网格形式有：肋型、施威德肋型、联方网格、短程线型、三向网格。通过对壳面的切割，圆球网壳可以用于多边形、矩形和三角形平面建筑的屋盖。双曲抛物面网壳：将一直线的两端沿两根在空间倾斜的固定导线上平行移动而构成。单层网壳常用直梁作杆件，双层网壳采用直线衍架，两向正交而成双曲抛物面网壳。这种网壳大都用于不对称建筑平面，建筑新颖轻巧。而单层网壳与双层网壳有独自的受力特点。单层网壳是全截面受压，双层网壳通常是上弦层受压，下弦层受拉，也就是说要有一定的厚度才是合理的受力来抵抗外弯矩。另外，单层网壳的节点小跨度可以用螺栓球节点，跨度稍大要用焊接球节点。因为单层网壳的节点理论上必须是刚性节点，而螺栓球更接近于铰接。实际上，双层网壳与单层网壳相比，单层网壳只是需要截面很大的杆件和刚性节点。 3 网壳结构事故原因 在现有的网壳结构中，经常出现一些倒塌事故，按事故造成的危害和损失程度可分为：恶性事故，网壳结构整体或部分塌落，造成了生命和财产的重大损失。
建筑的结构类型 一、框架结构 框架结构是指将水平构件和竖直构件通过节点连接而成的一种结构形式。它具有简单、经济、适应性强等特点，被广泛应用于多层建筑和大跨度建筑中。框架结构可以根据节点连接的方式分为刚性节点和铰接节点两种类型。刚性节点可以提供较好的刚度和抗侧力能力，适用于高层建筑和抗震要求较高的建筑；而铰接节点则可以提供较好的变形能力和抗震能力，适用于大跨度建筑和地震烈度较高的区域。 二、筒体结构 筒体结构是指由曲面构成的建筑物结构形式。它具有优美的外观和良好的空间感，被广泛应用于体育馆、剧院、展览馆等建筑中。筒体结构可以分为双曲面结构、抛物面结构、悬链面结构等多种类型。这些曲面结构在建筑设计中能够实现各种复杂形状，使建筑物更加具有艺术感和创意性。 三、拱形结构 拱形结构是指由拱和支撑体系组成的建筑物结构形式。它具有良好的承载能力和稳定性，被广泛应用于大跨度建筑和桥梁中。拱形结构可以分为圆拱、扁拱、悬索拱等多种类型。这些拱形结构能够有效地将荷载传递到支撑点，使建筑物具有良好的抗震和抗风能力。
四、网壳结构 网壳结构是指由曲面构成的薄壳结构形式。它具有轻巧、高效、美观等特点，被广泛应用于体育场馆、展览馆、车站等建筑中。网壳结构可以分为球面网壳、双曲面网壳、抛物面网壳等多种类型。这些网壳结构能够通过构件之间的张力来实现荷载的传递，使建筑物具有较大的空间覆盖能力。 五、悬索结构 悬索结构是指通过悬挂在主塔或主梁上的钢缆将主梁悬挂起来的一种结构形式。它具有大跨度、大空间、美观等特点，被广泛应用于桥梁、体育场馆等建筑中。悬索结构可以分为单索悬索结构、双索悬索结构、斜拉桥悬索结构等多种类型。这些悬索结构通过主梁和钢缆之间的拉力来实现荷载的传递，使建筑物具有较好的承载能力和稳定性。 六、壳体结构 壳体结构是指由薄壳构成的建筑物结构形式。它具有轻巧、刚度高、变形小等特点，被广泛应用于体育馆、博物馆、展览馆等建筑中。壳体结构可以分为球面壳体、双曲面壳体、抛物面壳体等多种类型。这些壳体结构通过壳体的曲面形状来实现荷载的传递，使建筑物具有较大的空间感和美观性。 总结起来，不同的建筑结构类型具有各自的特点和适用范围。在实际设计中，建筑师需要根据建筑物的用途、功能和地理环境等因素
结构可行性分析 一座建筑的建立全靠的是结构支撑起来的，而结构的选型和布置是至关重要的。笼统地说一座建筑从低到高有基础、柱子、墙体、楼盖、屋顶组成。 一般建筑的承重结构从大的方面讲一般有墙体承重结构、骨架承重结构、空间承重结构。这里就这三种不同的结构里面包含的不同且适应大型场馆的结构及其特点分别加以分析。. 剪力墙结构：剪力墙一般为钢筋混凝土强，高度和宽度可与整栋建筑相同，厚度一般不小于200mm，必须整体浇筑，且对开设洞口有严格限制，故而剪力墙结构的建筑使用功能和外观形式都受到一定的影响。由于剪力墙的间距一般为3~8m，使建筑平面布置和使用要求受到一定的限制，对需要较大空间的建筑通常难以满足要求。剪力墙结构的侧向刚度很大，变形小，既承重又围护，剪力墙还有一大优点就是可以现场捣制，也可预制装配。 框架结构：框架结构是由梁和柱组成承重结构的体系，主梁、柱、基础构成平面框架，各平面框架再由连系梁连接起来而形成框架体系。其最大的特点是承构件与围护构件有明确分工，建筑的内外墙处理十分灵活，应用范围广。框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。框架结构体系的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性，故不利于地震抗震；钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑，框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对与各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导
网壳结构施工方案 1.引言 本文档旨在提供一个网壳结构施工方案。网壳结构是一种现代建筑结构，其特点是轻质、高强度和灵活性。它被广泛应用于建筑物的屋顶、墙壁和地板等部分。本文将介绍网壳结构的特点、施工流程和安全措施。 2.网壳结构的特点 网壳结构具有以下特点： •轻质：网壳结构采用轻质材料构建，如钢材或合成材料，使得整个结构重量较轻，减轻了建筑物的荷载。 •高强度：由于网壳结构采用密集的网格设计，使得结构具有较高的强度和刚度，能够有效地抵抗外部力的作用。 •灵活性：网壳结构可以根据建筑物的形状和需求进行自由设计和调整，增加了建筑的灵活性和美观性。
3.施工流程 下面是网壳结构的施工流程： 3.1 准备工作 在施工网壳结构之前，需要进行以下准备工作： 1.确定设计方案：根据建筑物的需求和结构要求，设计一个适合的网壳结构方案。 2.确定材料：选择适合的材料，如钢材或合成材料，并确保其符合相关标准和要求。 3.准备施工设备：准备所需的施工设备，如吊车、脚手架、焊接机等。 3.2 施工步骤 网壳结构的施工步骤如下： 1.安装脚手架：在施工现场搭建脚手架，为施工人员提供稳定的工作平台。
2.安装钢结构框架：根据设计方案，将钢结构框架逐步安装到预定位置。这包括吊装钢梁和柱子，并使用焊接机将其连接起来。 3.安装网壳单元：将预制的网壳单元安装在钢结构框架上。这些单元可以是平面网壳、曲面网壳或复杂形状的结构。 4.进行连接和焊接：将各个网壳单元之间进行连接和焊接，确保整个结构的稳定性和强度。 5.进行调整和校正：根据实际情况和设计要求，对网壳结构进行调整和校正，以确保其几何形状正确且符合要求。 6.进行防腐处理：对网壳结构进行防腐处理，以延长其使用寿命和保护其表面免受环境腐蚀的影响。 3.3 完工验收 在网壳结构完成施工后，需要进行完工验收。验收包括以下内容：
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析 大跨度三心圆柱面网壳结构是指由三个不同半径的圆所构成的圆柱面上的三心圆形网壳。大跨度是指该结构形式所适用的横跨距离较长，跨度一般在50米以上的建筑工程。其特点如下： 1. 空间感强：三心圆柱面网壳的三种圆弧半径的运用构成了整个建筑的弧形。以圆柱面为基础，将三个弧面相切叠合在一起，形成了具有空间感强的建筑结构。 2. 建筑区分明显：三心圆柱面网壳结构可以将整个建筑分解成不同的区域。网壳在不同区域之间形成了各自的封闭空间，为建筑物内部的活动提供了一定的隔离。 3. 强度高承载能力强：三心圆柱面网壳结构具有很好的承载能力，对水平荷载、震动荷载等有很好的抗力，让整个建筑的结构更加稳定可靠。 4. 贴近人的需求：三心圆柱面网壳结构由弧面构成，更贴近于人体结构，其外形美观、优雅，不会给人们带来不舒适的感受。 1. 定位和分析设计需求：首先要对建筑工程的目标做出定位和分析设计需求，确定空间尺寸和使用功能等。 2. 材料和施工工艺选择：在确定设计需求之后，需要选择与之相适应的材料和施工工艺，这包括钢筋混凝土结构、钢结构、复合材料等。 3. 计算模型建立：进行结构设计时，首先要建立数学模型，这包括力学模型、刚度模型、材料模型等。 4. 结构选择和布局：根据建筑物的空间尺寸和使用功能，选择合适的结构形式和布局，以实现建筑物的高效性、强度和稳定性。 5. 相关数据的获取：为了精确地设计建筑工程，需进行大量的数据收集和处理，包括建筑物尺寸、荷载、天气条件等。 6. 构件结构的设计和布置：根据设计要求和相关数据，对网壳的构件进行设计和布置，保证其结构的合理性和稳定性。 1. 安全性能好：大跨度三心圆柱面网壳结构采用的是钢结构，其结构稳定性强，承载能力高，能够很好地满足建筑工程的安全需求。 2. 空间利用率高：大跨度三心圆柱面网壳结构的特殊形式使其在空间利用方面具有很大优势，能够最大化地利用建筑空间。 3. 圆弧形的优势：圆弧形的设计使得整个建筑呈现出优美和谐的曲线，形成了独特的建筑风格，给人以美妙的视觉感受。
常见网架结构型式与建模技巧 建筑结构通常分平面结构和空间结构两大类。应用最广泛的空间 结构是空间网格结构，根据组成形状分为网架结构和网壳结构。当网格结构为平板型时即为网架结构，当网格结构为曲面形状并具有网壳的结构特性时即为网壳结构。 网架结构，首先按网格单元分为平面桁架系网架，四角锥体系网 架、三角锥体系网架。其次，按网架的支承情况分为周边支承网架、点支承网架、周边支承与点支承相结合的网架，三边支承或两边支承网架。实际工程中，我们常用的是四角锥和三角锥体系网架。 网壳结构有很多种分类方法和种类，仅介绍常用类型，首先按结 构型式分球面网壳、柱面网壳、双面抛物面网壳、折板型网壳、应力表皮网壳。其次，按支承条件分无水平推力网壳、有水平推力网壳。 按层数分单层网壳、双层网壳等，详见附表。 开始设计网架工程时，应综合比较选择一个优化的结构类型，然 后开始建模。建模是将工程模型转化为数字模型的一个过程。首先, 根据建筑造型选择网格组成单元，划分网格尺寸。然后根据跨度、支承方式、荷载大小等，确定网架厚度。完成几何形状后，再根据支承柱的刚度给支座赋值。最后调整荷载、进行结构分析和设计。这样, 反复比较几个网架方案，最终确定一个优化设计方案作为设计方案。 网架建模关键步骤如下: 第一、网格单元：目前常用的组成单元中四角锥体应用最普遍。 因为，四角锥网架造型整齐、美观、刚度大。当网架几何尺寸为正方 形或接近正方形时，多采用斜放类锥体网架。当几何尺寸为多边形即六边形或八边形时，可采用三角锥网架，它形成的结构单元和网架整体很有规律，传力途径简洁，受力合理。当网架几何尺寸为圆形、弧形，可采用三角锥体，也可采用四角锥体系。 第二、网格尺寸和厚度：首先根据网架跨度和荷载大小确定网格 数和网格尺寸。通过周边支承平板网架工程计算结果，总结如下最优 网格数与跨高比的经验公式:
大跨度建筑结构体系简述各种大跨度结构类型大跨度建筑结构体系是指横跨较大距离的建筑结构系统，以其独特的 设计和建造方式，为人们提供了更广阔的室内空间和更舒适的居住环境。 大跨度结构通常用于体育馆、展览中心、机场终端、会议中心等大型场所。本文将简要介绍几种常见的大跨度结构类型。 1.钢结构 钢结构是应用最广泛的大跨度结构类型之一，其特点是轻巧、强度高、施工方便，适用于跨度较大的建筑。钢结构使用钢材作为主要构件，通过 焊接、螺栓连接等方式进行安装。钢结构的优点包括重量轻、可塑性好、 耐腐蚀等，缺点则包括易受火灾影响、维护成本高等。常见的钢结构类型 包括钢桁架、钢索悬挂结构等。 2.混凝土结构 混凝土结构是另一种常见的大跨度结构类型，其特点是稳定性好、防 火性能优异。混凝土结构使用混凝土作为主要构件，通过浇筑成型，或者 采用预制件的方式进行安装。混凝土结构的优点包括耐久性好、抗震性好、隔热性能好等，缺点则包括重量重、施工周期长等。常见的混凝土结构类 型包括空间壳体结构、空中梁板结构等。 3.张拉结构 张拉结构是一种通过张拉钢索或者预应力混凝土来形成稳定结构的建筑。张拉结构的特点是跨度大、自重轻、构件适应性强。张拉结构通过预 应力钢索或者混凝土进行张拉，使结构产生压应力，从而提高结构的稳定 性和承载能力。张拉结构的优点包括大跨度、轴向力分布均匀、形式多样，
缺点则包括施工复杂、工期长等。常见的张拉结构类型包括张拉拱结构、张拉平板结构等。 4.空间网壳结构 空间网壳是一种由柱、梁、网架等构成的三维网格结构，其特点是刚性好、稳定性好。空间网壳结构通过三维网格结构的组合，使得结构能够均匀分布荷载，提高承载能力。空间网壳的优点包括大跨度、稳定性好、形式美观等，缺点则包括施工复杂、构件连接困难等。常见的空间网壳结构类型包括球面网壳结构、大跨度格构结构等。 总之，大跨度建筑结构体系是一种为了满足大型场所空间需求的特殊结构设计和建造方式。钢结构、混凝土结构、张拉结构和空间网壳结构都是常见的大跨度结构类型，每种类型都具有独特的优点和缺点，设计师在选择结构类型时需要根据具体情况进行考虑。