柱面网壳.ppt

存在的不足 杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的偏差对网壳的内力和整体稳定性的影响较大，给结构设计带来了困难。另外，为减少初始缺陷，对于杆件和节点的加工精度应提出较高的要求，节点和杆件在空间交汇角度必须计算准确，拼装时必须精确地测量和控制节点坐标，这给制作加工增加了难度。这些缺点在大跨度网壳中显得更加突出。 网壳结构可以构成大空间，但矢高很大时，增加了屋面面积和不必要的建筑空间，增加了建筑材料和能源的消耗。 零高斯曲率的网壳 零高斯曲率是指曲面一个方向的主曲率为零；而另一个主曲率为某一数值，故又称为单曲网壳。零高斯曲率的网壳有柱面网壳、圆锥形网壳等。 正高斯曲率的网壳 正高斯曲率是指曲面的两个方向主曲率同号，均为正或均为负，即k1·k2＞0。正高斯曲率的网壳有球面网壳、双曲扁网壳、椭圆抛物面网壳等。 负高斯曲率的网壳 负高斯曲率是指曲面两个主曲率符号相反，即k1·k2＜0—马鞍面。负高斯曲率的网壳有双曲抛物面网壳、单块扭网壳等。 双曲扁网壳 矢高f较小。a＞b，a/b≤2，且f ≤1/5，高斯曲率＞0。该网壳适用矩形平面。 扭曲面网壳 扭曲面网壳包括单扭面网壳及双曲抛物面网壳等结构形式，此外扭面网壳也可以进行组合形成扭面组合网壳。 双曲抛物面网壳沿直纹两个方向可以设置直线杆件。主要形式有： 1）正交正放类。组成网格为正方形，采用单层形式时，在方格内设斜杆；采用双层形式时可组成四角锥体。 2）正交斜放类。杆件沿曲面最大曲率方向设置，抗剪刚度较弱。如在第三方向全部或局部设置杆件，可提高它的抗剪刚度。 柱面网壳是目前国内常用的形式。它分为单层和双层两类，现按网格划分方法分述它们的形式。 （1）单层柱面网壳 单层柱面网壳按网格形式划分有： 单斜杆柱面网壳 首先沿曲线划分等弧长，通过曲线等分点作平行纵向直线。再将直线等分，作平行于曲线的横线，形成方格，对每个方格加斜杆，即单斜杆型。该类柱壳杆件数量少，连接易处理，但是刚度较差。适用于跨度小、轻质屋面结构。 每个网格内设有交叉斜杆，可以有效提高网壳的整体刚度。 所形成菱形网格，应控制每个杆件夹角为30°~ 50°之间。联方网格型杆件长度统一，连接方便，刚度差。 该类网格的形成可以看成基于联方网格基础上增加纵向杆件，均形成三角形网格，如图所示。该类网格刚度最好，杆件种类较少，经济合理。 双层柱面网壳形式很多，主要由交叉桁架体系和四角锥体系组成。 单层柱面网壳形式都可成为交叉桁架体系的双层柱面网壳从桁架的摆放形式可以分为正放桁架和斜放桁架体系，分别如图所示。 四角锥体系在网架结构中共有六种，这几种类型是否都可应用于双层网壳中，应从受力合理性角度分析。网架结构受力比较明确，对周边支承网架，上弦杆总是受压，下弦杆总是受拉，而双层网壳的上层杆和下层杆都可能出现受压。因此，对于上弦杆短、下弦杆长的这种类型网架形式，在双层柱面网壳中，并不一定适用。 2、网壳的主要尺寸 各类双层网壳厚度的取值，当跨度较小时可取跨度的1/20。当跨度较大时可取1/50。厚度是指网壳上下弦形心之间的距离。 网壳结构的网格在构造上可采用以下尺寸，当跨度小于50m时，1.5～3.0m；当跨度为50～100m时，2.5～3.5m；当跨度大于100m时，3.0～4.5m，网壳相邻杆件间的夹角宜大于30°。 振型分解反应谱法， 3n个振型，第j振型 {Xj1, Yj1, Zj1，… Xjn, Yjn, Zjn} 第j振型参与系数： 单层球面网壳  2）当网壳仅沿两纵边支承时 将斜杆布置成人字形，也被称为人字形柱面网壳 弗普尔型柱面网壳 双斜杆型柱面网壳 双斜杆型柱面网壳 联方网格型柱面网壳 联方网格型柱面网壳 三向网格型柱面网壳 三向网格型柱面网壳 （2）双层柱面网壳 交叉桁架体系 正放桁架 斜放桁架 四角锥体系 正放四角锥柱面网壳 斜放四角锥柱面网壳 抽空正放四角锥柱面网壳 斜置正放四角锥柱面网壳 三角锥体系 抽空正放三角锥柱面网壳 抽空正放三角锥柱面网壳 三、网壳结构的设计 单层网壳是刚接杆件体系，必须采用刚性节点，双层网壳是铰接杆件体系，可采用铰接节点。 铰接模型—位移偏大，轴力偏大，可考虑几何非线性。 以轴力和竖向位移为主，荷载沿壳面传递，弯曲作用较小，杆件以受压为主，矢跨比是主要影响因素，大矢跨比位移小，轴力小。 刚接模型—弹性、弹塑性、线性、非线性； 节点坐标计算繁琐，通用程序输入复杂，前后处理工作量大。 1、计算模型 3、基本荷载 1）自重（程序自动计算） 永久荷载 2）屋面板/楼面板