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大跨空间结构网壳结构报告 大跨空间结构与网壳结构 大跨空间结构与网壳结构 第一：大跨空间结构的发展背景 第二：大跨空间结构的分类 第四：大跨空间结构的发展 第三：网壳结构 第五：网壳结构的应用 第六：网壳结构的分析方法：时程、振型 第七：发展 第八：结语 篇二：网壳大跨空间结构 大跨房屋钢结构作业 网壳大跨空间结构及其应用 一、网壳大跨空间结构的特点 网壳结构即为网状的壳体结构，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，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。 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。 网壳结构的发展和大量的工程实践应用，网壳结构为建筑结果提供了一种新颖合理的结构形式，网壳结构具有以下特点： （1）网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性，它的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，受力合理，因此可以充分发挥材料强度作用，节省材料；同时可以跨越较大的跨度。 网壳结构是典型的空间结构，合理的曲 面可以使结构力流均匀，结构具有较大 的刚度，结构变形小，稳定性高。 （2）网壳结构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、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，网格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，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）网壳结构应用范围广，可用于中、小跨度的民用和工业建筑，也可用于大跨度的各种建筑，特别是超大跨度的建筑。在建筑平面上可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、扇形以及各种不规则的平面。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。 （4）网壳结构可以用小的构件组成，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。 （5 ）网壳结构的受力计算简单方便，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，目前我国已有许多适用于多种计算机类型的各种语言的计算软件，为网壳结构的计算、设计和应用创造买有利条件。 （6 ）网壳结构呈曲面形状，形成了自然排水功能，不需像网架结构那样采用小立柱找坡。 二、网壳大跨空间结构设计 （1）基本荷载： 永久荷载有网壳自重（程序自动计算）、屋面板（包括连接檩条）、吊顶材料自重、悬挂设备、管道等自重。 可变荷载有屋面活荷载、雪荷载（不与活荷同时考虑）、风荷载、积灰荷载、温度作用、地震作用、装配应力等。 （2）网壳结构温度作用： 网壳是超静定结构，在均匀温度场变化作用下，由于杆件不能自由热胀冷缩，杆件内会产生应力，这种应力称为网壳的温度应力。温度场变化范围是指施工安装完毕（网壳支座与下部结构连接固定牢固）时的气温与当地常年最高或最低气温之差。它的计算方法有采用空间桁架/刚架位移法的精确分析法。 解决温度应力的措施是考虑调整支座类型来释放温度应力。 （3）网壳结构地震作用： 地震发生时，由于强烈的地面运动而迫使网壳结构产生振动，受迫振动的网壳，其惯性作用一般来说是不容忽视的。正是这个由地震引起的惯性作用使网壳结构产生很大的地震内力和位移，从而有可能造成结构破坏或倒塌，或者失去结构工作能力。因此在地震设防区必须对网壳结构进行 抗震计算。 （4）网壳结构装配应力 装配应力往往是在安装过程中由于制作和安装等原因，使节点不能达到设计坐标位置，造成部分节点间的距离大于或小于杆件的长度。在采用强迫就位使秆件与节点连接的过程中就产生了装配应力。由于网壳对装配应力极为敏感，一般都通过提高制作精度、选择合适安装方法和控制安装精度使网壳的节点和杆件都能较好地就位，装配应力就可减少到可以不予考虑。当需要计算装配应力时，也应采用空间杆系/梁系有限单元法，采用的基本原理与计算温度应力时相仿，即把杆件长度的误差比拟为由温度伸长或缩短即可。 （5）网壳结构的稳定计算 网壳结构的失稳分为两类：局部失稳和整体失稳。局部失稳：结构局部出现软化、消失，是局部的高集中荷载作用或局部缺陷造成的，如单杆失稳，点失稳。整体失稳：整个结构突然屈曲至完全不同于初始软化形状 的变形形式，出现偏离平衡位置的大位移，往往是从局部失稳开始逐渐形成的。