2結(jié)構(gòu)選型-網(wǎng)殼

2結(jié)構(gòu)選型-網(wǎng)殼

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1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是曲面型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),即由曲面形板與邊緣構(gòu)件(梁、拱或桁架)組成的空間結(jié)構(gòu)。具有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的特性,受力合理,覆蓋跨度大,施工簡(jiǎn)便,可創(chuàng)造新穎的建筑造型,是有著廣闊前景的空間結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn):1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的桿件主要承受軸力,內(nèi)力分布均勻,應(yīng)力峰值較小,可充分發(fā)揮出來(lái)強(qiáng)度作用。2、具有豐富的造型。3、桿件尺寸與整個(gè)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的尺寸相比很小。4、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中網(wǎng)格的桿件可以用直桿代替曲桿。缺點(diǎn):1、桿件和節(jié)點(diǎn)幾何尺寸的偏差以及曲面的偏離對(duì)網(wǎng)殼的內(nèi)力、整體穩(wěn)定性和施工精度影響較大,給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。2、為減小初始缺陷,對(duì)于桿件和節(jié)點(diǎn)的加工精度應(yīng)提出較高的要求,制作加

2、工難度大。3、網(wǎng)殼的失高很大時(shí),增加了屋面面積和不必要的建筑空間,增加建筑材料和能源的消耗。4、這些問(wèn)題在大跨度網(wǎng)殼中顯得更加突出。1、網(wǎng)殼的分類網(wǎng)殼的分類是依據(jù)曲面結(jié)構(gòu)的特征,支承數(shù)目、位置、形式,桿件材料和節(jié)點(diǎn)形式等劃分。1.1、按高斯曲率分類①零高斯曲率網(wǎng)殼K]=0?HO②正高斯曲率網(wǎng)殼兩個(gè)方向主曲率同號(hào)KPK2>0③負(fù)高斯曲率網(wǎng)殼兩個(gè)方向主曲率異號(hào)k1+k2

3、穩(wěn)定性差,剛度不如雙斜桿柱面網(wǎng)売。雙向和三向網(wǎng)格型柱面網(wǎng)殼,具有較好的剛度和穩(wěn)定性,桿件規(guī)格較單一,經(jīng)濟(jì)合理。②單層球面網(wǎng)殼I.梯形(肋環(huán)型球面網(wǎng)殼)只有經(jīng)向桿和緯向桿件,無(wú)斜桿,大部分網(wǎng)格呈四邊形,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單,節(jié)點(diǎn)為剛性連接,且存在節(jié)點(diǎn)彎矩,適用于中、小跨度的穹頂。II、菱形(無(wú)緯向桿聯(lián)方型網(wǎng)殼)由左斜桿與右斜桿構(gòu)成菱形網(wǎng)格,斜桿夾角為30°~50。,規(guī)律性明顯,造型優(yōu)美,構(gòu)件一般為木材、工字鋼、槽鋼和碗構(gòu)件。IIL三角形(有緯向桿聯(lián)方型、施威德勒型網(wǎng)殼)在菱形網(wǎng)格上增設(shè)緯向桿,形成三角形網(wǎng)格,提高了網(wǎng)殼的穩(wěn)定性和剛度,適用于中、大跨度的穹頂。施威德勒型網(wǎng)殼:

4、由經(jīng)向、環(huán)向和斜向網(wǎng)肋構(gòu)成。節(jié)點(diǎn)上匯交桿件少,應(yīng)用廣泛。(2)雙層網(wǎng)殼由兩個(gè)同心或不同心的單層網(wǎng)殼經(jīng)斜腹桿連接而成。①交叉桁架體系是由兩個(gè)或三個(gè)方向的平行桁架交叉構(gòu)成。構(gòu)造簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)參普通鋼桁架。②角錐體系主要包括:三角錐、四角錐、六角錐等形式。雙層柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式:正放四角錐柱面網(wǎng)殼、正放抽空四角錐柱面網(wǎng)殼、斜置正放四角錐柱面網(wǎng)殼、三角錐柱面網(wǎng)殼、抽空三角錐柱面網(wǎng)殼剛度大,桿件少,最常用,適用于小跨度,輕屋面(3)變厚度網(wǎng)殼釆用網(wǎng)殼厚度不等或局部網(wǎng)殼厚度改變。1.3、按材料分類材料的選擇取決于網(wǎng)殼形式、跨度與荷載、計(jì)算模型、節(jié)點(diǎn)體系、材料來(lái)源于價(jià)格,以及制造與

5、安裝條件。①鋼筋混凝土網(wǎng)殼:自重大,節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。②鋼網(wǎng)殼:使用廣泛。③鋁合金網(wǎng)殼:自重輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕,易于加工、制造和安裝。④木網(wǎng)殼:經(jīng)濟(jì),易于加工制造各種形式。⑤塑料網(wǎng)殼及其他材料:自重輕、強(qiáng)度高、可透明、耐腐蝕、耐磨損,易于工廠加工。2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)對(duì)建筑使用功能、美學(xué)、空間利用、工程的平面形狀與尺寸、荷載類別與大小、邊界條件、屋面構(gòu)造、材料、節(jié)點(diǎn)體系、制作與施工等因素綜合考慮。(1)滿足建筑使用要求對(duì)于高、大跨度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)與建筑緊密配合,使網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與建筑造型一致,與周圍環(huán)境協(xié)調(diào),整體比例適當(dāng)。①立面設(shè)計(jì)建筑空間大,可選用矢高較大的球

6、面或柱面網(wǎng)殼;建筑空間小,可選用矢高較小的雙曲扁網(wǎng)殼或落地式拋物面網(wǎng)殼;建筑空間大,但矢高受到控制,可選擇網(wǎng)殼支承于墻或柱上①平面設(shè)計(jì)平面為圓形,可選用球面網(wǎng)殼、組合柱面或組合雙曲拋物面網(wǎng)殼;平面為正方形或矩形,可選用柱面、雙曲扁網(wǎng)殼或雙曲拋物面網(wǎng)殼;平面為狹長(zhǎng)時(shí),可選用柱面網(wǎng)殼;平面為菱形時(shí),可選用雙曲拋物面網(wǎng)殼;平面為三角形或多邊形時(shí),可選用柱面、球面或雙曲拋物面等作適當(dāng)?shù)那懈罨蚪M合。②網(wǎng)殼跨度跨度較小,荷載對(duì)稱且較小,可選用單層網(wǎng)殼,用鋼量少;跨度較大,可選用雙層網(wǎng)殼,提高穩(wěn)定性且經(jīng)濟(jì)。非對(duì)稱荷載較大時(shí),桿件和節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生位移,發(fā)生兒何變化,改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布,

7、慎用單層網(wǎng)殼;(2)考慮工程的經(jīng)濟(jì)性①網(wǎng)格數(shù)和網(wǎng)格尺寸網(wǎng)格尺寸太大,壓桿的穩(wěn)定不利;網(wǎng)格尺寸太小,構(gòu)件數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)增多,增加用鋼量;矢跨比越大,網(wǎng)殼表面積越大,屋面用材量多,但側(cè)推力小。矢跨比經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù):柱面網(wǎng)殼的矢跨比如出單層柱面網(wǎng)殼的矢跨比宜大于V5球面網(wǎng)殼的矢跨比V2-1/7②支承條件包括支承的位置、數(shù)目、種類和樓層的支承標(biāo)高。支承數(shù)目越多,桿件內(nèi)力分布愈均勻;支承剛性愈大,節(jié)點(diǎn)撓度愈小,網(wǎng)殼的橫向穩(wěn)定性愈大,但節(jié)點(diǎn)和基礎(chǔ)的造價(jià)愈高。

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