网壳结构的形式及特性ppt课件.ppt

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1、第三章网壳(LatticedShells)结构第一节网壳结构的形式及特性网架与网壳的区别：1）网架从整体来说是一个受弯的平板；网壳是承受膜内力的壳体。同等条件下的网壳比网架节约钢材约20％。2）网壳曲面能形成自然的排水坡度，外形美观。3）网壳在制作和拼装方面技术要求比网架高，节点和杆件在空间交汇的角度精确度要求高。壳体的型体主要采用典型曲面，即几何学曲面，亦即不论其曲面形式如何，总可以用几何学方程表达。曲面可由位于其主曲率方向的正交曲线坐标系来定义。与其相应的曲率半径表示为R1和R2。常用的形式有：一网壳的分类按层数、高斯曲率和曲面外形等划分。按层数分分为：单层和

2、双层两种。2按高斯曲率分通过网壳曲面S上的任意点P，作垂直于切平面的法线Pn。通过法线Pn可以作无穷多个法截面，法截面与曲面S相交可获得许多曲线，这些曲线在P点处的曲率称为法曲率，用kn表示。高斯曲率：曲面的两个主曲率之积称为曲面在该点的高斯曲率，用K表示。在P点处所有法曲率中，最大与最小的曲率称该点的主曲率，用k1，k2表示。两个主曲率是正交的，主曲率半径分别用R1、R2表示。该点的高斯曲率：（1）零高斯曲率的网壳曲面一个方向的主曲率半径R1=（即k1=0）；另一个主曲率半径R2=±a，（即k2≠0），为单曲网壳。如：柱面网壳cylindricalshell、

3、圆锥形网壳conicalshell等。（2）正高斯曲率的网壳曲面两个方向的主曲率同号，即k1·k2＞0。如：球面网壳、双曲扁网壳、椭圆抛物面网壳等。（3）负高斯曲率的网壳曲面两个主曲率符号相反，即k1·k2＜0。如：双曲抛物面网壳、单块扭网壳等。3按曲面外形分（1）球面网壳由一母线（平面曲线）绕z轴旋转而成。母线是圆弧线，高斯曲率＞0，曲率半径R1=R2=R。（2）双曲扁网壳双曲扁网壳的f/a≤1/5。由球面、椭圆抛物面、双曲抛物面组成。（3）柱面网壳由一根直线沿两根曲率相同曲线平行移动而成。母线是直线，曲率k1=0，高斯曲率也等于零。有：圆柱面网壳，椭圆柱面网壳

4、和抛物线柱面网壳。由直线族形成的，又称直纹曲面。（4）圆锥面网壳由一根直线与转动轴呈一夹角，经旋转而形成，高斯曲率等于零。（5）双曲抛物面网壳由一根曲率向下（k1＞0）的抛物线（母线），沿着与之正交的另一根具有曲单k2<0（曲率向上）的抛物线平行移动而成。曲面呈马鞍形，高斯曲率K＜0。水平截面是一对分离的双曲线，竖向主截面是抛物线。沿曲面斜向垂直切开为直线。适用于矩形、椭圆形和圆形等平面。（5）扭曲面网壳（也是双曲抛物面）将一根直线的两端沿两根在空间倾斜、不相交的直线移动而形成。高斯曲率＜0。或从马鞍形曲面中按一定的方式沿直线方向截取一部分，如ABCD，覆盖的面是

5、矩形平面。扭曲面网壳单块扭网壳下倾上倾扭壳的各种组合形式（7）切割或组合形成的曲面网壳球面网壳采用切割方法组成三角形、六边形和多边形平面形成新的网壳形式。球面与柱面也可组成新的网壳。二球面网壳的形式球面网壳又称穹顶dome，有单层和双层两类。1球面网壳网格的划分方法（1）由球极向周边伸展成放射形或螺旋形的弧线群，再连接与各圆周平行的杆。层状穹顶（2）由三个方向的大圆构成的均匀三角形网格。格子穹顶（3）以球面内接的多面体棱边投射到球面上，构成的网格体系，称短程线(测地线)穹顶。预应力网壳——攀枝花市体育馆，1994年，三向短程线型双层球面网壳，74.8×74.8花瓣

6、八边形，矢高8.89m，49㎏/㎡.（4）用相互直交的子午线族构成。（5）混合划分法网格更均匀2单层球面网壳的形式（按网格划分）（1）肋环型球面网壳球顶节点构造复杂。1967年建成的郑州体育馆肋环形穹顶网壳，平面直径64m，矢高9.14m，为国内跨度最大的单层球面网壳。（2）施威德勒（Schwedler）型球面网壳在肋环型基础上加斜杆组成，提高网壳的刚度和抵抗非对称荷载的能力。1994年建成的天津体育馆采用肋环斜杆型（Schwedler型）双层球面网壳.圆形平面净跨108m，周边伸出13.5m，网壳厚度3m，采用圆钢管构件和焊接空心球结点，用钢指标55kg每平米

7、。（3）联方型球面网亮由人字斜杆组成菱形网格，两斜杆的夹角在30~50º间，构造美观。在环向加设杆件，网格成为三角形，增强刚度和稳定性。（4）三向网格型球面网壳在水平投影面上，通过圆心作夹角为±60的三个轴，将轴n等分并连线，形成正三角形网格，再投影到球面上形成。（5）凯威特型（简称K型）球面网壳（扇形三向网格）由n（n＝6，8，12，···）根径肋把球面分为n个对称扇形曲面。每个扇形面内，再由环杆和斜杆组成大小较匀称的三角形网格。它综合了旋转式与均分三角形划分法的优点，不但网格大小勻称，内力分布也均匀。（6）短程线球面网壳用过球心O的平面截球，在球面上所得截线

8、称为大圆。