網殼結構

　 　 網殼是一種與平板網架類似的空間桿系結構，系以桿件為基礎，按一定規律組成網格，按殼體結構布置的空間構架，它兼具桿系和殼體的性質。其傳力特點主要是通過殼內兩個方向的拉力、壓力或剪力逐點傳力。此結構是一種國內外頗受關注、有廣闊發展前景的空間結構。
　 　 網殼結構又包括單層網殼結構、預應力網殼結構、板錐網殼結構、肋環型索承網殼結構、單層叉筒網殼結構等。
　 　 我國網殼結構發展概況:
　 　 網殼結構在解放初曾有所應用。當時主要是一類聯方型的網狀筒殼，材料為型鋼或木材，跨度在30m左右，如揚州蘇北農學院體育館、南京展覽中心(551廠)、上海長寧電影院屋蓋結構等。作為有影響的我國第一幢大跨度網殼結構是天津體育館屋蓋，采用帶拉桿的聯方型圓柱面網殼，平面尺寸為52m X68m，矢高為8.7m，用鋼指標為45kg每平米。該網殼1956年建成，1973年因失火而重建。此后，截至1992年上半年，據不完全統計，我國已建成各類網殼近80幢，覆蓋建筑面積約70000平米，其中80%是近10年興建的。如1989年建成的北京奧林匹克體育中心綜合體育館，平面尺寸為70m X 83m，采用人字形截面雙層圓柱面斜拉網殼，為目前國內跨度最大的網殼結構。同年建成的濮陽中原化肥尿素散裝庫，平面尺寸為58mX135m，采用雙層正放四角錐圓柱面網殼，為國內覆蓋建筑面積最大的網殼結構，也是第一個采用螺栓球節點的網狀筒殼。1967年建成的鄭州體育館，采用肋環形穹頂網殼，平面直徑64m，矢高9.14m，為國內跨度最大的單層球面網完。又如1988年建成的北京體院體育館，采用帶斜撐的四塊組合型雙層扭網殼，平面尺寸為59.2m見方，矢高3.5m,挑檐3.5m，為我國跨度最大的四塊組合型扭網殼。
　 　 特點
　 　 網殼結構的發展和大量的工程實踐應用，網殼結構為建筑結果提供了一種新穎合理的結構形式，這主要是網殼結構具有以下優點：
　 　 (1)網殼結構兼有桿件結構和薄殼結構的主要特性，受力合理，可以跨越較大的跨度。網殼結構是典型的空間結構，合理的曲面可以使結構力流均勻，結構具有較大的剛度，結構變形小，穩定性高，節省材料。
　 　 (2)具有優美的建筑造型，無論是建筑平面、外形和形狀都能給設計師以充分的創作自由。薄殼結構與網格結構不能實現的形態，網格結構幾乎都可以實現。既能表現靜態美，又能通過平面和立面的切割以及網格、支撐與桿件的變化表現動態美。
　 　 (3)應用范圍廣，既可以用于中、小跨度的民用和工業建筑，也可用于大跨度的各種建筑，也別是超大跨度的建筑。在建筑平面上可以適應多種形狀，如圓形、矩形、多邊形、扇形以及各種不規則的平面。在建筑外形上可以形成多種曲面。
　 　 (4)可以用小的構件組成很大的空間，而且桿件單一，這些構件可以在工廠預制實現工業化生產，安裝簡便快速，適應采用各種條件下的施工工藝，不需要大型設備，因此綜合經濟指標較好。
　 　 (5)計算方便。目前我國已有許多適用于多種計算機類型的各種語言的計算軟件，為網殼結構的計算、設計和應用創造買有利條件。
　 　 (6)由于網殼結構呈曲面形狀，形成了自然排水功能，不需像網架結構那樣采用小立柱找坡。
　 　 一般計算原則
　 　 網殼結構主要應對使用階段的外荷載(包括豎向和水平向)進行內力和位移計算，對單層網殼通常要進行穩定性計算，并據此進行桿件設計。此外，對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載，應根據具體情況進行內力、位移計算。
　 　 強度、剛度分析
　 　 網殼結構的內力和位移可按彈性階段進行計算。網殼結構根據網殼類型、節點構造，設計階段可分別選用不同的方法進行內力、位移計算：
　 　 l)雙層網殼宜采用空間桿系有限元法進行計算；
　 　 2)單層網殼宜采用空間梁系有限元法進行計算；
　 　 3)對單、雙層網殼在進行方案選擇和初步設計時可采用擬殼分析法進行估算。
　 　 網殼結構的外荷載可按靜力等效的原則將節點所轄區域內的荷載集中作用在該節點上。分析雙層網殼時可假定節點為鉸接，桿件只承受軸向力；分析單層網殼時假定節點為剛接，桿件除承受軸向力外，還承受彎矩、剪力等。當桿件上作用有局部荷載時，必須另行考慮局部彎曲內力的影響。對于單個球面網殼、圓柱面網殼和雙曲拋物面網殼的風載體型系數，可按《建筑結構荷載規范》(GB 50009 一2001 ) 取值；對于多個連接的球面網殼、圓柱面網殼和雙曲拋物面網殼，以及各種復雜體形的網殼結構，應根據模型風洞試驗確定風載體型系數。
　 　 穩定性分析
　 　 網殼的穩定性可按考慮幾何非線性的有限元分析方法(荷載認一位移全過程分析)進行計算，分析中可假定材料保持為線彈性。用非線性理論分析網殼穩定性時，一般采用空間桿系非線性有限元法，關鍵是臨界荷載的確定。單層網殼宜采用空間梁系有限元法進行計算。
　 　 球面網殼的全過程分析可按滿跨均布荷載進行，圓柱面網殼和橢圓拋物面網殼宜補充考慮半跨活荷載分布。進行網殼全過程分析時應考慮初始曲面形狀的安裝偏差影響；可采用結構的最低屈曲模態作為初始缺陷分布模態，其最大計算值可按網殼跨度的1 /300 取值。
　 　 進行網殼結構全過程分析求得的第一個臨界點處的荷載值，可作為該網殼的極限承載力。將極限承載力除以系數K 后，即為按網殼穩定性確定的容許承載力(標準值)。
　 　 抗震分析
　 　 在設防烈度為7 度的地區，網殼結構可不進行豎向抗震計算，但必須進行水平抗震計算。在設防烈度為8 度、9 度地區必須進行網殼結構水平與豎向抗震計算。