大跨与空间钢结构施工二

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1、大跨与空间钢结构施工二空空间结构体系构体系空空空空间结间结构能适构能适构能适构能适应应不同跨度、不同支承条件的各不同跨度、不同支承条件的各不同跨度、不同支承条件的各不同跨度、不同支承条件的各种建筑要求。形状上也能适种建筑要求。形状上也能适种建筑要求。形状上也能适种建筑要求。形状上也能适应应正方形、矩形、正方形、矩形、正方形、矩形、正方形、矩形、多多多多边边形、形、形、形、圆圆形、扇形、三角形以及由此形、扇形、三角形以及由此形、扇形、三角形以及由此形、扇形、三角形以及由此组组合而合而合而合而成的各种形状的建筑平面，同成的各种形状的建筑平面，同成的各种形状的建筑平面，同成的各种形状的建筑平面，同时

2、时，又有建筑造，又有建筑造，又有建筑造，又有建筑造型型型型轻轻巧、美巧、美巧、美巧、美观观、便于建筑、便于建筑、便于建筑、便于建筑处处理和装理和装理和装理和装饰饰等特点。等特点。等特点。等特点。大跨度空大跨度空大跨度空大跨度空间结间结构体系主要包括网架、网壳构体系主要包括网架、网壳构体系主要包括网架、网壳构体系主要包括网架、网壳结结构、构、构、构、悬悬索索索索结结构和索膜构和索膜构和索膜构和索膜结结构。构。构。构。 1 1 网架及网壳网架及网壳结构构 空空空空间间网网网网架架架架及及及及网网网网壳壳壳壳是是是是一一一一种种种种空空空空间间网网网网格格格格结结构构构构，它它它它以以以以大大大大致

3、致致致相相相相同同同同的的的的格格格格子子子子或或或或尺尺尺尺寸寸寸寸较较小小小小的的的的单单元元元元重重重重复复复复组组成成成成，实实质质为为一一一一种种种种空空空空间间受受受受力力力力的的的的桁桁桁桁架架架架结结构构构构，与与与与平平平平面面面面结结构构构构比比比比较较，由由由由于于于于在在在在荷荷荷荷载载作作作作用用用用下下下下三三三三向向向向受受受受力力力力，避避避避免免免免了了了了在在在在平平平平面面面面结结构构构构中中中中的的的的层层层层传传力力力力现现象，且象，且象，且象，且结结构的构的构的构的刚刚度也度也度也度也较较平面平面平面平面结结构高。构高。构高。构高。 空空空空间结间结

4、构中以网架和网壳构中以网架和网壳构中以网架和网壳构中以网架和网壳结结构构构构应应用最广，分用最广，分用最广，分用最广，分为为： 平板网架平板网架平板网架平板网架平板型的空平板型的空平板型的空平板型的空间间网格网格网格网格结结构；构；构；构； 网壳网壳网壳网壳曲面型的空曲面型的空曲面型的空曲面型的空间间网格网格网格网格结结构。构。构。构。 1.11.1 网架及网壳网架及网壳结构的特点构的特点 （1 1 1 1）三）三）三）三维维受力、能承受来至各个方向的荷受力、能承受来至各个方向的荷受力、能承受来至各个方向的荷受力、能承受来至各个方向的荷载载； （2 2 2 2）网架）网架）网架）网架结结构系高

5、次超静定构系高次超静定构系高次超静定构系高次超静定结结构，整体性及构，整体性及构，整体性及构，整体性及稳稳定性定性定性定性 好、空好、空好、空好、空间刚间刚度大；度大；度大；度大； （3 3 3 3）体系）体系）体系）体系稳稳定、抗震性能好，在定、抗震性能好，在定、抗震性能好，在定、抗震性能好，在7 7 7 7度及度及度及度及7 7 7 7度以下地区度以下地区度以下地区度以下地区 可不可不可不可不进进行抗震行抗震行抗震行抗震验验算；算；算；算； （4 4 4 4）结结构高度小（构高度小（构高度小（构高度小（约约是平面桁架高度的是平面桁架高度的是平面桁架高度的是平面桁架高度的2/32/32/32

6、/3、自重、自重、自重、自重 轻轻、节约钢节约钢材；材；材；材； （5 5 5 5）杆杆杆杆件件件件及及及及配配配配套套套套零零零零件件件件规规格格格格化化化化、便便便便于于于于工工工工业业化化化化生生生生产产，但但但但制造精度要求高；制造精度要求高；制造精度要求高；制造精度要求高； （6 6 6 6）适）适）适）适应应性性性性强强、平面布置灵活。、平面布置灵活。、平面布置灵活。、平面布置灵活。 1.21.2 平板式空平板式空间网架的形式网架的形式 平平平平板板板板网网网网架架架架无无无无论论在在在在设设计计、计计算算算算、构构构构造造造造还还是是是是施施施施工工工工制制制制作作作作等等等等方

7、方方方面面面面均均均均较较为为简简便便便便，可可可可适适适适用用用用于于于于大大大大、中中中中、小小小小各各各各种种种种跨跨跨跨度的屋盖度的屋盖度的屋盖度的屋盖结结构体系。构体系。构体系。构体系。 网网网网架架架架结结构构构构的的的的形形形形式式式式较较多多多多。按按按按结结构构构构组组成成成成，通通通通常常常常分分分分为为双双双双层层或或或或三三三三层层网网网网架架架架；按按按按支支支支承承承承情情情情况况况况分分分分，有有有有周周周周边边支支支支承承承承、点点点点支支支支承承承承、周周周周边边支支支支承承承承与与与与点点点点支支支支承承承承混混混混合合合合、三三三三边边支支支支承承承承一一

8、一一边边开开开开口口口口等等等等形形形形式式式式；按按按按网网网网架架架架组组成成成成情情情情况况况况，可可可可分分分分为为由由由由两两两两向向向向或或或或三三三三向向向向平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架组组成成成成的的的的交交交交叉叉叉叉桁桁桁桁架架架架体体体体系系系系、由由由由三三三三角角角角锥锥体体体体或或或或四四四四角角角角锥锥体体体体组组成的空成的空成的空成的空间间桁架角桁架角桁架角桁架角锥锥体系等等。体系等等。体系等等。体系等等。 按按结构构组成分成分类 （1 1 1 1）双）双）双）双层层网架网架网架网架 由由由由上上上上、下下下下两两两两个个个个平平平平放放放放的的的的平平平平

9、面面面面桁桁桁桁架架架架作作作作弦弦弦弦杆杆杆杆层层，上上上上、下下下下两两两两弦弦弦弦杆杆杆杆层层间间设设有有有有腹腹腹腹杆杆杆杆层层相相相相互互互互联联系系系系。上上上上、下下下下层层的的的的杆杆杆杆件件件件称称称称为为网网网网架架架架的的的的上上上上弦弦弦弦杆杆杆杆、下下下下弦弦弦弦杆杆杆杆，位位位位于于于于两两两两层层之之之之间间的的的的杆杆杆杆件件件件称称称称为为腹杆。网架通常采用双腹杆。网架通常采用双腹杆。网架通常采用双腹杆。网架通常采用双层层。 （2 2 2 2）三）三）三）三层层网架网架网架网架 由由由由三三三三个个个个弦弦弦弦杆杆杆杆层层以以以以及及及及层层间间的的的的两两两

10、两层层腹腹腹腹杆杆杆杆杆杆杆杆件件件件组组成成成成。一一一一般用于跨度及荷般用于跨度及荷般用于跨度及荷般用于跨度及荷载较载较大大大大时时，也可用于局部加，也可用于局部加，也可用于局部加，也可用于局部加强强。 按支承情况分按支承情况分类 （1 1 1 1）周）周）周）周边边支承网架支承网架支承网架支承网架 网网网网架架架架的的的的所所所所有有有有节节点点点点均均均均搁搁置置置置在在在在柱柱柱柱或或或或梁梁梁梁上上上上，因因因因传传力力力力直直直直接接接接、受受受受力力力力均均均均匀匀匀匀，是是是是采采采采用用用用较较多多多多的的的的一一一一种种种种形形形形式式式式。当当当当网网网网架架架架周周周

11、周边边支支支支承承承承于柱于柱于柱于柱顶时顶时，网格，网格，网格，网格宽宽度可与柱距一致。度可与柱距一致。度可与柱距一致。度可与柱距一致。 网网网网架架架架周周周周边边支支支支承承承承于于于于圈圈圈圈梁梁梁梁时时，网网网网格格格格的的的的划划划划分分分分比比比比较较灵灵灵灵活活活活，可可可可不受柱距的不受柱距的不受柱距的不受柱距的约约束。束。束。束。 （2 2 2 2）点支承网架）点支承网架）点支承网架）点支承网架 点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上。a a 图图称称称称为为四点支承网架，四点支

12、承网架，四点支承网架，四点支承网架，b b b b 图图称称称称为为多点支承网架。多点支承网架。多点支承网架。多点支承网架。（a a）（b b） 点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架主主主主要要要要用用用用于于于于大大大大柱柱柱柱距距距距工工工工业业厂厂厂厂房房房房、仓仓库库以以以以及及及及展展展展览览厅厅等等等等大大大大型型型型公公公公共共共共建建建建筑筑筑筑。由由由由于于于于支支支支承承承承点点点点较较少少少少，支支支支点点点点反反反反力力力力较较大大大大。为为了了了了使使使使通通通通过过支支支支点点点点的的的的主主主主桁桁桁桁架架架架及及及及支支支支点点点点附附附附近近近近的的的的杆

13、杆杆杆件件件件内内内内力力力力不不不不致致致致过过大大大大，宜宜宜宜在在在在支支支支承承承承点点点点处处设设置置置置柱柱柱柱帽帽帽帽以以以以扩扩散散散散反反反反力力力力。点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架周周周周边边应应有有有有适适适适当当当当悬悬挑挑挑挑以以以以减减减减少少少少网网网网架架架架跨跨跨跨中中中中挠挠度与杆件的内力。度与杆件的内力。度与杆件的内力。度与杆件的内力。 (3)(3)(3)(3) 周周周周边边支承与点支承混合网架支承与点支承混合网架支承与点支承混合网架支承与点支承混合网架 在点支承网架中，在点支承网架中，在点支承网架中，在点支承网架中，当周当周当周当周边设边设有有

14、有有维护结维护结构构构构和抗和抗和抗和抗风风柱柱柱柱时时，可采用，可采用，可采用，可采用周周周周边边支承与点支承混支承与点支承混支承与点支承混支承与点支承混合的形式。合的形式。合的形式。合的形式。这这种支承种支承种支承种支承方式适用于工方式适用于工方式适用于工方式适用于工业业厂房厂房厂房厂房和展和展和展和展览厅览厅等公共建筑。等公共建筑。等公共建筑。等公共建筑。 (4)(4)(4)(4) 三三三三边边支承或两支承或两支承或两支承或两边边支承网架支承网架支承网架支承网架 由由由由于于于于建建建建筑筑筑筑功功功功能能能能的的的的要要要要求求求求，需需需需要要要要在在在在一一一一边边或或或或两两两两

15、对对边边上上上上开开开开口口口口，因因因因而而而而使使使使网网网网架架架架仅仅在在在在三三三三边边或或或或两两两两对对边边上上上上支支支支承承承承，另另另另一一一一边边或或或或两两两两对对边边处处理理理理成成成成自自自自由由由由边边。自自自自由由由由边边的的的的存存存存在在在在对对网网网网架架架架的的的的受受受受力是不利的力是不利的力是不利的力是不利的, , , ,为为此一般此一般此一般此一般应对应对自由自由自由自由边边作出特殊作出特殊作出特殊作出特殊处处理。理。理。理。 普遍的做法是，在自由普遍的做法是，在自由普遍的做法是，在自由普遍的做法是，在自由边边附近增加网架的附近增加网架的附近增加网

16、架的附近增加网架的层层数数数数（见见 a a 图图），或者在自由），或者在自由），或者在自由），或者在自由边边加加加加设设托梁、托架（托梁、托架（托梁、托架（托梁、托架（见图见图b b b b）。）。）。）。对对中、小型网架亦可中、小型网架亦可中、小型网架亦可中、小型网架亦可选择选择增加网架高度或局部增加网架高度或局部增加网架高度或局部增加网架高度或局部加大杆件截面等方法。加大杆件截面等方法。加大杆件截面等方法。加大杆件截面等方法。 按网格按网格组成分成分类 1 1 1 1 交叉桁架体系交叉桁架体系交叉桁架体系交叉桁架体系 这类这类网架由若干平网架由若干平网架由若干平网架由若干平面桁架相互交叉

17、面桁架相互交叉面桁架相互交叉面桁架相互交叉组组成。成。成。成。竖竖向平面桁架的形式与向平面桁架的形式与向平面桁架的形式与向平面桁架的形式与一般平面桁架相似，根一般平面桁架相似，根一般平面桁架相似，根一般平面桁架相似，根据平面桁架布置方式及据平面桁架布置方式及据平面桁架布置方式及据平面桁架布置方式及交角的不同，可分交角的不同，可分交角的不同，可分交角的不同，可分为为几几几几种形式。种形式。种形式。种形式。 （1 1 1 1）两向正交正放网架）两向正交正放网架）两向正交正放网架）两向正交正放网架 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架的的的的构构构构成成成成特特特特点点点

18、点是是是是：两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架垂垂垂垂直直直直交交交交叉叉叉叉，且且且且分分分分别别与与与与边边界界界界方方方方向向向向平平平平行行行行。这这种种种种网网网网架架架架的的的的上上上上、下下下下弦弦弦弦平平平平面面面面呈呈呈呈正正正正方方方方形形形形，基基基基本本本本单单元元元元为为六六六六面面面面体体体体，属属属属几几几几何何何何可可可可变变。为为保保保保证证结结构构构构的的的的几几几几何何何何不不不不变变性性性性以以以以及及及及增增增增加加加加空空空空间间刚刚度度度度，应应适当适当适当适当设设置水平支撑，以有效置水平支撑，以有效置水平支撑

19、，以有效置水平支撑，以有效传递传递水平力。水平力。水平力。水平力。对对周周周周边边支承网架，支承网架，支承网架，支承网架，水平支撑宜在上弦或下弦网格水平支撑宜在上弦或下弦网格水平支撑宜在上弦或下弦网格水平支撑宜在上弦或下弦网格内沿周内沿周内沿周内沿周边设边设置；置；置；置；对对点支承网架，点支承网架，点支承网架，点支承网架，水平支撑水平支撑水平支撑水平支撑则应则应在通在通在通在通过过支承点的支承点的支承点的支承点的主桁架附近主桁架附近主桁架附近主桁架附近设设置。置。置。置。 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架的的的的受受受受力力力力状状状状况况况况取取取取决决决决

20、于于于于平平平平面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸及及及及支支支支承承承承情情情情况况况况。对对于于于于周周周周边边支支支支承承承承、正正正正方方方方形形形形平平平平面面面面的的的的网网网网架架架架，其其其其受受受受力力力力类类似于双向板。似于双向板。似于双向板。似于双向板。 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架沿沿沿沿两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力差差差差别别不不不不大大大大，受受受受力力力力比比比比较较均均均均匀匀匀匀。但但但但随随随随着着着着边边长长比比比比的的的的变变化化化化，单单向向向向传传力力力力作作作作用用用用渐渐趋趋明

21、明明明显显，两两两两方方方方向向向向杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力差差差差别别也也也也随随随随之之之之加加加加大大大大。对对于于于于点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架，支支支支承承承承附附附附近近近近的的的的杆杆杆杆件件件件及及及及主主主主桁桁桁桁架架架架跨跨跨跨中中中中弦弦弦弦杆杆杆杆的的的的内力最大，其它部位杆件的内力很小。内力最大，其它部位杆件的内力很小。内力最大，其它部位杆件的内力很小。内力最大，其它部位杆件的内力很小。 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架适适适适用用用用于于于于正正正正方方方方形形形形或或或或接接接接近近近近正正正正方方方方形形形

22、形以以以以及狭及狭及狭及狭长长矩形的建筑平面。矩形的建筑平面。矩形的建筑平面。矩形的建筑平面。 （2 2 2 2）两向正交斜放网架）两向正交斜放网架）两向正交斜放网架）两向正交斜放网架 两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放网网网网架架架架的的的的构构构构成成成成特特特特点点点点是是是是：两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的竖竖向平面桁架垂直交叉，且与向平面桁架垂直交叉，且与向平面桁架垂直交叉，且与向平面桁架垂直交叉，且与边边界成界成界成界成45454545夹夹角。角。角。角。 两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放网网网网架架架架中中中中平平平平面面面面桁桁桁桁架架架

23、架与与与与边边界界界界斜斜斜斜交交交交，各各各各片片片片桁桁桁桁架架架架长长短短短短不不不不一一一一，靠靠靠靠近近近近角角角角部部部部的的的的短短短短桁桁桁桁架架架架相相相相对对刚刚度度度度较较大大大大，对对与与与与其其其其垂垂垂垂直直直直的的的的长长桁桁桁桁架架架架有有有有一一一一定定定定的的的的弹弹性性性性支支支支承承承承作作作作用用用用，从从从从而而而而减减减减小小小小了了了了长长桁桁桁桁架架架架中中中中部部部部的的的的正正正正弯弯弯弯矩矩矩矩。在在在在周周周周边边支支支支承承承承情情情情况况况况下下下下，它它它它较较两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架刚刚度

24、度度度大大大大、用用用用料料料料省省省省。对对矩矩矩矩形形形形平平平平面面面面其其其其受受受受力力力力也也也也较较均均均均匀匀匀匀。当当当当长长桁桁桁桁架架架架直直直直通通通通角角角角柱柱柱柱时时，四四四四个个个个角角角角支支支支座座座座会会会会产产生生生生较较大大大大向向向向上上上上拉拉拉拉力力力力，设设计计中中中中应应予予予予注注注注意意意意。如如如如采采采采用用用用图图b b b b 所所所所示示示示布布布布置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。 适用于正方形和适用于正方形和适用于正方形和适用于正方形和长长

25、方形的建筑平面。方形的建筑平面。方形的建筑平面。方形的建筑平面。 （3） 三向网架三向网架 三向网架的构成特点是：三个方向的三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面向平面桁架互成桁架互成6060角斜向交角斜向交叉。在三向网架中，上、叉。在三向网架中，上、下弦平面的网格均下弦平面的网格均为正正三角形，因此三角形，因此这种网架种网架是以若干是以若干稳定的三棱体定的三棱体作作为基本基本单元所元所组成的成的几何不几何不变体系。体系。 2 2 2 2 四角四角四角四角锥锥体系体系体系体系 这类这类网架以四角网架以四角网架以四角网架以四角锥为锥为其其其其组组成成成成单单元。网架的上、下元。网架的上、下元。

26、网架的上、下元。网架的上、下弦平面均弦平面均弦平面均弦平面均为为正方形网格，正方形网格，正方形网格，正方形网格，上、下弦网格相互上、下弦网格相互上、下弦网格相互上、下弦网格相互错错开半格使下弦平面正开半格使下弦平面正开半格使下弦平面正开半格使下弦平面正方形的四个方形的四个方形的四个方形的四个顶顶点点点点对应对应于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的形心，并以腹杆形心，并以腹杆形心，并以腹杆形心，并以腹杆连连接，接，接，接，即形成若干四角即形成若干四角即形成若干四角即形成若干四角锥锥体。体。体。体。 正放四角正放四角锥网架网架 正放四角正放四角锥网架网架的构成特

27、点是：以倒的构成特点是：以倒四角四角锥体体为组成成单元，元，上、下弦杆均与相上、下弦杆均与相应边界平行。正放四角界平行。正放四角锥网架的上、下弦网架的上、下弦节点均分点均分别连接八根杆接八根杆件。件。 正正放放四四角角锥网网架架的的杆杆件件受受力力比比较均均匀匀，空空间刚度度较其其它它类型型四四角角锥网网架架及及两两向向网网架架为好好。当当采采用用钢筋筋混混凝凝土土板板作作屋屋面面板板时，板板的的规格格单一一，便便于于起起拱拱，屋屋面面排排水水相相对容容易易处理理。但但因因杆杆件件数数目目较多多其其用用钢量量可可能略高些。能略高些。 正正放放四四角角锥网网架架一一般般适适用用于于建建筑筑平平面

28、面呈呈正正方方形形或或接接近近于于正正方方形形的的周周边支支承承、点点支支承承（有有柱柱帽帽或或无无柱柱帽帽）大大柱柱距距、以以及及设有有悬挂挂吊吊车的的工工业厂厂房房与与有有较大大屋屋面面荷荷载的情况。的情况。 正放抽空四角正放抽空四角锥网架网架 构成特点：在正放四构成特点：在正放四角角锥网架的基网架的基础上，除周上，除周边网格不网格不动外，适当抽掉外，适当抽掉一些四角一些四角锥单元中的腹杆元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺和下弦杆，使下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍。寸比上弦网格尺寸大一倍。其受力与正交正放交叉梁其受力与正交正放交叉梁系相似。系相似。 正正放放抽抽空空四四角角锥网网架架的的杆

29、杆件件数数目目较少少，构构造造简单，经济效效果果好好，起起拱拱比比较方方便便。不不过抽抽空空以以后后，下下弦弦杆杆内内力力的的均均匀匀性性较差差，刚度度比比未未抽抽空空的的正正放放四四角角锥网架小些，但能网架小些，但能够满足工程要求。足工程要求。 正正放放抽抽空空四四角角锥网网架架适适用用于于中中、小小跨跨度度或或屋屋面面荷荷载较轻的的周周边支支承承、点点支支承承以以及及周周边支支承承与与点点支支承混合等情况。承混合等情况。斜放四角斜放四角锥网架网架 斜放四角斜放四角锥网架网架的构成特点：以倒四的构成特点：以倒四角角锥体体为组成成单元，元，由由锥底构成的上弦杆底构成的上弦杆与与边界成界成454

30、5夹角，角，而而连接各接各锥顶的下弦的下弦杆杆则与相与相应边界平行。界平行。 斜放四角斜放四角锥网架上弦杆网架上弦杆长度比下弦杆度比下弦杆长度小，在度小，在周周边支承的情况下，通常是上弦杆受支承的情况下，通常是上弦杆受压，下弦杆受拉，下弦杆受拉，因而杆件受力合理。此外，因而杆件受力合理。此外，节点点处汇交的杆件（上弦交的杆件（上弦节点六根，下弦点六根，下弦节点八根）相点八根）相对较少，用少，用钢量量较省。省。 周周边支支承承的的斜斜放放四四角角锥网网架架，在在支支承承沿沿周周边切切向向无无约束束时，四四角角锥体体可可能能绕Z Z轴旋旋转而而造造成成网网架架的的几几何何可可变，因因此此必必须在在

31、网网架架周周边布布置置刚性性边梁梁；点点支支承承的斜放四角的斜放四角锥网架，可在周网架，可在周边设置封置封闭的的边桁架。桁架。 3 3 3 3 三角三角三角三角锥锥网架网架网架网架 三角三角三角三角锥锥网架的网架的网架的网架的构成特点是：以等构成特点是：以等构成特点是：以等构成特点是：以等腰三角腰三角腰三角腰三角锥锥体体体体为组为组成成成成单单元，由于三角形元，由于三角形元，由于三角形元，由于三角形的的的的稳稳定性，因而整定性，因而整定性，因而整定性，因而整体抗弯、抗扭体抗弯、抗扭体抗弯、抗扭体抗弯、抗扭刚刚度度度度好。好。好。好。抽空三角抽空三角锥网架网架 构成特点是：在构成特点是：在三角三

32、角锥网架的基网架的基础上，除周上，除周边网格不网格不动外，适当抽掉一外，适当抽掉一些三角些三角锥单元中的元中的腹杆和下弦杆。腹杆和下弦杆。 1.31.3 网架几何不网架几何不变性分析性分析 网网网网架架架架结结构构构构在在在在外外外外力力力力作作作作用用用用下下下下必必必必须须是是是是几几几几何何何何不不不不变变体体体体系系系系，但但但但是是是是许许多多多多形形形形式式式式的的的的网网网网架架架架就就就就其其其其结结构构构构本本本本身身身身而而而而言言言言是是是是结结构构构构几几几几何何何何可可可可变变的的的的，只只只只有有有有加加加加上上上上适适适适当当当当的的的的支支支支座座座座约约束束束

33、束后后后后才才才才成成成成为为几几几几何何何何不不不不变变体系。因此，体系。因此，体系。因此，体系。因此，对对网架的机网架的机网架的机网架的机动动分析非常重要。分析非常重要。分析非常重要。分析非常重要。 网架几何不网架几何不网架几何不网架几何不变变的必要条件的必要条件的必要条件的必要条件 网网网网架架架架的的的的力力力力学学学学模模模模型型型型是是是是一一一一个个个个铰铰接接接接的的的的空空空空间间杆杆杆杆系系系系结结构构构构，因因因因为为一一一一个个个个刚刚体体体体在在在在空空空空间间的的的的自自自自由由由由度度度度为为6 6 6 6，一一一一个个个个空空空空间间简简单单铰铰的的的的自自自自

34、由由由由度度度度为为3 3 3 3，故故故故网网网网架架架架任任任任一一一一节节点点点点有有有有3 3 3 3个个个个自自自自由由由由度度度度。对对于于于于具具具具有有有有J J个个个个节节点点点点mm根根根根杆杆杆杆件件件件的的的的网网网网架架架架，支支支支承承承承于于于于有有有有r r根根根根连连杆杆杆杆的的的的支支支支座上座上座上座上时时，其几何不，其几何不，其几何不，其几何不变变的必要条件可由下式的必要条件可由下式的必要条件可由下式的必要条件可由下式计计算：算：算：算： m m + + r r - 3- 3J J 0 0 或或或或 m m 3 3J J - - r r 当当当当m m

35、= = 3 3J J - - r r 时时为为静静静静定定定定结结构构构构，当当当当 m m 3 3J J - - r r 时时为为超静定超静定超静定超静定结结构，构，构，构， m m 3 3J J - - r r 时为时为几何可几何可几何可几何可变变体系。体系。体系。体系。 若若若若将将将将网网网网架架架架作作作作为为一一一一个个个个刚刚体体体体考考考考虑虑，则则最最最最少少少少的的的的支支支支座座座座约约束束束束链链杆数杆数杆数杆数为为6 6，即上式中的，即上式中的，即上式中的，即上式中的r r 6 6。 如如如如网网网网架架架架不不不不与与与与支支支支座座座座连连接接接接，仅仅考考考考虑

36、虑网网网网架架架架内内内内部部部部是是是是否否否否几几几几何何何何可可可可变变，则则由下式由下式由下式由下式计计算：算：算：算： K K = = 3 3J J - - mm - 6 - 6 当当当当K K= = 0 0时时，网网网网架架架架杆杆杆杆件件件件数数数数恰恰恰恰好好好好满满足足足足其其其其内内内内部部部部几几几几何何何何不不不不变变的的的的必必必必要要要要条条条条件件件件；当当当当K K 0 0时时，内部几何可，内部几何可，内部几何可，内部几何可变变。 网架几何不网架几何不网架几何不网架几何不变变的充分条件的充分条件的充分条件的充分条件 三三三三角角角角形形形形是是是是几几几几何何何

37、何不不不不变变的的的的，因因因因此此此此，以以以以三三三三根根根根不不不不共共共共面面面面的的的的杆杆杆杆件件件件交交交交出出出出一一一一个个个个新新新新节节点点点点所所所所构构构构成成成成的的的的网网网网架架架架单单元元元元也也也也为为几几几几何何何何不不不不变变体体体体系系系系。当当当当网网网网架架架架杆杆杆杆系系系系组组成成成成的的的的形形形形体体体体是是是是由由由由三三三三角角角角形形形形界界界界面面面面组组成成成成的的的的多多多多面面面面体体体体时时，亦亦亦亦是是是是几几几几何何何何不不不不变变的的的的。故故故故对对网网网网架架架架结结构构构构几几几几何不何不何不何不变问题变问题的分

38、析可的分析可的分析可的分析可变变成平面成平面成平面成平面问题进问题进行。行。行。行。 网网网网架架架架几几几几何何何何可可可可变变单单元元元元可可可可通通通通过过加加加加设设杆杆杆杆件件件件或或或或适适适适当当当当加加加加设设支支支支承承承承链链杆使其成杆使其成杆使其成杆使其成为为几何不几何不几何不几何不变变体系。体系。体系。体系。* * 用用用用程程程程序序序序计计算算算算时时，如如如如出出出出现现挠挠度度度度特特特特别别大大大大等等等等不不不不合合合合理理理理情情情情况况况况，则该则该网架有可能网架有可能网架有可能网架有可能为为几何可几何可几何可几何可变变。 1.41.4 网架网架结构的构

39、的设计特点特点 （1 1 1 1）网架）网架）网架）网架结结构的构的构的构的选选型型型型 根根根根据据据据建建建建筑筑筑筑的的的的造造造造型型型型、平平平平面面面面形形形形状状状状和和和和尺尺尺尺寸寸寸寸、支支支支承承承承情情情情况况况况、荷荷荷荷载载大小、屋面材料等大小、屋面材料等大小、屋面材料等大小、屋面材料等综综合考合考合考合考虑虑。 从材料用量考从材料用量考从材料用量考从材料用量考虑虑宜采用：宜采用：宜采用：宜采用： 斜放四角斜放四角斜放四角斜放四角锥锥 正放四角正放四角正放四角正放四角锥锥 两向正交正放两向正交正放两向正交正放两向正交正放三向交叉梁系三向交叉梁系三向交叉梁系三向交叉梁

40、系 以以以以上上上上型型型型式式式式当当当当跨跨跨跨度度度度及及及及荷荷荷荷载载都都都都大大大大时时较较合合合合理理理理，刚刚度度度度也也也也比比比比较较大大大大。当当当当平平平平面面面面为为矩矩矩矩形形形形时时两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放与与与与斜斜斜斜放放放放四四四四角角角角锥锥网架最网架最网架最网架最经济经济。 从平面形状和大小考从平面形状和大小考从平面形状和大小考从平面形状和大小考虑虑，当，当，当，当为为周周周周边简边简支支支支时时建建建建议议： 平平平平面面面面为为方方方方形形形形或或或或接接接接近近近近方方方方形形形形、中中中中小小小小跨跨跨跨度度度度（ 606

41、06060mm) )： 两向正交斜放、正放四角两向正交斜放、正放四角两向正交斜放、正放四角两向正交斜放、正放四角锥锥、斜放四角、斜放四角、斜放四角、斜放四角锥锥 平面平面平面平面为为矩形：矩形：矩形：矩形： 两向正交斜放或斜放四角两向正交斜放或斜放四角两向正交斜放或斜放四角两向正交斜放或斜放四角锥锥 平面平面平面平面为圆为圆形、正多形、正多形、正多形、正多边边形、扇形：形、扇形：形、扇形：形、扇形： 三向交叉梁系或三角三向交叉梁系或三角三向交叉梁系或三角三向交叉梁系或三角锥锥 当当当当为为四点支承的四点支承的四点支承的四点支承的连续连续网架：网架：网架：网架： 两向正交正放或正放四角两向正交正

42、放或正放四角两向正交正放或正放四角两向正交正放或正放四角锥锥。 （2 2 2 2）网架）网架）网架）网架结结构的网格尺寸和高度构的网格尺寸和高度构的网格尺寸和高度构的网格尺寸和高度 网网网网格格格格大大大大小小小小直直直直接接接接影影影影响响响响网网网网架架架架的的的的经经济济性性性性，应应综综合合合合考考考考虑虑。网架高度网架高度网架高度网架高度应应使腹杆与弦杆的使腹杆与弦杆的使腹杆与弦杆的使腹杆与弦杆的夹夹角在角在角在角在45454545 左右。左右。左右。左右。 （3 3 3 3）网架）网架）网架）网架结结构的杆件构的杆件构的杆件构的杆件设计设计 杆件截面：杆件截面：杆件截面：杆件截面：

43、圆钢圆钢管、角管、角管、角管、角钢钢、方、方、方、方钢钢管、管、管、管、H H H H型型型型钢钢等。等。等。等。 计计算算算算长长度：螺栓球：度：螺栓球：度：螺栓球：度：螺栓球：1.01.01.01.0l l 弦杆弦杆弦杆弦杆 0.9 0.9l l 焊焊接球：接球：接球：接球： 腹杆腹杆腹杆腹杆 0.8 0.8l l 长细长细比：比：比：比：压压杆杆杆杆 180180 拉杆拉杆拉杆拉杆 300300（支座及附近）、（支座及附近）、（支座及附近）、（支座及附近）、400400（一般）（一般）（一般）（一般）（4 4 4 4）网架）网架）网架）网架节节点点点点设计设计与构造要点与构造要点与构造要

44、点与构造要点 网网网网架架架架杆杆杆杆件件件件通通通通过过节节点点点点（焊焊接接接接钢钢板板板板节节点点点点、焊焊接接接接空空空空心心心心球球球球节节点点点点、螺螺螺螺栓栓栓栓球球球球节节点点点点、焊焊接接接接短短短短钢钢管管管管节节点点点点等等等等）把把把把杆杆杆杆件件件件联联系系系系在在在在一一一一起起起起组组成成成成空空空空间间形形形形体体体体。节节点点点点上上上上汇汇交交交交的的的的杆杆杆杆件件件件数数数数量量量量随随随随网网网网格格格格形形形形式式式式而而而而不不不不同同同同，一一一一般般般般8 8 8 8 12121212根根根根，至至至至少少少少有有有有6 6 6 6根根根根。且

45、且且且节节点点点点的的的的重重重重量量量量一一一一般般般般为为网网网网架架架架总总重重重重量量量量的的的的2020202025%25%25%25%，所所所所占占占占用用用用钢钢量量量量的的的的比比比比重重重重较较大大大大，因因因因节节点点点点破破破破坏坏坏坏而而而而造造造造成成成成工工工工程程程程事事事事故故故故的的的的例例例例子子子子也也也也不不不不少少少少，所所所所以以以以节节点点点点设计设计是关是关是关是关键键。 焊接空心球接空心球节点点 空空空空心心心心球球球球可可可可分分分分为为不不不不加加加加肋肋肋肋和和和和加加加加肋肋肋肋两两两两种种种种，用用用用圆圆板板板板经经压压制制制制成成

46、成成型型型型作作作作成成成成半半半半球球球球，再再再再由由由由两两两两个个个个半半半半球球球球对对焊焊而而而而成成成成。这这种种种种节节点点点点适适适适用用用用于于于于连连接接接接钢钢管管管管杆杆杆杆件件件件。节节点点点点构构构构造造造造是是是是将将将将钢钢管管管管杆杆杆杆件件件件直直直直接接接接焊焊接接接接连连接于空心球体上，具有自接于空心球体上，具有自接于空心球体上，具有自接于空心球体上，具有自动对动对中和中和中和中和万向万向万向万向性性性性质质。 直直直直径径径径D D为为120120500mm500mm的的的的焊焊接接接接空空空空心心心心球球球球其其其其抗抗抗抗压压承承承承载载力力力力

47、设计值设计值N Nc c可按下式可按下式可按下式可按下式计计算：算：算：算： D D 空心球外径（空心球外径（空心球外径（空心球外径（mmmm）；）；）；）； t t t t 空心球壁厚（空心球壁厚（空心球壁厚（空心球壁厚（mmmm）；）；）；）； d d d d 钢钢管外径（管外径（管外径（管外径（mmmm）；）；）；）； c c c c 受受受受压压空空空空心心心心球球球球加加加加肋肋肋肋承承承承载载力力力力提提提提高高高高系系系系数数数数，加加加加肋肋肋肋 c c=1.4=1.4=1.4=1.4，不加肋，不加肋，不加肋，不加肋 c c=1.0=1.0=1.0=1.0。 直径直径直径直径D

48、 D为为120120500mm500mm的的的的焊焊接空心球其抗拉接空心球其抗拉接空心球其抗拉接空心球其抗拉承承承承载载力力力力设计值设计值N Nt t可按下式可按下式可按下式可按下式计计算：算：算：算： N Nt t 受拉空心球受拉空心球受拉空心球受拉空心球轴轴向拉力向拉力向拉力向拉力设计值设计值（N N）；）；）；）； f f 钢钢管材料管材料管材料管材料强强度度度度设计值设计值（N N/mm/mm2 2）； t t 受受受受拉拉拉拉空空空空心心心心球球球球加加加加肋肋肋肋承承承承载载力力力力提提提提高高高高系系系系数数数数，加加加加肋肋肋肋 t t t t=1.1=1.1=1.1=1.1

49、，不加肋，不加肋，不加肋，不加肋 t t t t=1.0=1.0=1.0=1.0。 一一一一般般般般空空空空心心心心球球球球外外外外径径径径D D= =（25254545）t t；空空空空心心心心球球球球壁壁壁壁厚厚厚厚t t t t与与与与钢钢管管管管最最最最大大大大壁壁壁壁厚厚厚厚的的的的比比比比值值宜宜宜宜为为1.21.22.02.0；另另另另外外外外，空空空空心心心心球球球球壁壁壁壁厚厚厚厚t t t t不宜小于不宜小于不宜小于不宜小于4mm4mm。 在在在在确确确确定定定定空空空空心心心心球球球球外外外外径径径径时时，球球球球面面面面上上上上网网网网架架架架相相相相连连接接接接杆杆杆

50、杆件件件件与与与与杆杆杆杆件件件件之之之之间间的的的的缝缝隙隙隙隙a a不不不不宜宜宜宜小小小小于于于于1010mmmm。空空空空心心心心球球球球直直直直径径径径也也也也可可可可初步按下式估算：初步按下式估算：初步按下式估算：初步按下式估算： D D = =（d d1 1+ + d d2 2+ +a a）/ / 汇汇集于空心球集于空心球集于空心球集于空心球节节点任意点任意点任意点任意 两两两两钢钢管杆件管杆件管杆件管杆件间间的的的的夹夹角；角；角；角；d d d d1 1 1 1、d d d d2 2 2 2 组组成成成成角的角的角的角的钢钢管外径；管外径；管外径；管外径； 螺栓球螺栓球节点点

51、 由由由由螺螺螺螺栓栓栓栓、钢钢球球球球、销销子子子子（或或或或止止止止紧紧螺螺螺螺钉钉）、套套套套筒筒筒筒和和和和锥头锥头或封板或封板或封板或封板组组成，适用于成，适用于成，适用于成，适用于连连接接接接钢钢管杆件。管杆件。管杆件。管杆件。 螺螺螺螺栓栓栓栓球球球球节节点点点点的的的的套套套套筒筒筒筒、锥锥头头和和和和封封封封板板板板采采采采用用用用Q235Q235Q235Q235系系系系列列列列、Q345Q345Q345Q345系列系列系列系列钢钢材；材；材；材；钢钢球采用球采用球采用球采用45454545号号号号钢钢；螺栓、螺栓、螺栓、螺栓、销销子或止子或止子或止子或止紧紧螺螺螺螺钉钉采用

52、高采用高采用高采用高强强度度度度钢钢材如材如材如材如45454545号号号号钢钢、40B40B40B40B钢钢、40Cr40Cr40Cr40Cr钢钢、20MnTiB20MnTiB钢钢等。等。等。等。 螺螺螺螺栓栓栓栓直直直直径径径径一一一一般般般般由由由由网网网网架架架架中中中中最最最最大大大大受受受受拉拉拉拉杆杆杆杆件件件件的的的的内内内内力力力力控控控控制制制制，一个螺栓受拉承一个螺栓受拉承一个螺栓受拉承一个螺栓受拉承载载力力力力设计值设计值按下式按下式按下式按下式计计算：算：算：算： N Nt tb b AAe e f ft tb b N Nt tb b 高高高高强强度螺栓的拉力度螺栓的

53、拉力度螺栓的拉力度螺栓的拉力设计值设计值（N N）；）；）；）； 螺栓直径螺栓直径螺栓直径螺栓直径对对承承承承载载力影响系数；当螺栓直径小力影响系数；当螺栓直径小力影响系数；当螺栓直径小力影响系数；当螺栓直径小 于于于于30303030mmmm时时，=1.0=1.0=1.0=1.0；当螺栓直径大于等于；当螺栓直径大于等于；当螺栓直径大于等于；当螺栓直径大于等于 30 30 30 30mmmm时时，=0.93=0.93=0.93=0.93； A Ae e 高高高高强强度螺栓的有效截面面度螺栓的有效截面面度螺栓的有效截面面度螺栓的有效截面面积积（ mmmm2 2 2 2）；即）；即）；即）；即 螺

54、栓螺螺栓螺螺栓螺螺栓螺纹处纹处的截面的截面的截面的截面积积； f ft tb b 高高高高强强度螺栓度螺栓度螺栓度螺栓经热处经热处理后的抗拉理后的抗拉理后的抗拉理后的抗拉强强度度度度设计值设计值。 钢钢球球球球的的的的加加加加工工工工成成成成型型型型分分分分为为锻锻压压球球球球和和和和铸铸钢钢球球球球两两两两种种种种。钢钢球球球球的的的的直直直直径径径径大大大大小小小小要要要要满满足足足足按按按按要要要要求求求求拧拧入入入入球球球球体体体体的的的的任任任任意意意意相相相相邻邻两两两两个个个个螺螺螺螺栓栓栓栓不不不不相相相相碰碰碰碰条条条条件件件件。螺螺螺螺栓栓栓栓直直直直径径径径根根根根据据据

55、据计计算算算算确确确确定定定定后后后后，钢钢球直径球直径球直径球直径D D取下面两式中的取下面两式中的取下面两式中的取下面两式中的较较大大大大值值： 焊接接钢板板节点点 焊焊接接接接钢钢板板板板节节点点点点一一一一般般般般由由由由十十十十字字字字节节点点点点板板板板 1 1 和和和和盖盖盖盖板板板板 2 2组组成成成成，主主主主要要要要用用用用于于于于杆杆杆杆件件件件采采采采用用用用角角角角钢钢的的的的网网网网架架架架，杆杆杆杆件件件件与与与与节节点点点点板板板板的的的的连连接接接接可可可可以以以以用用用用焊焊接接接接，也也也也可可可可以以以以采采采采用用用用螺螺螺螺栓栓栓栓连连接接接接。其其

56、其其受受受受力力力力情况与角情况与角情况与角情况与角钢钢桁架的桁架的桁架的桁架的节节点板点板点板点板类类似。似。似。似。 支座支座节点点 网网网网架架架架的的的的支支支支座座座座节节点点点点分分分分为为压压力力力力支支支支座座座座节节点点点点和和和和拉拉拉拉力力力力支支支支座座座座节节点两大点两大点两大点两大类类。压压力支座中，力支座中，力支座中，力支座中，平板平板平板平板压压力支座常用于力支座常用于力支座常用于力支座常用于较较小跨度的情况；球小跨度的情况；球小跨度的情况；球小跨度的情况；球铰压铰压力支座可用于大跨度且力支座可用于大跨度且力支座可用于大跨度且力支座可用于大跨度且带悬带悬伸的四支

57、点或多支伸的四支点或多支伸的四支点或多支伸的四支点或多支点网架。点网架。点网架。点网架。 单单面弧形面弧形面弧形面弧形压压力支座适用于中等跨度；双面弧形力支座适用于中等跨度；双面弧形力支座适用于中等跨度；双面弧形力支座适用于中等跨度；双面弧形压压力支座适用于大跨度。拉力支座中，力支座适用于大跨度。拉力支座中，力支座适用于大跨度。拉力支座中，力支座适用于大跨度。拉力支座中，较较常用的有常用的有常用的有常用的有平板拉力支座和平板拉力支座和平板拉力支座和平板拉力支座和单单面弧形拉力支座。支座出面弧形拉力支座。支座出面弧形拉力支座。支座出面弧形拉力支座。支座出现现拉力拉力拉力拉力情况不多，但在越来越多

58、地采用情况不多，但在越来越多地采用情况不多，但在越来越多地采用情况不多，但在越来越多地采用轻质轻质屋面屋面屋面屋面维护维护材料材料材料材料以后，反号荷以后，反号荷以后，反号荷以后，反号荷载载效效效效应应情况情况情况情况应应予充分重予充分重予充分重予充分重视视。 板式橡胶支座不板式橡胶支座不板式橡胶支座不板式橡胶支座不仅仅可以沿切向及法向位移，可以沿切向及法向位移，可以沿切向及法向位移，可以沿切向及法向位移，还还可可可可绕绕两向两向两向两向转动转动，较较常用于大跨及中等跨度的网架。常用于大跨及中等跨度的网架。常用于大跨及中等跨度的网架。常用于大跨及中等跨度的网架。当支座水平推力当支座水平推力当支

59、座水平推力当支座水平推力较较大大大大时时，也可采用橡胶支座。，也可采用橡胶支座。，也可采用橡胶支座。，也可采用橡胶支座。 1.5 空空间网壳网壳结构的形式构的形式 网网网网架架架架结结构构构构的的的的受受受受力力力力是是是是一一一一个个个个受受受受弯弯弯弯的的的的平平平平板板板板，而而而而网网网网壳壳壳壳结结构构构构就就就就整整整整体体体体而而而而言言言言则则是是是是一一一一个个个个主主主主要要要要承承承承受受受受膜膜膜膜内内内内力力力力的的的的壳壳壳壳体体体体。在在在在大大大大多多多多数数数数情情情情况况况况下下下下，网网网网壳壳壳壳被被被被设设计计为为四四四四边边简简支支支支，其其其其边边

60、界界界界效效效效应应就就就就更更更更小小小小，因因因因此此此此，同同同同等等等等条条条条件件件件下下下下，一一一一般般般般网网网网壳壳壳壳结结构构构构较较网网网网架架架架结结构可构可构可构可节约钢节约钢材材材材约约20%20%。 此此此此外外外外，网网网网壳壳壳壳结结构构构构外外外外型型型型美美美美观观，能能能能适适适适应应各各各各种种种种复复复复杂杂的的的的建筑造型需要。建筑造型需要。建筑造型需要。建筑造型需要。 壳体的型体主要采用典型曲面，即几何学曲面，壳体的型体主要采用典型曲面，即几何学曲面，壳体的型体主要采用典型曲面，即几何学曲面，壳体的型体主要采用典型曲面，即几何学曲面，亦即不亦即不

61、亦即不亦即不论论其曲面形式如何，其曲面形式如何，其曲面形式如何，其曲面形式如何，总总可以用几何学方程表可以用几何学方程表可以用几何学方程表可以用几何学方程表达。达。达。达。 曲面可由位于其主曲率方向的正交曲曲面可由位于其主曲率方向的正交曲曲面可由位于其主曲率方向的正交曲曲面可由位于其主曲率方向的正交曲线线坐坐坐坐标标系系系系来定来定来定来定义义，与其相，与其相，与其相，与其相应应的曲率半径表示的曲率半径表示的曲率半径表示的曲率半径表示为为R R1 1和和和和R R2 2。 网壳网壳网壳网壳结结构中常用的形式有：构中常用的形式有：构中常用的形式有：构中常用的形式有： （1 1）柱面网壳）柱面网壳

62、）柱面网壳）柱面网壳 柱柱柱柱 面面面面 网网网网 壳壳壳壳 按按按按 其其其其 支支支支 承承承承 情情情情 况况况况 和和和和 长长 度度度度 分分分分 为为 短短短短 壳壳壳壳（ L/RL/R 0.50.5） 、 中中中中 长长 壳壳壳壳 （ 0.5L/R0.52.52.5）和和和和筒筒筒筒壳壳壳壳。短短短短壳壳壳壳常常常常用用用用单单波波波波多多多多跨跨跨跨的的的的形形形形式式式式，一一一一般般般般沿沿沿沿长长边边多多多多点点点点支支支支承承承承，荷荷荷荷载载沿沿沿沿两两两两个个个个方方方方向向向向传传递递；长长壳壳壳壳多多多多为为端端端端部部部部支支支支承承承承，荷荷荷荷载载沿沿沿沿

63、长长度度度度方方方方向向向向传传递递，结结构构构构主主主主要要要要起起起起梁梁梁梁的的的的作作作作用用用用，常常常常用用用用多多多多波波波波单单跨跨跨跨的的的的形形形形式式式式 ；筒筒筒筒壳壳壳壳是是是是在在在在周周周周边边节节点点点点上上上上均均均均设设支支支支座座座座，受受受受力力力力性性性性能能能能与与与与单单位位位位宽宽度度度度的的的的平平平平行行行行拱拱拱拱类类似似似似，由于其受力由于其受力由于其受力由于其受力较较均匀，空均匀，空均匀，空均匀，空间刚间刚度大，度大，度大，度大，应应用用用用较较广。广。广。广。 柱面网壳可以采用柱面网壳可以采用柱面网壳可以采用柱面网壳可以采用单层单层，

64、也可以采用双，也可以采用双，也可以采用双，也可以采用双层层。单层单层柱面网壳：柱面网壳：柱面网壳：柱面网壳： （a a） 联联方型；（方型；（方型；（方型；（b b）单单斜杆型；斜杆型；斜杆型；斜杆型； （c c） 弗普弗普弗普弗普尔尔型型型型悉尼国悉尼国悉尼国悉尼国际际水上运水上运水上运水上运动动中心中心中心中心 双双双双层层柱面网壳柱面网壳柱面网壳柱面网壳正放四角正放四角正放四角正放四角锥锥抽空四角抽空四角抽空四角抽空四角锥锥清清清清华华大学游泳大学游泳大学游泳大学游泳馆馆 柱面网壳的柱面网壳的组合合应用用成成渝高速路二郎收渝高速路二郎收费站站大英博物馆（2 2）球面网壳）球面网壳）球面网

65、壳）球面网壳 当当当当跨跨跨跨度度度度较较小小小小时时可可可可以以以以采采采采用用用用单单层层，也也也也可可可可采采采采用用用用双双双双层层。 球球球球面面面面网网网网壳壳壳壳的的的的网网网网格格格格分分分分割方法很多，主要有：割方法很多，主要有：割方法很多，主要有：割方法很多，主要有：联联方型球面网壳方型球面网壳方型球面网壳方型球面网壳 无无无无纬纬向杆向杆向杆向杆 肋肋肋肋环环型球面网壳型球面网壳型球面网壳型球面网壳联联方型球面网壳方型球面网壳方型球面网壳方型球面网壳 有有有有纬纬向杆向杆向杆向杆凯凯威特型球面网壳威特型球面网壳威特型球面网壳威特型球面网壳斯威德勒型球面网壳斯威德勒型球面网

66、壳斯威德勒型球面网壳斯威德勒型球面网壳蒙特利尔世博会 球面网壳通球面网壳通球面网壳通球面网壳通过过一定形式的切割，一定形式的切割，一定形式的切割，一定形式的切割，还还可以切割可以切割可以切割可以切割出各种不同的平面形状及造型。出各种不同的平面形状及造型。出各种不同的平面形状及造型。出各种不同的平面形状及造型。重重庆商学院商学院艺术学院学院报告告厅（椭球壳）球壳） （3 3）双曲抛物面网壳（扭壳）双曲抛物面网壳（扭壳）双曲抛物面网壳（扭壳）双曲抛物面网壳（扭壳） 双双双双曲曲曲曲抛抛抛抛物物物物面面面面网网网网壳壳壳壳在在在在几几几几何何何何学学学学上上上上的的的的特特特特点点点点是是是是其其其

67、其曲曲曲曲面面面面的的的的形形形形成成成成方方方方式式式式属属属属移移移移动动式式式式，具具具具有有有有直直直直纹纹性性性性，即即即即其其其其曲曲曲曲面面面面是是是是由由由由无无无无数数数数根斜交的根斜交的根斜交的根斜交的直直直直线组线组成。成。成。成。通通通通过过一定的一定的一定的一定的组组合，双曲合，双曲合，双曲合，双曲抛物面网壳抛物面网壳抛物面网壳抛物面网壳还还可以可以可以可以发发展展展展出不同的造型。出不同的造型。出不同的造型。出不同的造型。 1.6 网壳网壳结构的内力分析和构的内力分析和设计 网网网网壳壳壳壳结结构构构构的的的的分分分分析析析析不不不不仅仅仅仅是是是是强强度度度度的的

68、的的分分分分析析析析，通通通通常常常常还还必必必必须须包包包包括括括括刚刚度度度度和和和和稳稳定定定定性性性性。在在在在某某某某些些些些条条条条件件件件下下下下，结结构构构构的的的的刚刚度度度度和和和和稳稳定定定定性性性性甚甚甚甚至至至至比比比比强强度度度度更更更更为为重重重重要要要要。此此此此外外外外，在在在在既既既既定定定定荷荷荷荷载载下下下下结结构构构构力力力力流流流流的的的的分分分分析析析析、导导向向向向和和和和控控控控制制制制也也也也与与与与结结构构构构外外外外形形形形设设计计及及及及刚刚度的分配密切相关。度的分配密切相关。度的分配密切相关。度的分配密切相关。 分析的基分析的基分析的

69、基分析的基础础仍然是基于仍然是基于仍然是基于仍然是基于经经典典典典弹弹性理性理性理性理论论。即：。即：。即：。即： 方方方方法法法法 连连续续化化化化假假假假定定定定比比比比拟拟为为连连续续光光光光面面面面实实体体体体薄薄薄薄壳壳壳壳 的的的的拟拟壳法；壳法；壳法；壳法； 拟拟壳壳壳壳法法法法将将将将格格格格构构构构式式式式的的的的球球球球面面面面、柱柱柱柱面面面面或或或或双双双双曲曲曲曲抛抛抛抛物物物物面面面面网网网网壳壳壳壳比比比比拟为连续拟为连续的光面的光面的光面的光面实实体球壳、柱壳或双曲抛物面薄壳。体球壳、柱壳或双曲抛物面薄壳。体球壳、柱壳或双曲抛物面薄壳。体球壳、柱壳或双曲抛物面薄

70、壳。 拟拟壳壳壳壳法法法法按按按按弹弹性性性性薄薄薄薄壳壳壳壳理理理理论论分分分分析析析析求求求求得得得得壳壳壳壳体体体体的的的的内内内内力力力力和和和和位位位位移移移移，再再再再根根根根据据据据应应力力力力值值折折折折算算算算为为球球球球面面面面或或或或柱柱柱柱面面面面网网网网壳壳壳壳的的的的杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力，此此此此法法法法须经过连续须经过连续化再离散化的化再离散化的化再离散化的化再离散化的过过程。程。程。程。 方方方方法法法法 离离离离散散散散化化化化假假假假定定定定杆杆杆杆系系系系结结构构构构的的的的矩矩矩矩阵阵位位位位移移移移法法法法或或或或有有有有限限限限单单元法。

71、元法。元法。元法。 矩矩矩矩阵阵位位位位移移移移法法法法或或或或有有有有限限限限单单元元元元法法法法是是是是将将将将网网网网格格格格结结构构构构离离离离散散散散为为各各各各个个个个单单元元元元，分分分分别别求求求求得得得得各各各各单单元元元元刚刚度度度度矩矩矩矩阵阵及及及及结结构构构构的的的的总总刚刚度度度度矩矩矩矩阵阵，根根根根据据据据边边界界界界条条条条件件件件修修修修正正正正总总刚刚度度度度矩矩矩矩阵阵后后后后求求求求解解解解基基基基本本本本方方方方程程程程，以以以以得得得得到各到各到各到各单单元元元元节节点的位移点的位移点的位移点的位移进进而得到杆件的内力。而得到杆件的内力。而得到杆件

72、的内力。而得到杆件的内力。 （1 1 1 1）网壳）网壳）网壳）网壳结结构的静力特性构的静力特性构的静力特性构的静力特性 影影影影响响响响网网网网壳壳壳壳结结构构构构静静静静力力力力特特特特性性性性的的的的因因因因素素素素很很很很多多多多，主主主主要要要要有有有有：结结构的几何外形、荷构的几何外形、荷构的几何外形、荷构的几何外形、荷载类载类型及型及型及型及边边界条件等。界条件等。界条件等。界条件等。 网网网网壳壳壳壳的的的的类类型型型型和和和和形形形形式式式式很很很很多多多多，型型型型式式式式不不不不同同同同的的的的网网网网壳壳壳壳，结结构构构构的的的的变变形形形形规规律律律律及及及及内内内内

73、力力力力分分分分布布布布规规律律律律相相相相差差差差甚甚甚甚远远。即即即即使使使使是是是是同同同同一一一一种种种种型型型型式式式式的的的的网网网网壳壳壳壳，当当当当几几几几何何何何外外外外型型型型尤尤尤尤其其其其是是是是矢矢矢矢跨跨跨跨比比比比不不不不同同同同时时，都都都都将将将将有有有有不不不不同同同同的的的的结结构构构构反反反反映映映映。此此此此外外外外，网网网网壳壳壳壳结结构构构构是是是是一一一一类类边边界界界界条条条条件件件件敏敏敏敏感感感感型型型型的的的的结结构构构构，边边界界界界约约束束束束条条条条件件件件的的的的细细微微微微变变化化化化将将将将有可能使有可能使有可能使有可能使结结

74、构的静力性能构的静力性能构的静力性能构的静力性能产产生相当的生相当的生相当的生相当的变变化。化。化。化。 （2 2 2 2）网壳）网壳）网壳）网壳结结构的构的构的构的刚刚度特性度特性度特性度特性 传传统统结结构构构构一一一一般般般般仅仅对对结结构构构构的的的的刚刚度度度度提提提提出出出出控控控控制制制制性性性性要要要要求求求求，但但但但对对于于于于网网网网壳壳壳壳结结构构构构（包包包包括括括括大大大大跨跨跨跨度度度度结结构构构构），还还应应进进行行行行刚刚度度度度设设计计，因因因因为为刚刚度度度度将将将将影影影影响响响响网网网网壳壳壳壳结结构构构构的的的的稳稳定定定定性性性性能能能能，同同同同

75、时时直直直直接接接接影影影影响响响响结结构的静力特性。构的静力特性。构的静力特性。构的静力特性。 刚刚度度度度设计设计需兼需兼需兼需兼顾顾两方面：两方面：两方面：两方面： 从从从从释释放放放放温温温温度度度度应应力力力力及及及及次次次次应应力力力力考考考考虑虑：支支支支承承承承及及及及约约束束束束应应减减减减弱或弱或弱或弱或设计设计得柔一些；得柔一些；得柔一些；得柔一些； 从从从从结结构的构的构的构的稳稳定性考定性考定性考定性考虑虑：结结构构构构应设计应设计得得得得刚刚一些。一些。一些。一些。 为为兼兼兼兼顾顾此两方面，此两方面，此两方面，此两方面，设计时设计时需要需要需要需要对结对结构构构构

76、进进行行行行刚刚度度度度调调整。整。整。整。 （3 3 3 3）几何参数）几何参数）几何参数）几何参数对对网壳网壳网壳网壳结结构静力性能的影响构静力性能的影响构静力性能的影响构静力性能的影响 影影影影响响响响网网网网壳壳壳壳结结构构构构静静静静力力力力特特特特性性性性的的的的几几几几何何何何参参参参数数数数主主主主要要要要有有有有结结构构构构的的的的跨跨跨跨度度度度S S、矢跨比、矢跨比、矢跨比、矢跨比F/SF/S及波跨比有关（及波跨比有关（及波跨比有关（及波跨比有关（F F为为柱面网壳的矢高）。柱面网壳的矢高）。柱面网壳的矢高）。柱面网壳的矢高）。 筒筒筒筒拱拱拱拱中中中中内内内内力力力力分

77、分分分布布布布很很很很不不不不均均均均匀匀匀匀，当当当当矢矢矢矢跨跨跨跨比比比比F/SF/S很很很很小小小小时时，结结构构构构主主主主要要要要呈呈呈呈梁梁梁梁的的的的作作作作用用用用，跨跨跨跨中中中中弯弯弯弯矩矩矩矩及及及及轴轴力力力力均均均均很很很很大大大大且且且且轴轴力力力力分分分分布布布布不不不不均均均均；当当当当矢矢矢矢跨跨跨跨比比比比F/SF/S很很很很大大大大时时（如如如如接接接接近近近近半半半半圆圆），各各各各杆杆杆杆轴轴力力力力较较小，拱小，拱小，拱小，拱轴轴方向的弦杆方向的弦杆方向的弦杆方向的弦杆在跨中区域受在跨中区域受在跨中区域受在跨中区域受压压，在，在，在，在边缘边缘区域

78、受拉。区域受拉。区域受拉。区域受拉。矢跨比矢跨比矢跨比矢跨比F/SF/S与耗与耗与耗与耗钢钢量量量量WW的关系的关系的关系的关系 跨度跨度跨度跨度S S与耗与耗与耗与耗钢钢量量量量WW的关系的关系的关系的关系 （4 4 4 4）柱面网壳的水平推力）柱面网壳的水平推力）柱面网壳的水平推力）柱面网壳的水平推力 圆圆柱面网壳由于柱面网壳由于柱面网壳由于柱面网壳由于环环向力的作用而向力的作用而向力的作用而向力的作用而产产生生生生较较大的水平推力。水大的水平推力。水大的水平推力。水大的水平推力。水平推力平推力平推力平推力N N的大小也与的大小也与的大小也与的大小也与矢跨比有关。矢跨比有关。矢跨比有关。矢

79、跨比有关。 水平推力的水平推力的水平推力的水平推力的处处理可采用：理可采用：理可采用：理可采用： 加水平拉杆；加水平拉杆；加水平拉杆；加水平拉杆； 结结构落地；构落地；构落地；构落地； 增加下部柱的柔度；增加下部柱的柔度；增加下部柱的柔度；增加下部柱的柔度； 利用下部利用下部利用下部利用下部结结构吸收推力。构吸收推力。构吸收推力。构吸收推力。 （5 5）网壳）网壳结构的构的稳定分析定分析 整体失整体失整体失整体失稳稳网网网网壳壳壳壳失失失失稳稳局部失局部失局部失局部失稳稳波状失波状失波状失波状失稳稳条状失条状失条状失条状失稳稳大波状失大波状失大波状失大波状失稳稳小波状失小波状失小波状失小波状失

80、稳稳点失点失点失点失稳稳杆件失杆件失杆件失杆件失稳稳网壳网壳网壳网壳结结构的典型失构的典型失构的典型失构的典型失稳稳形式形式形式形式 网网网网壳壳壳壳结结构构构构的的的的稳稳定定定定分分分分析析析析，基基基基础础仍仍仍仍然然然然是是是是结结构构构构稳稳定定定定理理理理论论，但但但但由由由由于于于于影影影影响响响响因因因因素素素素较较多多多多，如如如如初初初初始始始始缺缺缺缺陷陷陷陷的的的的影影影影响响响响、多多多多参参参参数数数数体体体体系系系系的的的的多多多多重重重重临临界界界界点点点点问问题题、多多多多种种种种工工工工况况况况下下下下的的的的多多多多重重重重临临界界界界点点点点问问题题等等

81、等等，对对此此此此的的的的研研研研究究究究尚尚尚尚不不不不足足足足。目目目目前前前前，基基基基本上只能本上只能本上只能本上只能进进行定性分析。行定性分析。行定性分析。行定性分析。2 索索 膜膜 结 构构 承承承承重重重重结结构构构构的的的的基基基基本本本本承承承承重重重重构构构构件件件件采采采采用用用用受受受受拉拉拉拉工工工工作作作作的的的的悬悬索索索索或或或或张张拉拉拉拉的的的的薄薄薄薄膜膜膜膜，称称称称为为悬悬索索索索结结构构构构或或或或膜膜膜膜结结构构构构。由由由由于于于于受受受受拉拉拉拉构构构构件件件件的的的的承承承承载载能能能能力力力力决决决决定定定定于于于于强强度度度度而而而而不不

82、不不是是是是稳稳定定定定性性性性，因因因因而而而而能能能能充充充充分分分分发发挥挥钢钢索索索索和和和和膜膜膜膜材材材材受受受受拉拉拉拉工工工工作作作作时时强强度度度度高高高高、自自自自重重重重轻轻的的的的特特特特点点点点。同同同同时时，由由由由于于于于覆覆覆覆盖盖盖盖材材材材料料料料自自自自重重重重轻轻，使使使使承承承承重重重重结结构构构构的的的的重重重重量量量量较较小小小小，因因因因而而而而悬悬索索索索结结构构构构和和和和张张拉拉拉拉薄薄薄薄膜膜膜膜结结构构构构更更更更适适适适合合合合于于于于在大跨度在大跨度在大跨度在大跨度结结构中使用。构中使用。构中使用。构中使用。 2.1 悬索索结构构

83、悬悬索索索索结结构构构构通通通通过过索索索索的的的的轴轴向向向向拉拉拉拉力力力力抵抵抵抵抗抗抗抗外外外外荷荷荷荷，最最最最早早早早用用用用于于于于桥桥梁梁梁梁，5050年年年年代代代代开开开开始始始始用用用用于于于于房房房房屋屋屋屋建建建建筑筑筑筑，用用用用钢钢量量量量一一一一般般般般在在在在10kg/m10kg/m2 2以以以以下下下下，但支承但支承但支承但支承结结构耗材构耗材构耗材构耗材较较多。多。多。多。 （1 1）单层悬单层悬索体系索体系索体系索体系 特特特特点点点点：由由由由许许多多多多平平平平行行行行的的的的单单根根根根拉拉拉拉索索索索组组成成成成，拉拉拉拉索索索索两两两两端端端端

84、悬悬挂挂挂挂在在在在稳稳定的支承定的支承定的支承定的支承结结构上。构上。构上。构上。 单单层层悬悬索索索索的的的的工工工工作作作作与与与与单单根根根根悬悬索索索索相相相相似似似似，是是是是一一一一种种种种可可可可变变体体体体系系系系，在在在在恒恒恒恒载载作作作作用用用用下下下下呈呈呈呈悬悬链链线线形形形形式式式式，在在在在不不不不对对称称称称荷荷荷荷载载或或或或局局局局部部部部荷荷荷荷载载作作作作用用用用下下下下产产生生生生大大大大的的的的位位位位移移移移（机机机机构构构构性性性性位位位位移移移移）。索索索索的的的的张张紧紧程程程程度度度度与与与与索的索的索的索的稳稳定性（抵抗机构位移的能力）

85、成正比。定性（抵抗机构位移的能力）成正比。定性（抵抗机构位移的能力）成正比。定性（抵抗机构位移的能力）成正比。单单层层悬悬索索索索结结构构构构 单单层层悬悬索索索索结结构构构构的的的的抗抗抗抗风风能能能能力力力力差差差差，在在在在风风吸吸吸吸力力力力作作作作用用用用下下下下悬悬索内的拉力下降，索内的拉力下降，索内的拉力下降，索内的拉力下降，稳稳定性定性定性定性进进一步降低。一步降低。一步降低。一步降低。 单单层层悬悬索索索索结结构构构构宜宜宜宜采采采采用用用用重重重重屋屋屋屋面面面面，如如如如装装装装配配配配式式式式钢钢筋筋筋筋混混混混凝凝凝凝土土土土板板板板。另另另另一一一一种种种种方方方方

86、法法法法是是是是设设置置置置横横横横向向向向加加加加劲劲梁梁梁梁。加加加加劲劲梁梁梁梁的的的的作用是分配局部荷作用是分配局部荷作用是分配局部荷作用是分配局部荷载载及将索及将索及将索及将索连连成整体。成整体。成整体。成整体。 （2 2）双）双）双）双层悬层悬索体系索体系索体系索体系 由由由由一一一一系系系系列列列列承承承承重重重重索索索索和和和和相相相相反反反反曲曲曲曲率率率率的的的的稳稳定定定定索索索索组组成成成成。每每每每对对索索索索之之之之间间通通通通过过受受受受拉拉拉拉钢钢索索索索或或或或受受受受压压撑撑撑撑杆杆杆杆连连系系系系，构构构构成成成成如如如如桁桁桁桁架架架架形形形形式式式式的

87、的的的平平平平面体系，称索桁架。面体系，称索桁架。面体系，称索桁架。面体系，称索桁架。 稳稳定索可以抵抗定索可以抵抗定索可以抵抗定索可以抵抗风风吸力的吸力的吸力的吸力的作用，同作用，同作用，同作用，同时时，相反曲率的，相反曲率的，相反曲率的，相反曲率的稳稳定索和相定索和相定索和相定索和相应应的索杆能的索杆能的索杆能的索杆能对对体系体系体系体系施加施加施加施加预应预应力，使每力，使每力，使每力，使每对对索均保索均保索均保索均保持足持足持足持足够够大的大的大的大的张紧张紧力，提高了力，提高了力，提高了力，提高了整个整个整个整个结结构的构的构的构的稳稳定性。定性。定性。定性。 悬悬索索索索结结构构构

88、构的的的的计计算算算算一一一一般般般般按按按按弹弹性性性性理理理理论论，假假假假定定定定索索索索是是是是理理理理想想想想柔柔柔柔性性性性的的的的，既既既既不不不不能能能能受受受受压压，也也也也不不不不能能能能抗抗抗抗弯弯弯弯，但但但但承承承承重重重重索索索索和和和和稳稳定定定定索索索索之之之之间间的的的的连连杆杆杆杆绝绝对对刚刚性性性性。在在在在基基基基本本本本假假假假定定定定的的的的基基基基础础上上上上可可可可建建建建立立立立索索索索曲曲曲曲线线的的的的平衡微分方程，再根据荷平衡微分方程，再根据荷平衡微分方程，再根据荷平衡微分方程，再根据荷载载及及及及边边界条件求出索的界条件求出索的界条件求

89、出索的界条件求出索的张张力。力。力。力。车车幅式双幅式双幅式双幅式双层层索索索索 （3 3）混合）混合）混合）混合悬悬挂体系挂体系挂体系挂体系 采采采采用用用用柔柔柔柔性性性性的的的的悬悬索索索索体体体体系系系系与与与与刚刚性性性性的的的的受受受受弯弯弯弯构构构构件件件件（梁梁梁梁、网网网网架架架架、网网网网壳壳壳壳、桁桁桁桁架架架架等等等等）相相相相结结合合合合，可可可可组组成成成成共共共共同同同同抵抵抵抵抗抗抗抗外外外外荷荷荷荷载载的各种混合体系。的各种混合体系。的各种混合体系。的各种混合体系。 此此此此类类结结构构构构或或或或用用用用钢钢索索索索悬悬挂挂挂挂其其其其他他他他构构构构件件件

90、件，或或或或由由由由钢钢索索索索对对其其其其他他他他构构构构件件件件提提提提供供供供附附附附加加加加支支支支点点点点，或或或或用用用用刚刚性性性性的的的的构构构构件件件件来来来来加加加加强强悬悬索索索索的的的的稳稳定定定定性性性性，以以以以减减减减小小小小不不不不均均均均匀匀匀匀荷荷荷荷载载作作作作用用用用下下下下的的的的机机机机构构构构性性性性位位位位移移移移。桥桥梁中的斜拉梁中的斜拉梁中的斜拉梁中的斜拉桥桥和和和和悬悬索索索索桥桥也属于也属于也属于也属于这类这类混合体系。混合体系。混合体系。混合体系。 5.45.45.45.4万座，挑蓬外挑万座，挑蓬外挑万座，挑蓬外挑万座，挑蓬外挑50m5

91、0m50m50m，外，外，外，外环环梁跨度梁跨度梁跨度梁跨度244m244m244m244m。浙江黄浙江黄浙江黄浙江黄龙龙体育中心体育体育中心体育体育中心体育体育中心体育场场吊塔及斜拉索吊塔及斜拉索吊塔及斜拉索吊塔及斜拉索 2.2 膜膜结构构 一一一一般般般般钢钢结结构构构构屋屋屋屋顶顶的的的的屋屋屋屋面面面面材材材材料料料料皆皆皆皆不不不不承承承承受受受受结结构构构构力力力力。但但但但膜膜膜膜结结构构构构中中中中的的的的膜膜膜膜本本本本身身身身就就就就承承承承受受受受活活活活荷荷荷荷载载包包包包括括括括风风压压、温温温温度度度度应应力等，膜既是覆盖物，亦是力等，膜既是覆盖物，亦是力等，膜既是

92、覆盖物，亦是力等，膜既是覆盖物，亦是结结构的一部分。构的一部分。构的一部分。构的一部分。 索索索索膜膜膜膜建建建建筑筑筑筑之之之之所所所所以以以以能能能能满满足足足足大大大大跨跨跨跨度度度度自自自自由由由由空空空空间间的的的的技技技技术术要要要要求求求求，最最最最关关关关键键的的的的一一一一点点点点就就就就是是是是其其其其有有有有效效效效的的的的空空空空间间预预张张力力力力系系系系统统。有有有有人人人人把把把把索索索索膜膜膜膜建建建建筑筑筑筑称称称称为为“预预应应力力力力软软壳壳壳壳”，预预张张力力力力使使使使“软软壳壳壳壳”各各各各个个个个部部部部分分分分（索索索索、膜膜膜膜）在在在在各各各

93、各种种种种最最最最不不不不利利利利荷荷荷荷载载下下下下的的的的内力始内力始内力始内力始终终大于零（永大于零（永大于零（永大于零（永远处远处于拉伸状于拉伸状于拉伸状于拉伸状态态）。）。）。）。 以材以材以材以材质质分分分分类类，结结构膜有以下两种构膜有以下两种构膜有以下两种构膜有以下两种: : （1 1）平平平平面面面面不不不不织织膜膜膜膜：由由由由各各各各种种种种塑塑塑塑料料料料在在在在加加加加热热液液液液化化化化状状状状态态下下下下挤挤出出出出的的的的膜膜膜膜，它它它它有有有有不不不不同同同同厚厚厚厚度度度度、透透透透明明明明度度度度及及及及颜颜色色色色，最最最最通通通通用用用用的的的的是是

94、是是聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯膜膜膜膜，或或或或以以以以聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯和和和和聚聚聚聚氯氯乙乙乙乙烯烯热热熔熔熔熔后后后后制制制制成成成成的的的的复复复复合合合合膜膜膜膜，其其其其抗抗抗抗紫紫紫紫外外外外线线及及及及自自自自洁洁性性性性强强，此种膜，此种膜，此种膜，此种膜张张力力力力强强度不大，属于半度不大，属于半度不大，属于半度不大，属于半结结构性的膜材。构性的膜材。构性的膜材。构性的膜材。 （2 2）织织布合成膜：以聚布合成膜：以聚布合成膜：以聚布合成膜：以聚酯酯丝织丝织成的布心，双面涂以成的布心，双面涂以成的布心，双面涂以成的布心，双面涂以PVCPVC树树脂，再用脂，再用脂，再用脂，再用

95、热热熔法覆盖上一熔法覆盖上一熔法覆盖上一熔法覆盖上一层层聚氟乙聚氟乙聚氟乙聚氟乙烯烯膜，制成复合膜。因膜，制成复合膜。因膜，制成复合膜。因膜，制成复合膜。因布心的布心的布心的布心的张张力力力力强强度度度度较较大可以使用大可以使用大可以使用大可以使用于多种的于多种的于多种的于多种的张张拉型拉型拉型拉型结结构，跨度可构，跨度可构，跨度可构，跨度可达达达达8m8m10m10m。 1 1 张张拉式薄膜拉式薄膜拉式薄膜拉式薄膜结结构构构构 张张拉拉拉拉式式式式薄薄薄薄膜膜膜膜结结构构构构亦亦亦亦称称称称帐帐篷篷篷篷结结构构构构，或或或或预预应应力力力力薄薄薄薄膜膜膜膜结结构构构构。由由由由于于于于膜膜膜

96、膜材材材材很很很很轻轻，为为了了了了保保保保证证结结构构构构的的的的稳稳定定定定性性性性，必必必必须须在在在在薄薄薄薄膜膜膜膜内内内内施加施加施加施加较较大的大的大的大的预应预应力，因此，薄膜曲面力，因此，薄膜曲面力，因此，薄膜曲面力，因此，薄膜曲面总总有有有有负负高斯曲率。高斯曲率。高斯曲率。高斯曲率。 张张拉拉拉拉膜膜膜膜结结构构构构的的的的边边界界界界可可可可以以以以是是是是刚刚性性性性边边缘缘构构构构件件件件，也也也也可可可可以以以以是是是是柔性索。柔性索。柔性索。柔性索。 张张拉式索膜体系拉式索膜体系拉式索膜体系拉式索膜体系富于表富于表富于表富于表现现力、力、力、力、结结构性构性构性

97、构性能能能能强强，但造价稍高，但造价稍高，但造价稍高，但造价稍高，施工精度要求也高。施工精度要求也高。施工精度要求也高。施工精度要求也高。 膜的找形及裁减、膜的找形及裁减、膜的找形及裁减、膜的找形及裁减、钢钢索的布置等是索的布置等是索的布置等是索的布置等是张张拉膜拉膜拉膜拉膜结结构构构构设计设计的关的关的关的关键键。上海八万人体育场 2 2 骨架式薄膜骨架式薄膜骨架式薄膜骨架式薄膜结结构构构构 骨骨骨骨架架架架式式式式薄薄薄薄膜膜膜膜结结构构构构实实质质为为依依依依靠靠靠靠下下下下部部部部的的的的钢钢骨骨骨骨架架架架承承承承受受受受荷荷荷荷载载，膜膜膜膜材材材材主主主主要要要要起起起起围围护护

98、结结构构构构的的的的作作作作用用用用。因因因因膜膜膜膜材材材材重重重重量量量量轻轻，可可可可以以以以减减减减轻轻下部下部下部下部钢结钢结构的自重。构的自重。构的自重。构的自重。 骨骨骨骨架架架架式式式式索索索索膜膜膜膜建建建建筑筑筑筑常常常常在在在在某某某某些些些些特特特特定定定定的的的的条条条条件件件件下下下下被被被被采采采采用用用用，是是是是由由由由于于于于其其其其结结构构构构方方方方式式式式本本本本身身身身的的的的局局局局限限限限性性性性：骨骨骨骨架架架架体体体体系系系系自自自自平平平平衡衡衡衡，膜膜膜膜体体体体仅仅为为辅辅助助助助物物物物，膜膜膜膜体体体体本本本本身身身身的的的的强强大

99、大大大结结构构构构作作作作用用用用发发挥挥不不不不足足足足等等等等，有有有有人人人人将将将将其其其其称称称称之之之之为为二二二二次次次次重重重重复复复复结结构构构构。骨骨骨骨架架架架方方方方式式式式与与与与张张拉拉拉拉方方方方式式式式的的的的结结合合合合运运运运用用用用，常常常常可可可可取取取取得得得得更更更更富富富富于于于于变变化化化化的的的的建建建建筑筑筑筑效效效效果果果果。骨骨骨骨架架架架式式式式索索索索膜膜膜膜体体体体系系系系建建建建筑筑筑筑表表表表现现含含含含蓄蓄蓄蓄，结结构构构构性性性性能能能能有有有有一一一一定定定定的的的的局局局局限限限限性性性性，造造造造价价价价低低低低于于于

100、于张张拉式体系。拉式体系。拉式体系。拉式体系。 国家体育中心国家体育中心国家体育中心国家体育中心“鸟鸟巢巢巢巢” ” 能容能容能容能容纳纳10101010万人（万人（万人（万人（2 2 2 2万万万万临时临时），），），），开合屋盖：开合屋盖：开合屋盖：开合屋盖：长轴长轴340340340340mm，短，短，短，短轴轴294294294294mm。 建筑及建筑及建筑及建筑及结结构特点：构特点：构特点：构特点： 围护结围护结构构构构为为覆盖膜，覆盖膜，覆盖膜，覆盖膜，钢钢承重骨架。承重骨架。承重骨架。承重骨架。 结结构特点：构特点：构特点：构特点： 24 24 24 24根根根根钢钢柱等距布置，

101、柱等距布置，柱等距布置，柱等距布置，主桁架高度主桁架高度主桁架高度主桁架高度12.512.512.512.5mm，主，主，主，主要杆件截面要杆件截面要杆件截面要杆件截面为为1.2m 1.2m 1.2m1.2m的箱形断面的箱形断面的箱形断面的箱形断面 主主主主钢钢架平架平架平架平面外的面外的面外的面外的稳稳定定定定由与其相交由与其相交由与其相交由与其相交的次的次的次的次结结构保构保构保构保证证。 3 3 充气式薄膜充气式薄膜充气式薄膜充气式薄膜结结构构构构 充充充充气气气气式式式式索索索索膜膜膜膜建建建建筑筑筑筑历历史史史史较较长长，但但但但因因因因其其其其在在在在使使使使用用用用功功功功能能能

102、能上上上上明明明明显显的的的的局局局局限限限限性性性性，如如如如形形形形象象象象单单一一一一、空空空空间间要要要要求求求求气气气气闭闭等等等等，使使使使其其其其应应用用用用面面面面较较窄窄窄窄。但但但但充充充充气气气气式式式式索索索索膜膜膜膜体体体体系系系系造造造造价价价价较较低低低低，施施施施工工工工速速速速度度度度快，在特定的条件下又有其明快，在特定的条件下又有其明快，在特定的条件下又有其明快，在特定的条件下又有其明显显的的的的优势优势。 充充充充气气气气式式式式薄薄薄薄膜膜膜膜结结构构构构是是是是利利利利用用用用薄薄薄薄膜膜膜膜内内内内外外外外的的的的空空空空气气气气压压差差差差来来来来

103、稳稳定薄膜以承受外荷定薄膜以承受外荷定薄膜以承受外荷定薄膜以承受外荷载载。国家游泳国家游泳国家游泳国家游泳馆馆“水立方水立方水立方水立方” ”建筑特点：建筑特点：建筑特点：建筑特点： 立立立立面面面面灵灵灵灵感感感感来来来来源源源源于于于于Kelven Kelven Kelven Kelven 的的的的“泡泡泡泡沫沫沫沫”理理理理论论，基基基基本本本本构构构构成成成成是是是是无无无无数数数数14141414面面面面体体体体和和和和12121212面面面面体体体体的的的的空空空空间间单单元元元元。由由由由充充充充气气气气膜膜膜膜组组成成成成的的的的“气气气气枕枕枕枕”实实现现，气枕直径气枕直径气

104、枕直径气枕直径9m9m9m9m，高度内，高度内，高度内，高度内5 5 5 5个。个。个。个。结结构特点：构特点：构特点：构特点： 平平平平面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸 177m177m177m177m 177m177m177m177m，最最最最大大大大跨跨跨跨度度度度125m125m125m125m，采采采采用用用用空空空空间间钢钢框框框框架架架架结结构构构构（框框框框架架架架梁梁梁梁柱柱柱柱为为空空空空间间桁桁桁桁架架架架式式式式）。初初初初步步步步设设计计框框框框架架架架柱柱柱柱高高高高度度度度3.472m3.472m3.472m3.472m，框框框框架架架架梁梁梁梁截截截截面面面面高高高高度度度度7.211m7.211m7.211m7.211m。其其其其内内内内部部部部节节点和空点和空点和空点和空间间的的的的腹杆腹杆腹杆腹杆单单元均元均元均元均有重复性。有重复性。有重复性。有重复性。弦杆构件构弦杆构件构弦杆构件构弦杆构件构成成成成“气枕气枕气枕气枕”的的的的边线边线。焊焊接接接接空空空空心心心心球球球球节节点点点点焊焊接空心肋板接空心肋板接空心肋板接空心肋板节节点点点点谢谢大家大家