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1、网壳结构发展过程网壳结构发展过程 网壳结构的雏形网壳结构的雏形穹顶结构穹顶结构 网壳结构的发展经历了一个漫长的历史演变过程，人网壳结构的发展经历了一个漫长的历史演变过程，人类很早就认识到了穹隆具有最小的表面，能封闭最大的类很早就认识到了穹隆具有最小的表面，能封闭最大的空间，结构耗用的材料也比较经济，早期的穹顶如下图空间，结构耗用的材料也比较经济，早期的穹顶如下图所示。所示。网壳结构的诞生网壳结构的诞生 “穹顶结构之父穹顶结构之父”德国工程师施威德勒在薄壳穹德国工程师施威德勒在薄壳穹顶的基础上提出了一种新的构造型式顶的基础上提出了一种新的构造型式,即把穹顶壳面划分为即把穹顶壳面划分为经向的肋和纬
2、向的水平环线经向的肋和纬向的水平环线,并连接在一起并连接在一起,而且在每个梯而且在每个梯形网格内再用斜杆分成两个或四个三角形形网格内再用斜杆分成两个或四个三角形,这样穹顶表面的这样穹顶表面的内内力分布会更加均匀力分布会更加均匀,结构自身重结构自身重量也会进一步降低量也会进一步降低,从而可跨越从而可跨越更大空间。这样的穹顶结构实际更大空间。这样的穹顶结构实际上已是真正的网壳结构。上已是真正的网壳结构。施威德勒穹顶施威德勒穹顶我国网壳结构的发展我国网壳结构的发展 我国网壳结构的应用情况我国网壳结构的应用情况网壳结构的特点网壳结构的特点建筑曲面造型，美观多建筑曲面造型，美观多样化，大型标志性建筑样化
3、，大型标志性建筑。由多杆件从两个或几个方由多杆件从两个或几个方向组成的空间曲面，兼有向组成的空间曲面，兼有杆系结构和薄壳结构的特杆系结构和薄壳结构的特性性。受力合理，整体受压为主，杆件受拉压受力合理，整体受压为主，杆件受拉压,节省钢材，节省钢材，加工精度高，形状偏差对内力影响大，矢高内空间利加工精度高，形状偏差对内力影响大，矢高内空间利用率低。用率低。网壳结构的类型网壳结构的类型（1）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长长度度度度分分分分为为为为短短短短壳壳壳壳 （L/RL/R 0.50.5）、中中中中长长长长壳壳壳
4、壳（0.50.52.52.5）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长长边边边边多多多多点点点点支支支支承承承承，荷荷荷荷载载载载沿沿沿沿两两两两个个个个方方方方向向向向传传传传递递递递；长长长长壳壳壳壳多多多多为为为为端端端端部部部部支支支支承承承承，荷荷荷荷载载载载沿沿沿沿长长长长度度度度方方方方向向向向传传传传递递递递，结结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
5、是是是是在在在在周周周周边边边边节节节节点点点点上上上上均均均均设设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单单位位位位宽宽宽宽度度度度的的的的平平平平行行行行拱拱拱拱类类类类似似似似，由由由由于于于于其其其其受受受受力力力力较较较较均均均均匀匀匀匀，空空空空间刚度大，应用较广。间刚度大，应用较广。间刚度大，应用较广。间刚度大，应用较广。网壳结构中常用的形式有：网壳结构中常用的形式有：网壳结构中常用的形式有：网壳结构中常用的形式有：柱面网壳可以采用单层，也可以采用双层。柱面网壳可以采用单层，也可以采用双层。柱面网壳可以采用单层，也可以采用双层。柱面网壳可以采用单层，也
6、可以采用双层。单层柱面网壳单层柱面网壳单层柱面网壳单层柱面网壳 ：（：（：（：（a a）单斜杆型单斜杆型单斜杆型单斜杆型 （b b）弗普尔型弗普尔型弗普尔型弗普尔型 （c c）交叉斜杆型（交叉斜杆型（交叉斜杆型（交叉斜杆型（d d）联方型（联方型（联方型（联方型（e e）三向网格型三向网格型三向网格型三向网格型悉尼国际水上运动中心悉尼国际水上运动中心悉尼国际水上运动中心悉尼国际水上运动中心 双层柱面网壳双层柱面网壳正放四角锥正放四角锥正放四角锥正放四角锥正放抽空四角锥正放抽空四角锥正放抽空四角锥正放抽空四角锥三角锥网壳三角锥网壳三角锥网壳三角锥网壳抽空三角锥网壳抽空三角锥网壳抽空三角锥网壳抽空
7、三角锥网壳大英博物馆（2 2）球面网壳）球面网壳）球面网壳）球面网壳 当当当当跨跨跨跨度度度度较较较较小小小小时时时时可可可可以以以以采采采采用用用用单单单单层层层层，也也也也可可可可采采采采用用用用双层。双层。双层。双层。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：联方型球面网壳联方型球面网壳联方型球面网壳联方型球面网壳无纬向杆无纬向杆无纬向杆无纬向杆 肋环型球面网壳肋环型球面网壳肋环型球面网壳肋环型球面网壳联方型球面网壳联方型球面网壳联方型球面网壳联方型球面网壳 有纬向杆有纬向杆有纬向杆有纬
8、向杆单层球面网壳单层球面网壳施威德勒型球面网壳施威德勒型球面网壳施威德勒型球面网壳施威德勒型球面网壳单层球面网壳单层球面网壳凯威特型球面网壳凯威特型球面网壳凯威特型球面网壳凯威特型球面网壳单层球面网壳单层球面网壳蒙特利尔世博会双层球面网壳双层球面网壳肋肋环型四角锥球面壳环型四角锥球面壳环型四角锥球面壳环型四角锥球面壳联方型四角锥球面壳联方型四角锥球面壳联方型四角锥球面壳联方型四角锥球面壳联方型三角锥球面壳联方型三角锥球面壳平板组合面壳平板组合面壳双层球面网壳双层球面网壳 球面网壳通过一定形式的切割，还可以切割球面网壳通过一定形式的切割，还可以切割球面网壳通过一定形式的切割，还可以切割球面网壳通
9、过一定形式的切割，还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。重庆商学院艺术学院报告厅（椭球壳）重庆商学院艺术学院报告厅（椭球壳）（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动动式式式式，具具具具有有有有直直直直纹纹纹纹性性性性，即即即即其其其其曲曲曲曲面
10、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线组成。直线组成。直线组成。直线组成。通过一定的通过一定的通过一定的通过一定的组合，双曲组合，双曲组合，双曲组合，双曲抛物面网壳抛物面网壳抛物面网壳抛物面网壳还可以发展还可以发展还可以发展还可以发展出不同的造型。出不同的造型。出不同的造型。出不同的造型。典型工程典型工程中原化肥厂尿素仓库，双层圆柱面网壳，跨度中原化肥厂尿素仓库，双层圆柱面网壳，跨度58m 58m 天津新体育馆，天津新体育馆，双层球面网壳，直径双层球面网壳，直径108m108m黑龙江滑冰馆，跨度黑龙江滑冰馆，跨度86m，双层柱壳双层柱壳+球壳球壳北京体育学院
11、北京体育学院体育馆体育馆 59.2m59.2m四块组合双层四块组合双层扭网壳扭网壳北京奥林匹克综合馆北京奥林匹克综合馆72m83m斜拉网壳结构斜拉网壳结构国家大剧院国家大剧院,211x143m，双层肋环体系网壳，双层肋环体系网壳典型建筑分析典型建筑分析国家大剧院国家大剧院The national grand theater(双层肋环体系双层肋环体系)v由法国著名建筑师保罗由法国著名建筑师保罗安德鲁设计的国家大剧院好似安德鲁设计的国家大剧院好似一个浮在水面上的蛋壳，外部主要采用钛金属板装饰屋一个浮在水面上的蛋壳，外部主要采用钛金属板装饰屋面，中部则为渐开式玻璃幕墙，建筑外部四周环绕着四面，中部则
12、为渐开式玻璃幕墙，建筑外部四周环绕着四季长流不息的人工湖水。季长流不息的人工湖水。v1967年在他29岁的时候，设计了圆形的巴黎查尔斯.戴高乐机场候机楼。从此，作为巴黎机场公司的首席建筑师，他设计了尼斯、雅加达、开罗、上海浦东等国际机场，1999年，安德鲁领导的巴黎机场公司与清华大学合作，经多轮角逐，又在中国国家大剧院国际竞赛中一举夺标。屋顶坍塌事故造成6人死亡,多人受伤钢钢 结结 构构 壳壳 体体椭 圆 形 顶 环 梁屋屋 面面 钛钛 金金 属属 板板纳米材料的玻璃幕墙纳米材料的玻璃幕墙环绕人工湖环绕人工湖水下长廊水下长廊地地 下下 部部 分分内部结构内部结构v历史有惊人的相似当年，尽管反对声不断，但是一位名叫贝聿铭的华裔美国建筑师还是将一个玻璃金字塔放在了法国卢浮宫广场，而如今，也是各种意见交织，由法国人安德鲁设计的中国国家大剧院也依旧搭建出了雏形。THE EHD谢谢 谢谢 大大 家家 2006.12