網殼結構

網殼是一種與平板網架類似的空間杆繫結構，系以杆件爲基礎，按一定規律組成網格，按殼體結構佈置的空間構架，它兼具杆系和殼體的性質。其傳力特點主要是透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。

網殼結構的發展和大量的工程實踐應用，網殼結構爲建築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）網殼結構兼有杆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）具有優美的建築造型，無論是建築平面、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，網殼結構幾乎都可以實現。既能表現靜態美，又能透過平面和立面的切割以及網格、支撐與杆件的變化表現動態美。

（3）應用範圍廣，既可以用於中、小跨度的民用和工業建築，也可用於大跨度的各種建築，特別是超大跨度的建築。在建築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。在建築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，而且杆件單一，這些構件可以在工廠預製實現工業化生產，安裝簡便快速，適應採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。我國已有許多適用於多種計算機類型的各種語言的計算軟件，爲網殼結構的計算、設計和應用創造買有利條件。

（6 ）由於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採用小立柱找坡。

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，並據此進行杆件設計。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 ）雙層網殼宜採用空間杆繫有限元法進行計算

2 ）單層網殼宜採用空間樑繫有限元法進行計算

3 ）對單、雙層網殼在進行方案選擇和初步設計時可採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爲鉸接，杆件只承受軸向力分析單層網殼時假定節點爲剛接，杆件除承受軸向力外，還承受彎矩、剪力等。當杆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。對於單個球面網殼、圓柱面網殼和雙曲拋物面網殼的風載體型係數，可按《建築結構荷載規範》（GB 50009 一2001 ) 取值對於多個連接的球面網殼、圓柱面網殼和雙曲拋物面網殼，以及各種複雜體形的網殼結構，應根據模型風洞試驗確定風載體型係數。

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爲線彈性。用非線性理論分析網殼穩定性時，一般採用空間杆系非線性有限元法，關鍵是臨界荷載的確定。單層網殼宜採用空間樑繫有限元法進行計算。

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佈。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採用結構的最低屈曲模態作爲初始缺陷分佈模態，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，可作爲該網殼的極限承載力。將極限承載力除以係數K 後，即爲按網殼穩定性確定的容許承載力（標準值）。

抗震分析

在設防烈度爲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。在設防烈度爲8 度、9 度地區必須進行網殼結構水平與豎向抗震計算。

說到網殼結構，首先我們看下定義。“網殼結構是將杆件沿着某個曲面有規律地佈置而形成的空間結構體系，其受力特點與薄殼結構類似，是以“薄膜”作用爲主要受力特徵的，即大部分荷載由網殼杆件的軸向力承受”。（網殼結構穩定性，沈世釗、陳昕等，1999）