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1、现代建筑体系调研大跨度结构——网壳结构目录网壳结构的引出1中国网壳结构的发展2网壳结构的形式网壳结构的组成及特点4网壳结构的实例5参考书目63网壳结构的引出1网壳结构的引出网壳结构的雏形---穹顶结构在人类社会的发展历程中,大跨度空间结构常常是建筑人员追求的梦想和目标。其中,网壳结构的发展经历了一个漫长的历史演变过程。古代的人类通过详细观察,发现自然界中存在大量受力特性良好、形式简洁美观的天然空间结构,如蛋壳、蜂窝、鸟类的头颅、肥皂泡、山洞等。利用仿生原理,人类得以更好地理解和发展空间结构。古代
2、的人类为了有一个好的生存空间,常常以树枝为骨架、以稻草为蒙皮来建造穹顶结构,后来又以皮革或布匹代替稻草,即现在常见的帐篷。经过长期的工程实践,人类认识到穹顶能以最小的表面封闭最大的空间,而且所耗用的材料也比较经济。穹顶的发展与建筑材料的发展是密切相关的。建于公元120~124年的罗马万神庙是早期穹顶的典型代表,该穹顶基面为44m的圆。网壳结构的引出中世纪,木材成为穹顶结构的主要覆盖材料;到19世纪,铁的应用为穹顶的发展开创了一个新纪元,使覆盖大跨度建筑物成为可能。近代,钢筋混凝土结构理论的出现及
3、应用使穹顶的厚度大大降低,薄壳穹顶受到人们的极大关注,从而开辟了结构工程新领域。网壳结构的引出1922年在德国耶拿建造了土木工程史上第一座钢筋混凝土薄壳结构----耶拿天文馆,其净跨为25m,顶厚为60.3mm,厚跨比大约为1/400.现代,优质钢材的使用更是影响各种形式大跨穹顶网壳发展的一个重要因素。钢筋混凝土薄壳结构尽管有诸多优点,但经过若干年工程实践,工程技术人员逐渐发现这种结构的缺点:钢筋混凝土薄壳施工时需要架设大量模板,工作量很大,施工速度较慢,工程造价高。因而人们对之逐渐丧失兴趣,开
4、始寻求新的结构构造形式。随着铁、钢材、铝合金等轻质高强材料出现及应用,富有想象力的工程师开始了对穹顶结构各种杆件形式网壳的发展。网壳结构的引出公认的穹顶结构之父德国工程师施威德勒对穹顶网壳的诞生与发展起了关键性的作用,他在薄壳穹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经向的肋和纬向的水平环线,并连接在一起,而且在每个梯形网格内再用斜杆分成两个或四个三角形,这样穹顶表面的内力分布会更加均匀,结构自身重量也会进一步降低,从而可跨越更大空间。这样的穹顶结构实际上已是真正的网壳结构,即沿某种
5、曲面有规律的布置大致相同的网格或尺寸较小的单元,从而组成空间杆系结。网壳结构的引出·网壳结构的诞生中国网壳结构的发展2我国的空间结构在上世纪50年代末较多地采用薄壳结构、悬索结构，60年代中采用网架结构，80年代较多地采用网壳结构，直到21世纪,这些比较传统的近代空间结构,除薄壳结构外,均获得了长期蓬勃的发展,工程项目遍布全国城镇各地。网壳结构在我国解放初曾有所应用，当时主要是一类联方型的网状筒壳，材料为型钢或木材跨度在30M左右，如扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心(551厂)、上海长宁电影院
6、屋盖结构等。中国网壳结构的发展作为有影响的我国第一幢大跨度网壳结构是天津人民体育馆屋盖，采用带拉杆的联方型圆柱面网壳，平面尺寸为52mx68m，矢高为8.7m，用钢指标为45kg/时，该网壳1956年建成，1973年因失火而重建。中国网壳结构的发展到目前为止，据不完全统计，我国已建成各类网壳结构工程100多幢，其中80%是近20年兴建的。1989年建成的北京奥林匹克体育中心体育馆，平面尺寸70mx83.2m，采用人字形截面双层圆柱面斜拉网壳，为目前国内跨度最大的筒状网壳结构;中国网壳结构的发展1
7、994年建成的第43届世乒赛天津体育中心体育馆双层球型网壳跨度(直径)I08m，覆盖跨度(直径)135m，为我国跨度最大的球面网壳结构。中国网壳结构的发展中国国家大剧院采用双层椭球形空腹网壳结构，东西跨度212.24m，南北跨度143.64m，弯顶标高46.29m。中国网壳结构的发展网壳结构的组成及特点3网壳结构的组成及特点网壳的定义指用较短的杆件，以一定的规律和足够的密度组成网格，按实体壳体的形状进行布置的空间构架，兼具杆系和壳体的性质。网壳结构承载的特点和薄壳相似，主要承载方式是薄膜作用。作
8、用力通过壳面内两个方向拉力或压力以及剪力逐点传递，除薄膜力外，壳体结构还存在弯曲内力。短杆件外界的力组成网格外界的力网壳结构的组成及特点网壳结构的特点兼有平板网架结构和薄壳结构的优点构造和施工方法简单造型优美，受力合理惠州市体育馆哈尔滨工业大学逸夫楼体育馆天津博物馆天津博物馆天津博物馆占地面积约3万平方米，共分为三层，从外面看建筑设计整体就像一只正在展翅高飞的天鹅。据介绍，天津博物馆是天津市规模最大、种类最为齐全的博物馆，也将是天津市文物精品的大荟萃。网壳结构的组成及特点网壳结构的组成及特点·网
