– 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。
网壳结构建筑
网壳结构的引出
– 利用仿生原理, 人类得以更好地理解和发展空间结构。 古代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。
网壳结构建筑
网壳结构的引出
– 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。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 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 海长宁电影院屋盖结构等。
网壳结构建筑
中国网壳结构的发展
– 1994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。
网壳结构建筑
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 。
网壳结构建筑
天津博物馆
网壳结构的组成及特点·网壳结构的支撑
• 网壳结构的支撑
–网壳结构的支撑有很多种类型，根据支撑的体系可以 大概分为混凝土柱支撑、混凝土框架体系支撑、悬索 结构支撑、网壳支撑、拱结构支撑等等。
– 李渡体育中心位于重庆直辖市涪陵区，采用“两馆一 场”（体育馆、游泳馆和体育场）的设计布局。其中 游泳馆屋顶的凹网壳和凸网壳采用混凝土框架支撑， 而体育馆的观众部分的屋顶则采用悬索支撑。
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点
网壳结构建筑
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。
网壳结构建筑
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。 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.
网壳结构建筑
网壳结构的引出·网壳结构的诞生
– 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。
外界的力
外界的力
组成网格 短杆件
网壳结构建筑
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
网壳结构建筑 哈尔滨工业大学逸夫楼体育馆
网壳结构的组成及特点
• 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。
网壳结构建筑
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。
网壳结构建筑
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;
现代建筑体系调研
大跨度结构——网壳结构
网壳结构建筑
山东建筑大学·建筑成规学院·建筑技术科学方向 李家男
目录
网壳结构的引出
中国网壳结构的发展
网壳结构的组成及特点
网壳结构的形式
网壳结构的实例
参考书目
网壳结构建筑
网壳结构的引出
网壳结构建筑
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。
网壳结构建筑
网壳结构的组成及特点·网壳结构的支撑
李渡体网育壳结中构心建筑