10 第十章 大跨空间结构.pptx

第1页：大跨空间结构与折板

10.大跨空间结构大跨度空间结构的特点是跨度大、构件重、安装位置高、技术要求严格等.10.1折板(Folded Plate)折板是一种板架合一的大跨度屋盖结构,它具有平面构件和空间结构两方面的优点

一、折板的型式:V形折板槽形折板伞形折板

第2页：V形折板几何参数

V形折板的几何参数：二、形折板的几何参数

第3页：折板参数取值表

折板参数取值表：本页为计算公式与计算简图，源文件含大量公式符号，以下仅保留可读文字，公式以原课件图片为准。

跨度与波度之比/板厚与板宽之比/高跨比倾角跨度()折板类别悬臂简支/ltf/3～7.51>351>51>≥25°≤21钢筋混凝土形折板153～10.5>1401>71>20≥25°≤27预应力混凝土形折板形折板几何参数

第4页：V形折板制作与运输

V形折板的施工：三、形折板的施工:(一)制作、运输

第5页：V形折板吊装与灌缝

吊装、灌缝：(二)吊装、灌缝

第6页：折板安装稳定性验算

折板安装稳定性验算：本页为计算公式与计算简图，源文件含大量公式符号，以下仅保留可读文字，公式以原课件图片为准。

四、安装阶段稳定性验算：形折板整体失稳的临界荷载值[]可按下式计算:[]=0.325(32≥2.5折板自重,换算成水平投影——计算(kN/²)折板混凝土的弹性模量(kN/²)——折板跨度()——折板波度()——折板厚度()——折板宽度()——折板倾角(°)——tb稳定安全度应满足下式要求:[]kq+0.5)() in cos³(1-0.464cos²)tbB)

第7页：巴黎教科文组织会议大厅

五、工程实例:(一)巴黎联合国教科文组织总部会议大厅(1958年)

第8页：美国伊利诺大学会堂

美国伊利诺大学会堂：(二)美国伊利诺大学会堂(1962年)

第9页：燕山石化折板仓库

：北京：燕山石化某仓库（折板结构）

第10页：折板结构水泵房外景

某折板结构水泵房：某折板结构水泵房（外景）

第11页：折板结构水泵房内景

某折板结构水泵房：某折板结构水泵房（内景）

第12页：美国混凝土协会折板结构

美国混凝土协会：美国混凝土协会（ CI）折板结构

第13页：壳体结构

10.2壳体(Shell)由两个曲面所限定的物体,如果此两曲面之间的距离远比曲面尺寸为小,就称为壳体

薄壳(t/R≤1/20)壳体(t——壳体的厚度厚壳(t/R>

1/20)R——壳体中曲面曲率半径)一、壳体结构的特点

1. 可覆盖大跨度空间而中间不设支柱
2. 自重轻、刚度大、整体性好、有良好的抗震性能
3. 造型美观,活泼新颖
4. 现浇薄壳需要耗费大量模板

第14页：壳体结构型式

二、壳体结构的型式:球壳(Dome d Shell)筒壳(Bar rel Shell)双曲扁壳(Shallow Shell)鞍壳、扭壳(HyperbolicP a r a boloid)

第15页：壳体结构材料

三、壳体结构的材料:砖壳体钢筋混凝土壳体钢结构壳体玻璃钢壳体

第16页：壳体施工方法

四、钢筋混凝土壳体的施工:现浇整体式现浇成型法有支架拼装法高空拼装法无支架拼装法整体顶升法整体吊装法整体提升法(一)现浇成型法:现浇成型法是在设计位置处支设模板,然后在模板上绑扎钢筋和浇筑混凝土

移动式模板永久性模板土胎模充气薄膜模板预制装配式1.模板

第17页：壳体混凝土浇筑

泵送混凝土

1. 混凝土的浇筑干法喷射喷射混凝土湿法喷射
2. 工程实例某厂房为双曲连续球壳屋盖(1)模板和支架(2)混凝土的喷射

第18页：

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第19页：有支架高空拼装法

(二)高空拼装法:1.有支架拼装法:某双曲拱屋盖工程,跨度为40m,由11个拱圈(每个宽度为5m)组成

每一拱圈又分为5段,每段拱板尺寸为5.0*8.27m,重6t

第20页：无支架高空拼装法

2.无支架拼装法某球壳顶盖结构采用无支架拼装法,壳体直径为40m,由7圈钢筋混凝土带肋壳板及中心一块现浇板组成,每块重为1.5～2.0t

第21页：壳体整体顶升与吊装

(三)整体吊装法:1

整体顶升法

在地面装配成壳体后,利用千斤顶整体顶升,包括上顶升法和下顶升法两类

整体提升法

在地面装配成壳体后,利用提升设备整体提升

•某工程由边长为24*24m的单倾组合扭壳组成,由4根柱子支承,壳体总提升重为280t

第22页：MIT礼堂球壳

五、工程实例:美国麻省理工学院（M IT）礼堂球壳（平面为正三角形）

第23页：球壳铰支座

美国麻省理工学院：美国麻省理工学院（ IT）礼堂（球壳铰支座）

第24页：钢筋混凝土双曲扁壳

钢筋混凝土双曲扁壳受力合理，在跨越30m左右的跨度时，按计算所需的壳厚只需30～40mm

设计中一般按施工构造要求选用壳面厚度，例如北京火车站正厅屋顶的扁壳，平面尺寸为35m×35m，矢高7m，壳厚选用80mm，完全是施工工艺的要求

北京：火车站鸟瞰图

第25页：化肥库双曲扁壳屋盖

北京：燕山石化化肥库（双曲扁壳屋盖、薄壳边缘构件为带拉杆的拱）

第26页：组合双曲抛物面屋盖

北京燕山：北京燕山：钢筋混凝土组合双曲抛物面屋盖

第27页：网架结构

网架结构安装网架结构

即由杆件按照一定规律组成的网格结构

第28页：网架结构特点

特点:空间刚度大,整体性强,稳定性好;

具有多向受力,抗震性能好;

同时兼有自重轻,节约钢材,制作安装方便等特点

应用:大跨度空间结构

一、分类:平面桁架系网架平板网架(网架)四角锥体系网架三角锥体系网架(一)按外形网状穹顶曲面网架(网壳)网状筒壳双曲抛物面网壳

第29页：

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第30页：

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第31页：国家大剧院网壳屋盖

国家大剧院是我国目前跨度较大的大跨建筑(平面尺寸212m*143m,椭圆形),屋盖由肋环型空腹双层网壳和钛合金板面层组成

第32页：

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第33页：双层肋环体系结构图

结构示意图——双层肋环体系Structur a l System of the Double-l a yerRib-r in g System

第34页：

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第35页：会展体育中心主馆

黑龙江省国际会议展览体育中心主馆下图为主馆结构布置图,纵向总长度为618m,横向长度为128m(主跨大厅)+20m(附属玻璃长廊)

下部为混凝土结构

屋面结构为两片曲面网架,由35榀128m跨的张弦桁架覆盖,桁架间距为15m

第36页：会展中心屋盖结构图

哈尔滨会展中心屋盖结构方案Structur a lSketch of H a rb in Exhib it i on H a ll

第37页：

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第38页：

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第39页：主馆展览大厅内景

主馆展览大厅内景：主馆展览大厅内景

第40页：

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第41页：

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第42页：哈尔滨梦幻乐园外景

：哈尔滨：梦幻乐园（外景）

第43页：梦幻乐园工程概况

梦幻乐园工程概况梦幻乐园建于1997年，位于哈尔滨市新技术开发区，东北两侧临街，西侧与同期建成的新加坡大酒店相连，并共用一个近万平方米的大型广场

戏水大厅为乐园的主体，建筑面积近8000m2，取变异的扇形平面，这种平面具有明显的扩展趋势，站在泳池前面对大厅视角可达100°，是矩形平面的两倍左右

扇形跨度为104m，屋面及侧面采光，由于室内有水滑梯跌落，将屋面取为坡降式，净高由40m倾斜而下至3.6m，既减少了空间，节省了能源，也营造出独具一格的空间形式

第44页：梦幻乐园剖面图

：哈尔滨：梦幻乐园（剖面）

第45页：

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第46页：北京国际展览中心

：北京：国际展览中心

第47页：国际展览中心平面网架

：北京：国际展览中心平面网架

第48页：网架按跨度分类

(二)按跨度大跨度:中跨度:小跨度:L>

60m30m≤L≤60mL<

30m二、杆件和节点网架的网格结构是由杆件和节点组成的

普通型钢型钢(L角钢)薄壁型钢(一)杆件高频电焊钢管钢管无缝钢管(二)节点焊接钢板焊接空心球螺栓球

第49页：

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第50页：焊接空心球节点

焊接空心球节点节点构造：焊接空心球节点节点构造

第51页：

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第52页：结点板与螺栓结点

结点板螺栓结点：结点板螺栓结点

第53页：结点板焊接结点

结点板焊接结点相贯连接：结点板焊接结点相贯连接

第54页：相贯连接节点

相贯连接：本页以图示为主，文字内容较少，具体做法以原课件图片为准

第55页：毂式结点

毂式结点：本页以图示为主，文字内容较少，具体做法以原课件图片为准

第56页：铸钢结点

铸钢结点：本页以图示为主，文字内容较少，具体做法以原课件图片为准

第57页：

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第58页：

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第59页：网架节点组合形式

1. 焊接钢板节点+型钢杆件
2. 焊接空心球节点+钢管杆件
3. 螺栓球节点+钢管杆件规范要求:网架结构中的杆件和节点,宜减少规格类型,以便于制作安装.三、单元拼装所谓网架的拼装,就是将网架的组成构件(杆件和节点),组装成网架整体的过程.杆件和节点→小拼→中拼→总拼

第60页：网架小拼与中拼

由杆件和节点组成的最小空间网架单元

拼装成一定长度或宽度的空间网架单元(条状或块状单元)

第61页：网架总拼

（三）总拼:总拼——将网架拼装成整体

根据安装方法不同,总拼可在地面进行,也可在高空进行

由中间向两边进行总拼顺序b

由中间向四周进行

第62页：网架安装方法选用

四、网架的安装:规范规定:网架的安装方法,应根据网架受力和构造特点,全面满足质量、安全、进度和经济效果的要求,结合当地的施工技术条件综合确定

规范提供的六种安装方法:③高空滑移法②分条或分块安装法①高空散装法⑥整体顶升法⑤整体提升法④整体吊装法

第63页：高空散装法

高空散装法

是指将杆件和节点（或小拼单元）直接在设计位置进行拼装的安装方法

1. 工艺特点:全支架法(即搭设满堂脚手架)分类悬挑法
2. 技术要求:(1)拼装顺序应便于保证拼装精度,减少积累误差;(2)网架在拼装过程中应随时检查基准轴线位置、标高及垂直偏差,如发现大于施工工艺允许偏差时及时纠正.3.适用范围:适用于螺栓连接节点的各种类型网架,并宜采用少支架的悬挑施工方法

第64页：高空散装施工工艺

施工工艺：4.施工工艺

第65页：首都体育馆网架

5.工程实例:(1)首都体育馆99*112m正交斜放平板网架高强螺栓焊接钢板节点,网架高6.0m施工方法采用高空散装法中的悬挑法

第66页：平板网架工程实例

平板网架工程实例Ex a mples of Plate-like Space Truss es首都体育馆The C a pit a lGymn as ium

第67页：首都体育馆网架（二）

首都体育馆：首都体育馆The pit lGymn as ium

第68页：

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第69页：

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第70页：

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第71页：

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第72页：

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第73页：邵逸夫体育馆网壳

(2)哈工大邵逸夫体育馆该体育馆的马鞍形网壳是采用高空散装法中的全支架法施工

分条或分块安装法分条或分块安装法

是指将网架分成条状或块状单元,分别在高空就位搁置,并连成整体的安装方法

1.工艺特点:条状单元:是指沿网架长跨方向分割为若干区段,每个区段宽度是1-3个网格,而其长度即为网架的短跨

块状单元:是指将网架沿纵横方向分割成矩形或正方形的单元

第74页：分条分块安装技术要求

2.技术要求:①分条或分块的大小视起重机能力而定

②分条分块的网架单元,自身应具有一定的刚度

如刚度不足时,应采取临时加固措施;

③网架单元划分.3.适用范围:适用于分割后刚度和受力状况改变较小的网架

第75页：上海黄浦区体育馆网架

4.工程实例:(1)上海黄浦区体育馆45*45m两向正交正放平板网架将网架分成三个条状单元,每条重量分别为15t,17t,15t,由两台NK-4型汽车式起重机吊装

条状单元之间空一节在总拼时进行高空连接

第76页：盐城体育馆网架

(2)盐城体育馆45*36m斜放四角锥网架,网架分成四个块状单元,每个单元尺寸为15.75*20.25m,重约12t

用一台悬臂式桅杆在跨外吊装

第77页：高空滑移法

高空滑移法

是指将分条的网架单元,在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置拼接或在滑轨上拼接后,滑移到设计位置的安装方法

1.工艺特点:单条滑移法(1)按技术方法逐条积累滑移法滑动式滑移(2)按摩擦方式滚动式滑移12341234(a)(b)高空滑移法分类示意图(a)单条滑移法;

(b)逐条积累滑移法

第78页：滑移装置组成

2.滑移装置:(1)滑轨(2)导向轮(3)牵引力网架滑移可用卷扬机或手扳葫芦牵引

第79页：滑动摩擦牵引力计算

①滑动摩擦:Ft≥μ1•ξ•Gok

总起重牵引力

Gok——网架总自重标准值;

μ1——滑动摩擦系数,在自然轧制表面,经粗除锈充分润滑的钢与钢之间可取0.12～0.15

阻力系数,当有其他因素影响牵引力时,可取1

第80页：滚动摩擦牵引力计算

②滚动摩擦:Ft≥(+μ2)•Gok式中:k——钢制轮与钢之间滚动摩擦系数,可取0.5mmμ2——摩擦系数在滚轮与滚轮轴之间,或经机械加工后充分润滑的钢与钢之间可取0.1;

r1——滚轮的外圆半径(mm)r——轴的半径(mm)(4)牵引速度:网架滑移的牵引速度不宜大于1.0m/m in kr1rr1

第81页：高空滑移技术要求

3.技术要求:(1)高空滑移法可利用已建结构物作为高空拼装平台;

(2)滑轨可固定于钢筋混凝土梁顶面的预埋件上,轨面标高应高于或等于网架支座设计标高;

(3)滑轨接头处应垫实,摩擦表面应涂润滑油;

同步控制

网架滑移时,两端不同步值不大于50mm

4.适用范围:适宜的网架类型与分条或分块安装法相同,滑移时滑移单元应保证成为几何不变体系

第82页：镇江体育馆网架

5.工程实例:(1)镇江体育馆45*55m斜放四角锥网架、网架采用角钢杆件、钢板节点,网架高3.2m

网架沿长度方向分为7条,沿短向双分为两条,共计14条

每条尺寸为22.5*7.86m,重约7～9t

采用逐条积累滑移法

第83页：双向正交斜放网架滑移

(2)某大跨建筑66*54m,双向正交斜放平板网架,网架高4.0m

网架沿长度方向分为6条,每条尺寸为54*11m,采用逐条积累滑移法

该网架跨度较大,滑移时为减小垂直挠度,除两边的支承点外,在跨中各18m处又增设两对活动支承点

第84页：

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第85页：整体吊装法

整体吊装法

就是先将网架在地面上拼装成整体,然后用起重设备将其整体提升到设计位置上加以固定

1. 工艺特点:整体吊装→空中移位→落位固定多机抬吊法方法单根拔杆拔杆抬吊法多根拔杆
2. 空中移位原理:(1)提升阶段:Ft1=Ft2=H1=H2=Ft1cos1G12s in1

第86页：

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第87页：

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第88页：整体吊装受力阶段

整体吊装受力阶段：本页为计算公式与计算简图，源文件含大量公式符号，以下仅保留可读文字，公式以原课件图片为准。

(2)移位阶段:Ft1>Ft21>2(3)就位阶段:Ft1 in1+Ft2 in2=1Ft1cos1=Ft2cos2(即1=2)式中:1——每根拔杆所担负的网架、索具等荷载;Ft1Ft2——起重滑轮组的拉力;12——起重滑轮组拉力的水平分力;12——起重滑轮组钢丝绳与水平面的夹角

第89页：整体吊装技术要求

3.技术要求:(1)在网架整体吊装时,应保证各吊点起升及下降的同步性

提升高差允许值可取吊点间距离的1/400,且不宜大于100mm,或通过验算确定

(2)当采用多根拔杆或多台起重机吊装网架时,宜将额定负荷能力乘以折减系数0.75,当采用四台起重机将吊点连通成两组或用三根拔杆吊装时,折减系数可适当放宽

第90页：吊装净距与杆件处理

(3)网架的任何部位与支承柱或拔杆的净距不应小于100mm;

由于网架错位需要,对个别杆件暂不组装时,应取得设计单位同意

(4)当网架结构本身承载能力许可时,可采用在网架上设置滑轮组将拔杆逐段拆除的方法(即倒拆法).4.适用范围:适用于各种类型的网架,吊装时可在高空平移或旋转就位

第91页：国际俱乐部网球馆网架

5.工程实例:(1)北京国际俱乐部网球馆40*40m,两向正交斜放网架,网架高2.5m,重55t

安装到标高为12.3m的柱顶上

采用四台W1-100型履带式起重机,整体吊装

抬吊时,双向移位,一边错开2.5m,另一边错开1.0m

(2)上海体育馆网架直径124.6m,采用三向交叉桁架体系,网架高6.0m,重600t

采用6根50m高的桅杆整体吊装

逆时针错位2°5´吊装

顺时针旋转2°5´后就位到柱顶

第92页：

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第93页：

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第94页：网架吊装施工图

网架吊装：网架吊装Lift of the Space Truss

第95页：网架吊装施工图（二）

网架吊装：网架吊装Lift of the Space Truss

第96页：网架吊装施工图（三）

网架吊装：网架吊装Lift of the Space Truss

第97页：整体提升法

(五)整体提升法

整体提升法

是指在结构柱上安装提升设备直接提升网架,或在提升网架的同时进行柱子滑模的施工方法

1.工艺特点

第98页：提升设备负荷折减系数

2.技术要求:(1)折减系数:提升设备的使用负荷能力,应将额定负荷能力乘以折减系数,穿心式液压千斤顶可取0.5～0.6;

电动螺杆升板机可取0.7～0.8;

其他设备通过试验确定

(2)同步控制:升板机:(≤15mm)相邻两个提升点升板机:≤30mm最高与最低点千斤顶:≤50mm(3)稳定验算:整体提升法的下部支承柱应进行稳定性验算

L400千斤顶:L( ≤25mm )250

第99页：整体提升法适用范围

3.适用范围:适用于周边支承及多点支承网架

可用升板机、液压千斤顶等小型机具进行施工.4.工程实例:山东体育馆62.7*74.1m,为两向正交斜放网架,钢管焊接球节点,网架高4.0m

自重206t

采用整体提升法,共设28台升板机同时提升,如图所示

第100页：大型机库屋盖提升工程

[例]某大型机库屋盖提升工程：[例]某大型机库屋盖提升工程

第101页：机库屋盖提升参数

该机库屋盖由网架（115m*80m）和桁架（115m*12m）组成

网架提升总重量800t，采用16根拔杆，32台千斤顶，64个吊点整体提升到位

桁架采用4根拔杆和卷扬机整体吊装

1. 提升系统施工设计
2. 提升设备选择与安装
3. 网架整体提升施工方法
4. 补装网架周边杆件
5. 网架落位前后应检查的项目
6. 提升设备拆除

第102页：

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第103页：整体顶升法

(六)整体顶升法

整体顶升法

是指采用支承结构和千斤顶将网架顶升到设计位置的安装方法

1.工艺特点:顶升的概念是千斤顶位于网架之下,一般是利用结构柱做为网架施工中的临时支承结构

第104页：

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第105页：顶升折减系数与同步

2.技术要求:(1)折减系数:丝杠千斤顶取0.6～0.8液压千斤顶取0.4～0.6(2)同步控制:相邻两个顶升点≤(≤30mm)(3)稳定验算:验算时除应考虑网架和支承结构自重、与网架同时顶升的其它静载和施工荷载外,还应考虑上述荷载偏心和风荷载所产生的影响

如稳定不足时,应首先采取施工措施予以解决.3.适用范围:适用于支点较少的多点支承网架

L1000

第106页：太原煤管局仓库网架

4.工程实例:太原市煤管局仓库如图所示,为六点支承的抽空四角锥网架,平面尺寸为59.4*40.5m,网架重约45t

用六台起重能力为32t的普通液压千斤顶,采用顶升施工法将网架顶升至8.7m高

第107页：体育馆屋盖整体提升

[例]某大型体育馆屋盖网架整体提升工程：[例]某大型体育馆屋盖网架整体提升工程

第108页：体育馆网架工程概况

1.工程概况:该体育馆屋盖为四柱支承的正交正放钢管空心球节点焊接网架，网架外形尺寸为90m*90m，覆盖面积8100m²，网格平面尺寸4.5m*4.5m，网架四根支承柱的中心距离63m*63m

每根支承柱由四根530＊16mm的无缝钢管作柱肢组成，无缝钢管中心距离1.87m

钢柱全长19.02m，每根重40.8t

四根钢柱既是整个屋盖的支承柱，又是顶升施工的支柱

2.顶升设备:1油压千斤顶（每个支柱配备两台，共8台）2高压油泵（每两个千斤顶为一组，共4台）

第109页：网架顶升过程

3.顶升过程:1正常顶升程序2初始顶升程序3最终就位程序4同步及纠偏5安全措施

第110页：网架安装方法一览表

网架典型安装方法一览表适用范围内容安装方法螺栓连接节点的各类型网架单个杆件拼装高空散装法小拼单元拼装两向正交、正放四角锥、正放抽空四角锥等网架条状单元组装分条或分块安装法块状单元组装正放四角锥、正放抽空四角锥、两向正交正放等网架单条滑移法高空滑移法逐条累积滑移法各类型网架单机、多机吊装整体吊装法单根、多根拔杆吊装周边支承及多点支承网架利用拔杆提升整体提升法利用结构提升支点较少的多点支承网架利用网架支承柱作为顶升时的支承结构整体顶升法在原支点处或其附近设置临时顶升支架未注明连接节点构造的网架，指各类连接节点网架均适用备注

第111页：网架施工基本要求

五、网架施工的基本要求

1. 网架的制作与安装,应编制施工组织设计,并在施工中认真执行
2. 网架结构的制作、拼装和安装的每个工序均应严格进行检查验收
3. 网架安装荷载应包括施工阶段的结构自重及各种施工活荷载.安装阶段的动力系数:当采用提升法或顶升法施工时,可取1.1;当采用拔杆吊装时,可取1.2;当采用履带式或汽车式起重机吊装时,可取1.3.4.高空安装时当遇大于五级风时,宜停止进行

第112页：支承面顶板允许偏差表

六、网架结构工程质量验收支承面顶板、支座锚栓的允许偏差允许偏差/mm项目15.0位置支承面顶板0-3.0顶面标高L/1000(L为短边长度)顶面水平度±5.0锚栓中心偏移支座锚栓+30.00.0锚栓露出长度+30.00螺纹长度10.0预留孔中心偏移注:按支座数抽查10%,且不应少于4处

用经纬仪和钢尺实测

第113页：小拼单元允许偏差表

小拼单元的允许偏差注

1. 表中L1为杆件长度;L为跨长
2. 按单元数抽查5%,且不少于5个.用钢尺和拉线等辅助量具实测允许偏差/mm项目2.0节点中心偏移1.0焊接球节点与钢管中心的偏移L1/1000,且不宜大于5.0杆件轴线的弯曲矢高±2.0弦杆长度锥体型小拼单元±2.0锥体高度±3.0上弦杆对角线长度+3.0-7.0≤24m跨长平面桁架型小拼单元+5.0-10>24m±3.0跨中高度±L/5000设计要求起拱跨中拱度+10.0设计未要求起拱

第114页：中拼单元允许偏差表

中拼单元的允许偏差允许偏差/mm项目±10.0单跨单元长度≤20m拼接长度±5.0多跨连接±20.0单跨单元长度>

20m拼接长度±10.0多跨连接注:全数检查

用钢尺和辅助量具实测

钢网架结构安装的允许偏差检查方法允许偏差/mm项目用钢尺实测L/2000,且不应大于30.0-L/2000,且不应小于-30.0纵向、横向长度用钢尺和经纬仪实测L/3000,且不应大于30.0支座中心偏移用钢尺和水准仪实测L/400,且不应大于15.0周边支承网架相邻支座高差30.0支座最大高差L1/800,且不应大于30.0多点支承网架相邻支座高差注:L为纵向、横向长度;

L1相邻支座间距

第115页：网壳分类

10.4网壳结构安装一、网壳的分类(一)按层数划分单层网壳应采用刚接节点,双(三)层网壳可采用铰接节点

单层网壳双层网壳三层网壳

第116页：圆柱面网壳

按曲面外形划分：(二)按曲面外形划分1.圆柱面网壳

第117页：球面网壳

球面网壳：2.球面网壳

第118页：椭圆抛物面网壳

椭圆抛物面网壳：3.椭圆抛物面网壳(双曲扁壳)

第119页：双曲抛物面网壳

双曲抛物面网壳：4.双曲抛物面网壳(鞍形网壳、扭网壳)

第120页：网壳结构制作

二、网壳结构的制作

• 准备工作
• 零部件加工:1.焊接空心球网壳(1)杆件下料长度L0=L1--+B1+B2+D12D22

第121页：杆件下料长度计算

式中:L0——杆件下料长度;

L1——杆件几何长度(轴线长度);

D1、D2——与杆件相连的钢球的外直径;

B1、B2——钢管与钢球的相贯量;

——焊缝收缩量,一般取=1.5～3.5mm

L0B2B1D2/2D1/2L1杆件下料长度图

第122页：空心球加工工艺

(2)空心球加工工艺:下料→圆钢板加热→冲压→切边→对装→焊接→整形肋板下料→挖孔下料直径D1可按下式确定:D1=1.414D+C式中:D1——下料直径;

D——钢球中径;

C——加工坡口余量,一般C=3mm

第123页：螺栓球网壳零部件

2.螺栓球网壳:螺栓球网壳的零部件主要有:杆件(包括锥头或封板、高强螺栓)、钢球及套筒等

(1)杆件的加工工艺:采购钢管→下料、倒坡口→与锥头或封板组装→点焊→焊接(2)钢球的加工工艺:圆钢加热→锻造毛坯→正火处理→加工定位螺栓孔及平面→加工各螺栓孔及平面

第124页：网壳安装方法选用

三、网壳结构的安装:网壳的安装方法,应根据网壳的类型、受力和构造特点,在满足质量、安全、进度和经济效益的前提下,结合当地的施工技术条件综合确定

(一)高空散装法适用于全支架拼装的各类型的网壳,并可根据结构特点选用移动或滑动支架拼装及少支架的悬挑拼装的施工方法

全支架法分类悬挑法[例]美国新奥尔良(New Or le an sU

A)体育馆该体育馆屋盖为球面网壳,直径为207m,网壳厚度2.24m

屋面采用压型钢板,在上面喷涂聚氨酯,再复以0.6mm的合成橡胶,屋面层和钢网壳共重97.5kN/m²

拼装时采用部分悬挑的少支架拼装法

第125页：

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第126页：游泳馆螺栓球网壳

[例]北京某游泳馆工程该游泳馆屋面为日本“NS桁架”,螺栓球网壳,平面呈橄榄形

网壳为正高斯曲率曲面

该工程共有杆件4000多根,球节点1068个,杆件均为钢管

该网壳采用全支架法(即满堂脚手架)安装,拼装时对称地分为11个单元进行

第127页：国家体育场工程概况

[例]国家体育场工程本工程位于北京奥林匹克公园中心南部，占地面积约20.4hm²,总建筑面积约25.8万m²

该工程由24榀门式刚架围绕着体育场内部砼碗状看台区旋转而成，其中22榀拉通或基本拉通

国家体育场钢结构建筑顶面呈马鞍形，长轴为332.3m，短轴为297.3m，最高点高度为68.5m，最低高度为40.1m，屋盖中间开洞长度为185.3m，宽度为127.5m

钢结构屋顶上层为ETFE膜，下层为PTFE膜声学吊顶

工程设计使用年限为100年

第128页：

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第129页：

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第130页：

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第131页：国家体育场混凝土结构

一、混凝土结构:国家体育场工程砼结构形式为（特异型）

剪力墙结构，除看台板为预制构件外，其余均为现浇砼

基础采用后压浆钻孔灌注桩，底板（标高-1.0m处）厚500～800mm，顶板厚度分别为120、200、300mm，墙体厚100、300、350、500、800mm

第132页：钢结构安装方案选择

二、钢结构

• 施工方案选择大跨钢结构常用的安装方案有整体提升、滑移、分段吊装高空组拼方法（简称散装法）和局部整体提升等方式。该工程最终采用：散装法和局部整体提升法
• 施工部署钢结构的安装顺序遵循对称同步，尽早形成安装区域局部稳定的原则

第133页：

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第134页：

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第135页：

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第136页：

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第137页：钢结构安装步骤一

（三）钢结构安装:1.拼装中心环体及内圈斜桁架，吊装钢格构柱

第138页：钢结构安装步骤二

结构第一次提升后拼装外圈斜桁架：2.结构第一次提升后拼装外圈斜桁架

第139页：钢结构提升到位

结构提升到位：3.结构提升到位

第140页：屋面构件安装

安装屋面构件：4.安装屋面构件

第141页：

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第142页：

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第143页：

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第144页：钢结构合拢

（四）钢结构合拢:主桁架共有96个合拢口，立面次结构共有28个合拢口，主桁架下弦连系梁共有4个合拢口，总计128个合拢口

第145页：

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第146页：

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第147页：钢结构卸载点布置

（五）卸载:1.卸载点布置

在施工区域内分内、中、外3圈布置78个支撑塔架，其顶部设置2台千斤顶和2个垫块支撑点

第148页：钢结构卸载方案

2.卸载方案：本工程卸载点多、吨位重，屋盖总面积约为6万m²，卸载吨位约1.4万t，78个卸载点，设计要求“结构整体分级同步卸载，严格进行比例控制”，单点卸载吨位大，最大点支撑力约300t，卸载实施难度大

整个卸载过程共分7大步，35小步

第149页：

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第150页：

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第151页：国家体育场膜结构

三、膜结构该工程的屋盖部分，由其上ETFE充气式膜结构及其下方PTFE膜结构的有机结合，而四周外围钢结构件自然裸露在外

ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物），具有轻质、高强、高透光性、高自洁性、难燃，其耐用年限在30年以上，透光率达95％，可在温度-100～+180度范围内正常使用

PTFE膜（聚四氟乙烯树脂），同样具有轻质、高强、透光性好、自洁性高、难燃、高耐腐蚀性的特点

第152页：

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第153页：网壳分条分块安装法

(二)分条或分块安装法适用于分割后刚度和受力状况改变较小的网壳

分条或分块的大小应根据起重能力而定

[例]北京丰台体育馆该体育馆平面形状为腰圆形,两边悬挑,屋盖平面尺寸为76.633*56.562m

双层网壳

矢高f=4.0m

施工时在地面拼成条状单元,由塔吊吊装到中部支架上，再拼接合拢

第154页：网壳滑移法

(三)滑移法适用于两边平行的网壳,在现场狭窄、运输不便的情况下,尤为适用

滑移时,滑移单元应保证成为几何不变的体系

单条滑移法

分条的网壳单元在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置

分类逐条积累滑移法

分条的网壳单元在滑轨上逐条积累拼接后滑移到设计位置

第155页：网壳滑移施工要求

施工要求

1. 滑移法可利用已建结构物作为拼装平台
2. 滑轨的构造应能抵抗网壳支座的水平推力
3. 当网壳跨度较大时,宜在跨中增设滑轨
4. 滑移时,牵引速度不宜大于1.0m/m in
5. 当网壳滑移时,两端不同步值不应大于50mm

第156页：网壳综合安装法

(四)综合安装法适用于大跨度球面网壳以及中间高外圈低的双曲面网壳.1.整体顶升法整体顶升法是把网壳在设计位置的地面拼装成整体,然后用千斤顶将网壳整体顶升到设计标高

第157页：巴塞罗纳体育馆穹顶

[例]巴塞罗纳体育馆西班牙巴塞罗纳为1992年奥运会建造的主体育馆,是一个特别的穹顶网壳结构,平面尺寸为105.6*127.8m

整体设计和施工均由计算机控制,安装时用千斤顶把临时支柱顶升到设计位置后再进行最后固定

第158页：神户世界纪念堂

[例]日本神户世界纪念堂1984年日本在神户市建造了世界纪念堂,该工程高38.57m,平面为68m*108m的柱面型双层网壳结构,节点形式为焊接球节点

该工程经历了1995年1月17日的里氏7.2级阪神大震灾

震后对结构进行了检测,最后的结论是“结构构件无任何损伤”

第159页：神户世界纪念馆攀达穹顶

神户世界纪念馆(攀达穹顶）108X68mKobeW or ldMem or i a lH a ll(P an t a Dome)

第160页：攀达穹顶设计概念

“攀达”穹顶的设计概念Design ide a l of the P an t a Dome

第161页：攀达穹顶提升过程

“攀达”穹顶的提升过程Lift in gProcess of the P an t a Dome

第162页：武汉体育馆工程概况

[例]武汉体育馆一、工程概况:武汉体育馆上部钢屋盖为双层扁平张弦网壳

其外形为椭圆抛物面，长轴方向165m，短轴方向145m，投影面积18800m²

屋盖下部采用整体张弦拉索杆体系，共设三环拉索，每环均设双根环向索，环向索、径向索和网壳之间通过撑杆（Ф299mm＊7.5mm）相连

第163页：

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第164页：

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第165页：武汉体育馆钢屋盖顶升

二、钢屋盖顶升安装:根据该工程的特点，结合施工现场实际条件，采用整体顶升法施工

即：四周采用满堂脚手架高空散装工艺

中心部分采用地面拼装空中接长，集群液压千斤顶整体顶升工艺

最后安装连接各衔接部分杆件

第166页：索承网壳施工步骤一

令索承网壳钢结构施工步骤一：网壳中心区域地面拼装，顶升至一定高度；

外围区域搭设满堂脚手架，钢构件吊装至高空散拼

第167页：

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第168页：

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第169页：

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第170页：索承网壳施工步骤二

令索承网壳钢结构施工步骤二：网壳中心区域向外围扩展悬拼，然后继续顶升；

安装内环部分撑杆、环向索及径向索

第171页：

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第172页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。建议对照原课件图片补充本页要点说明

第173页：索承网壳施工步骤三

令索承网壳钢结构施工步骤三：令索承网壳钢结构施工步骤三：安装屋盖两条采光带处的钢拱架

第174页：

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第175页：索承网壳施工步骤四

令索承网壳钢结构施工步骤四：网壳中心区域顶升至屋盖设计标高，继续向外围扩展悬拼；

安装相应的撑杆和拉索

第176页：索承网壳施工步骤五

令索承网壳钢结构施工步骤五：中心区域和外围区域之间的钢构件采用高空散拼

第177页：索承网壳施工步骤五（二）

令索承网壳钢结构施工步骤五：中心区域和外围区域之间的钢构件采用高空散拼

第178页：首次空中拼装示意图

♦顶升到第一看台高度时进行首次空中拼装扩大示意图令索承网壳钢结构施工

第179页：第二次空中拼装示意图

♦顶升到第二看台高度时进行第二次空中拼装扩大示意图令索承网壳钢结构施工

第180页：第三次空中拼装示意图

♦顶升到第三看台高度时进行第三次空中拼装扩大示意图令索承网壳钢结构施工

第181页：索承网壳钢结构施工

令索承网壳钢结构施工：令索承网壳钢结构施工

第182页：索承网壳钢结构施工（二）

令索承网壳钢结构施工：令索承网壳钢结构施工

第183页：顶升点布置优化

►经过对比分析，中心区域优化设置了8个顶升点令索承网壳钢结构施工

第184页：钢丝束规格与破断载荷表

三、预应力施工:标称破断载荷/kN钢丝束线重/(kg/m)钢丝束面积/mm²规格编号4015.918.924052PESC5-5.3-109内环索6005.528.235962PESC5-5.3-163中环索5563.326.233312PESC5-5.3-151外环索4015.918.92405PESC5-5.3-109内环索4015.918.92405PESC5-5.3-109中环索5121.224.13067PESC5-5.3-139外环索（一）拉索材料及规格本工程采用1670级，Φ5.3镀锌钢丝双护层扭绞型拉索

拉索规格

第185页：拉索张拉施工

（二）拉索施工经过对比分析，选择在钢屋盖成形后，通过顶升撑杆，按外环→中环→内环的顺序进行张拉，并进行施工分析根据计算分析结果，内环张拉完成后屋盖已脱离了顶升支架，拉索张拉过程也完成了网壳逐步脱离支架的过程，径向索、环向索索力和结构变形均能够满足要求

第186页：张拉设备与工装

►张拉设备工装：YCW100B型千斤顶两至三台并联，并配合专用张拉工装（右图）使用撑杆环向索螺母可调螺杆索夹千斤顶反力架了预应力拉索施工

第187页：预应力拉索构造图

了预应力拉索施工撑杆螺母可调螺杆索夹反力架千斤顶环向索径向索

第188页：张拉控制分区

了预应力拉索施工►张拉控制分区：外环和中环分8个区，内环分6个区，如右图所示

第189页：

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第190页：张拉完成的索承网壳

张拉完成的索承网壳：张拉完成的索承网壳

第191页：张拉完成的索承网壳（二）

张拉完成的索承网壳：张拉完成的索承网壳

第192页：鸭河口电厂干煤棚

河南南阳鸭河口电厂干煤棚体量108m90m38.8m,重505t采用地面折叠拼装、整体提升展开技术提升时共有6个铰轴,各铰轴相互平行

第193页：网架提升过程示意图

提升支架提升支架网架提升过程的示意图网架提升前的状态网架提升中进入抗瞬变阶段网架提升到位装上补缺杆件，形成完整结构

第194页：

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第195页：网壳提升法

：本页以图示为主，文字内容较少，具体做法以原课件图片为准

第196页：悬臂安装法

3.悬臂安装法悬臂安装网壳时,需要预先制作好小拼单元,再用起重机将小拼单元吊至设计标高就位拼装

第197页：悬臂安装法特点

施工方法概要2施工方法特点与适用性3应注意的：1施工方法概要2施工方法特点与适用性3应注意的问题

第198页：外扩法

外扩法1施工方法概要2施工方法特点3应注意的：4.外扩法1施工方法概要2施工方法特点3应注意的问题

第199页：三菱未来馆与布鲁诺展览馆

[例]日本三菱未来馆[例]布鲁诺市展览馆：[例]日本三菱未来馆[例]布鲁诺市展览馆

第200页：移动支架安装法

5.移动支架安装法所谓移动支架安装法，就是指网架或结构在可移动的支撑架上进行安装

1施工顺序2主要特点3适用性4应注意的问题

第201页：

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第202页：

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第203页：攀枝花体育馆预应力网壳

[例]攀枝花体育馆预应力钢网壳该工程屋盖采用预应力钢网壳

平面呈八角花瓣形，中间球壳隆起好似花芯，寓意为一朵盛开的攀枝花

屋盖支承在8根砼圆柱上，柱距为24.8m，跨度为65m

一、网壳预应力筋布置二、网壳预应力筋张拉

第204页：

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第205页：石景山体育馆外景

工程实例：四、工程实例:北京：石景山体育馆︵外景︶

第206页：石景山体育馆施工阶段

石景山体育馆：石景山体育馆（施工阶段）

第207页：石景山体育馆结构布置

平面为三角形，三根斜柱形成一个“三角架”

从三角形平面每个边长中点处(斜柱基础附近)分别向上伸出两根变斜面斜梁，相交在三角形三顶点上空

这样，从总体上看体育馆屋面是由三块扭曲的四边形组成，每块四边形屋盖结构由沿着四边形边长方向布置的网架组成扭壳曲面，称“网壳”

网壳比平面网架受力更合理，荷载下的变形也更小

网架沿平行于四边形边长方向布置时，天棚分格比较简洁，但在局部荷载和风荷载作用下会产生一定的弯矩和扭矩，所以这样布置的网壳一般应布置成双层网壳，即网壳有上、下两层弦杆，中间设有斜杆，宏观来看，就像两个方向交叉布置的桁架，每个网架上的荷载都传给周围的四边形边框，最后传给基础

四边形边框翘起的三个角，正好是体育馆的三个入口

第208页：石景山体育馆屋顶网壳

石景山体育馆屋顶网壳：石景山体育馆屋顶网壳

第209页：石景山体育馆斜柱

石景山体育馆斜柱：石景山体育馆斜柱（柱两肢间为天窗）

第210页：石景山体育馆斜柱柱脚

石景山体育馆斜柱柱脚：石景山体育馆斜柱柱脚

第211页：石景山体育馆内景

：北京：石景山体育馆（内景）

第212页：哈尔滨工业大学体育馆外景

哈尔滨工业大学体育馆：哈尔滨工业大学体育馆（外景）

第213页：哈尔滨工业大学体育馆平面

哈尔滨工业大学体育馆：哈尔滨工业大学体育馆（平面）

第214页：哈工大体育馆屋盖组成

哈尔滨工业大学体育馆平面为八角形，屋盖由四块四边形网壳组成，每块四边形的四条边不在同一平面内，形成扭壳曲面

杆件沿曲面两个主曲率方向布置，成为主要承重结构，一个方向曲线向上凹，在竖向荷载下像悬索，另一个方向曲线向下凹，像拱

可以看出，这样布置的网壳和双曲抛物面上布置双向悬索结构十分相似，这种网壳弯矩和扭矩较小，一般可只布置成单层

与双向悬索屋面相比，在局部荷载或风荷载下，钢管网架有一定刚度，可以承受少量局部弯矩，变形较小；

而悬索的抗弯刚度为零，一般都应对双向悬索施加预应力，以减小荷载下的变形

第215页：哈尔滨工业大学体育馆内景

哈尔滨工业大学体育馆：哈尔滨工业大学体育馆（内景）

第216页：北京体育学院体育馆外景

北京体育学院体育馆：北京体育学院体育馆(外景)

第217页：北京体育学院体育馆内景

北京体育学院体育馆：北京体育学院体育馆(内景)

第218页：巴黎小城博物馆球形网壳

巴黎小城博物馆放映大厅球形网壳：巴黎小城博物馆放映大厅球形网壳（玻璃幕）

第219页：上海长宁区体育馆网壳

上海长宁区体育馆：上海长宁区体育馆（网壳结构）

第220页：天津体育馆网壳

天津体育馆：天津体育馆（网壳结构）