三、网壳、网架
网壳,顾名思义即为网状壳体,是格构化的壳体。网架,与网壳相仿,是格构化的板,即网板。
(—)网壳
20世纪中叶,欧美人工费剧增,壳体施工需用的模板与脚手架费料、费工,其应用受到了影响。适逢焊接技术更趋完善,高强钢材不断出现,电算技术突飞猛进,给网壳准 备了物质基础;但更为重要的是网壳结构具有其非凡的优越性,故发展迅猛。网壳结构多 用于大跨度,目前已经发展成为大跨结构中应用普遍的结构形式之一。
网壳分为筒网壳、球网壳、扭网壳。 ”
1.筒网壳
外形是圆柱面筒形,又叫柱面网壳。它覆盖的平面为矩形,横向短边为端边(l2), 纵向长边为侧边(l1),其整体传递外荷的方式与筒壳类似,按网肋构成与传荷方式的不 同,网壳可分为两类,一类是拱式受压的筒网壳(类似短筒壳);另一类是梁(桁架)式受弯的筒网壳(类似长筒壳)。
拱式筒网壳见图10-70,其受力特征是以受压为主的平面拱,为单向抗衡并传递外荷的平面结构。既然梁可以构成双向的井字梁,同样拱也可以实现空间多向抗衡并传递外荷的空间结构——多向拱,多向拱具有良好的空间刚度,能抵抗纵向侧力,无需支撑。

 梁式筒网壳见图10-71,其受力特征——格构化折板壳,折板壳的受力状态与长筒壳一样,其折缝上的竖载是由相邻折板以板平面内的横向力来抗衡。若每块平面折板代之以一榀平面桁架(称平桁架),且相邻两桁架的上、下弦杆合二为一,这就成了梁桁架(或称桁架式)筒网壳,即梁式筒网壳,矢高
 
 2.球网壳
球网壳即网穹。世界上容纳观众最多的美国新奥尔良“超级穹顶”体育馆为直径207.3m圆平面,设72000m座位,采用的是球网壳。施工用充气气球作满堂脚手架,在气球顶部开始安装网格,逐渐向下向外安装,随后网壳逐渐变大而气球充气逐渐升高,直到安装完毕,放气撤球。北京天文馆是直径为25m的半圆球网壳,采用竖向扁钢的短网肋,其三角形网格的每个节点都有六根网肋汇集,采用钢栓夹板联结。
球网壳及其架设法见图10-72。

 3,扭网壳 反向双曲的扭壳具有最大的优势是双向直纹。在直纹方向可以毫无阻碍的设置单根肋杆或桁架式网肋,就能构成双曲扭面,扭网壳就是这样构成的。近年来,又出现了一种应力蒙皮结构,它是把薄钢板固定在骨架上以很高的抗剪强度与骨架协同工作,共同抗衡外荷。网板主要受薄剪力,弯曲应力可略去不计。这种结构在工业产品已普遍应用,如轮船、龟机外壳,20世纪50年代后应用于建筑屋盖,充分显示出其轻质、高强、经济、合理的优越性。  (二)网架
网架与网壳相比,其最大优点是网肋规格很少(长度只有几种),节点规格也不多 (窄间规格划一简单),施工更为方便。因此它一出现,就风行一时,我国自70年代以来已大量应用。网架从总体体型划分,其外形为平板者,称平板形网架;外形为折板者,称折板形网架。
网架多采用钢结构,但也有钢筋混凝土网架的。
网架可分为下列两类(图10-73和图10-74),共六种。

 1.交叉平面桁架
(1)正方格网架,即双向正交正放平面桁架,见图10-73((2),这种网架适用于正方形、近似方形、正多边形、圆形或椭圆形的建筑。
(2)斜方格或菱形格网架,见图10-73(b)、(c),这种网架较美观,适用于建筑平面为较短的矩形,其双向桁架的正弯矩要比方格者小,比较经济。
(3)三角格网架,即三向平面桁架,见图10-73(d),为简化构造与计算,一般三向桁架互成60°角交叉,其平面呈三角形格。虽节点构造复杂,有十余根杆交汇,但具有良好的平面适应性,建筑平面灵活多样。
2.交叉立体桁架
交叉立体桁架与交叉平面桁架不同,属角锥体系,成为真正的空间杆件体系一空间桁架,见图10-74。分以下三种:
(1)正四角锥网架
正四角锥网架属双向正交正放立体桁架,其受力状态完全与双向正交正放平面桁架是一样的,故亦适用于正方形、近似正方形、正多边形、圆形与椭圆形平面,其构造简单,受力均匀,见图10-74(a)。
(2)斜四角形网架
斜四角形网架是双向正斜放立体桁架,其受力状态与双向正交斜放平面桁架类似,能够适用于多样建筑平面。斜四角锥网架是较经济的形式,为防止支承网架受力后节点失稳转动,必须设边桁架或圈梁,见图10-74(b)。
(3)三角锥网架
三角锥网架是三向60°交叉立体桁架。上、下弦均呈相同的正三角格,刚度最好,受力均匀、分散,具有良好的平面适应性。见图10-74(c)。
网架的高度直接影响网架的空间刚度,以及杆件内力、腹杆长度、结构空间和围护结构等各个方面。30m跨以内取(1/10~1/15)l,30~60m跨取(1/12~1/15)l;60m跨以上取(1/14~1/18)l。
网架材料,杆件采用圆形空心截面——钢管为最好,因其具有良好的物理力学性能、刚度大、抗压曲、抗扭、抗震均佳以及承载力高;其用材亦最合理,省料、自重轻、经济;其截面也非常简单,节点处理,并易于焊接,因此钢管是理想的选材。
网架的优越性:
1)能够发挥出来极高次超静定空间结构的优势;
2)结构自重轻;
3)制作符合标准化、系列化;
4)装配与架设简单、迅速、经济;
5)平面适应性强,造型表现力亦强。
网架并非完美无缺,目前有待探索解决的问题有二:
1)网架内力变化大,差值大,为了减少构件规格型号,很多杆件不能材尽其用;
2)杆件与节点制作、装配精度要高,过高精度要求是与技术经济指标相矛盾的。