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縱觀網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)型式大致可分為以下10種類型。
(1)肋環(huán)型和施威德勒型球面網(wǎng)殼
肋環(huán)形網(wǎng)殼是在肋型穹頂?shù)幕A(chǔ)上,把環(huán)形檁條與經(jīng)向的肋連結(jié)成一個剛性體系,使環(huán)向力由檁條承受,這樣就改善了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布,減輕了結(jié)構(gòu)自重。施威德勒型球面網(wǎng)殼又在肋環(huán)形球面網(wǎng)橋的基礎(chǔ)上,把每個梯形網(wǎng)格再用斜桿分成更小的三角形,使結(jié)構(gòu)內(nèi)力沿網(wǎng)殼表面分布更加均勻,從而可進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)自重,使網(wǎng)殼可跨越更大空間。
(2)聯(lián)方型球面網(wǎng)殼
這種網(wǎng)殼的網(wǎng)格是由兩向斜交桿系構(gòu)成的,它的基本單元是菱形。有時為了增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能,還加設(shè)水平環(huán)向桿系,這種體系是德國建筑師佐林格在1906年發(fā)明的,它既使每個節(jié)點(diǎn)上匯交的桿件數(shù)量盡可能少,又使各根桿件的尺寸在整個結(jié)構(gòu)中盡量相同或相差不多。聯(lián)方型網(wǎng)殼主要用于金屬網(wǎng)殼,它既適用于球面網(wǎng)殼,也適用于柱面網(wǎng)殼,在國內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用。
(3)凱威特型球面網(wǎng)殼(又稱平行聯(lián)方型網(wǎng)殼)
這種網(wǎng)殼綜合了施威德勒型網(wǎng)殼、聯(lián)方型網(wǎng)殼和三角形格子網(wǎng)殼分割的優(yōu)點(diǎn),其結(jié)構(gòu)的受力性能十分良好,尤其是在強(qiáng)烈風(fēng)荷載和地震荷載作用下的受力性能,因此常用于大跨度結(jié)構(gòu)。凱威特型球面網(wǎng)殼在美國和日本廣為流行。1973年7月建成的美國新奧爾良體育館就是此種網(wǎng)殼的典型代表,其凈跨為213m,矢高為32m,可容納觀眾72000人左右。
(4)短程線型球面網(wǎng)殼(也稱測地線穹頂網(wǎng)殼)
這種網(wǎng)殼是由巴克明斯特?富勒發(fā)明的,他認(rèn)為自然界總是建造最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)?!岸坛叹€”這個術(shù)語來自地球測量語,即連接球面上任意兩點(diǎn)的最短距離。富勒將此原理應(yīng)用到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中,發(fā)明了短程線網(wǎng)殼。他認(rèn)為此種網(wǎng)殼將是最輕的、強(qiáng)度最高的,同時又是最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。工程實(shí)踐證明,短程線型網(wǎng)殼的網(wǎng)絡(luò)劃分規(guī)整、均勻,桿件和結(jié)點(diǎn)的種類在各種球面網(wǎng)殼中是最少的,其桿件受力非常均勻,最適合在工廠中大批量生產(chǎn),造價也最經(jīng)濟(jì)。
(5)二向格子型球面網(wǎng)殼
這種網(wǎng)殼由位于兩組子午線上的交叉桿件組成,所有網(wǎng)格均接近正四邊形,尺寸也近似。網(wǎng)殼的所有桿件都在大圓上,為曲率相同的圓弧桿。
1968年建成的墨西哥城體育館就是此種網(wǎng)殼,其凈跨為134m,網(wǎng)格尺寸為14m×14m,在每個網(wǎng)格上安裝預(yù)制單元為單層雙曲拋物面的小網(wǎng)殼。
(6)三向格子型球面網(wǎng)殼
這種網(wǎng)殼是在球面上用三個方向的大圓構(gòu)成網(wǎng)格,形成比較均勻的三角型格子。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的受力性能好,且易于標(biāo)準(zhǔn)化,可在工廠中大批量生產(chǎn),經(jīng)濟(jì)性能也很好。近十多年,日本的巴組鐵工所應(yīng)用三向預(yù)制菱形穹頂建造了許多優(yōu)美的大跨度穹頂網(wǎng)殼,例如奧林匹克圓劇場,凈跨為105m。
(7)應(yīng)力表皮球面網(wǎng)殼
這種網(wǎng)殼實(shí)際上是把飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計原理應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu),充分利用結(jié)構(gòu)表皮的強(qiáng)度,將網(wǎng)殼的承重結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)表皮結(jié)合起來共同工作,創(chuàng)造了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的一種新型體系。此種網(wǎng)殼制作簡單,安裝迅速,強(qiáng)度高,造價低,結(jié)構(gòu)型體優(yōu)美。
(8)柱面網(wǎng)殼
如果建筑平面是正方形或矩形,特別是狹長平面時,常常會選用柱面網(wǎng)殼。有時也會把柱面網(wǎng)殼放在中間,而在兩端用兩個半球面網(wǎng)殼進(jìn)行封閉,構(gòu)成一個組合網(wǎng)殼。
(9)雙曲拋物面型網(wǎng)殼
該網(wǎng)殼是直紋曲面,桿件可以預(yù)制成直線形狀,因此其制作與安裝都很簡單。雙曲拋物面型網(wǎng)殼以其美觀的造型和合理的受力,得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。
(10)折板型網(wǎng)殼
此類網(wǎng)殼是綜合了鋼筋混凝土折板、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和殼體的一些優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來的一種新型網(wǎng)殼,其結(jié)構(gòu)型式多種多樣,近年來越來越受到人們的重視。