薄壳结构的建筑薄壳结构 _生活百科

说到网壳结构，首先我们看下定义。“网壳结构是将杆件沿着某个曲面有规律地布置而形成的空间结构体系，其受力特点与薄壳结构类似，是以“薄膜”作用为主要受力特征的，即大部分荷载由网壳杆件的轴向力承受” 。（网壳结构稳定性，沈世钊、陈昕等，1999）

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▲大英博物馆中庭（伦敦, 2000）

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▲MilanoTrade Fair（Milan，2002-2005）
网壳结构的特点

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网壳结构的定义有三个关键词：“曲面”、“杆件”、“薄膜作用” 。我们从而可以找到网壳结构在结构体系中的位置。

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图片来源：“设计中的决策——没有更好，只有最合适”（陈伟 SBP. 建筑结构微信公众号）
网壳受力方式为薄膜作用，属于拱结构向三维的拓展；因此，与拱类似的问题会出现在网壳上。比如：整体稳定问题；不对称荷载敏感等。

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▲网壳的各种网格形式
网壳由离散杆件组成，可以看作由连续壳体去除效率低下部分得到，其材料使用更少，但也因此冗余度比较低。网壳结构还需要关注节点的刚度、施工的误差等。

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▲单层网壳的常用节点
基于以上特点，我们可以发现网壳结构整体稳定性比较差，冗余度比较低，且对荷载分布方式、节点刚度敏感。所以很多结构工程师不愿意用网壳，而网壳结构也的确出过一些事故。
网壳结构的两个倒塌事故

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查尔斯威廉邮政学院穹顶
查尔斯.威廉邮政学院（CharlesWilliam Post College）于1970年建造了一个剧院。屋面采用钢结构穹顶，穹顶直径约52米，由环绕于四周的钢柱支承，钢柱间沿经线均匀布置四十榀钢管桁架。穹顶顶部设钢压力环，底部采用圆形的雨棚作为拉力环。纬向每隔一格布置连续十字交叉支撑。

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▲穹顶结构布置示意图
1978年１月21日凌晨，剧院穹顶却因积雪和结冰导致中心突然凹陷，随即整体倒塌。

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▲倒塌时的荷载分布情形
经过专家组的调查，最主要的原因就是设计时不当地采用过于简化的计算 *** ——只计算了均布自重及活荷载，而未考虑活荷载不利布置。
当晚，大雪在风力作用下在穹顶上产生了飘移，雪堆积在背风面造成了不均匀荷载。虽然总体雪荷载只有设计总荷载的1/4，但却集中在屋顶表面的1/3区段，不均匀荷载分布造成了倒塌。

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▲结构失稳的示意图
倒塌的另一个原因是，结构工程师在设计时错误的将薄膜理论应用于网格穹顶。设计中并未建立杆系模型来验算其整体稳定性。
布加勒斯特穹顶(Bucharest Dome)
罗马尼亚布加勒斯特穹顶1961年建成，跨度约93.6米，矢跨比约1:5 。钢管杆件构成的单层网壳，网格呈等边三角形式，支承在沿圆形周边布置的混凝土柱上。在网格的节点处有三个方向钢管汇交，如何连接？