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　　說到網殼結構，首先我們看下定義。“網殼結構是將桿件沿著某個曲面有規律地布置而形成的空間結構體系，其受力特點與薄殼結構（詞條“薄殼結構”由行業大百科提供）類似，是以“薄膜”作用為主要受力特征的，即大部分荷載（詞條“荷載”由行業大百科提供）由網殼桿件的軸向力承受”。

　　本期中國幕墻網ALwindoor.com小編就給大家介紹網殼結構：特點及失敗案例。

▲大英博物館中庭(倫敦, 2000)

▲MilanoTrade Fair(Milan，2002-2005)

　　網殼結構的特點

　　網殼結構的定義有三個關鍵詞：“曲面”、“桿件”、“薄膜作用”。我們從而可以找到網殼結構在結構體系中的位置。

　　網殼受力方式為薄膜作用，屬于拱結構向三維的拓展;因此，與拱類似的問題會出現在網殼上。比如：整體穩定問題;不對稱荷載敏感等。

▲網殼的各種網格形式

　　網殼由離散桿件組成，可以看作由連續殼體去除效率低下部分得到，其材料使用更少，但也因此冗余度比較低。網殼結構還需要關注節點的剛度、施工的誤差等。

▲單層網殼的常用節點

　　基于以上特點，我們可以發現網殼結構整體穩定性比較差，冗余度比較低，且對荷載分布方式、節點剛度敏感。所以很多結構工程師不愿意用網殼，而網殼結構也的確出過一些事故。

　　網殼結構的兩個倒塌事故

　　查爾斯威廉郵政學院穹頂

　　查爾斯.威廉郵政學院(CharlesWilliam Post College)于1970年建造了一個劇院。屋面采用鋼結構穹頂，穹頂直徑約52米，由環繞于四周的鋼柱支承，鋼柱間沿經線均勻布置四十榀鋼管桁架。穹頂頂部設鋼壓力環，底部采用圓形的雨棚作為拉力環。緯向每隔一格布置連續十字交叉支撐。

▲穹頂結構布置示意圖

　　1978年1月21日凌晨，劇院穹頂卻因積雪和結冰導致中心突然凹陷，隨即整體倒塌。

▲倒塌時的荷載分布情形

　　經過專家組的調查，最主要的原因就是設計時不當地采用過于簡化的計算方法——只計算了均布自重及活荷載，而未考慮活荷載不利布置。

　　當晚，大雪在風力作用下在穹頂上產生了飄移，雪堆積在背風面造成了不均勻荷載。雖然總體雪荷載（詞條“雪荷載”由行業大百科提供）只有設計總荷載的1/4，但卻集中在屋頂表面的1/3區段，不均勻荷載分布造成了倒塌。

▲結構失穩的示意圖

　　倒塌的另一個原因是，結構工程師在設計時錯誤的將薄膜理論應用于網格穹頂。設計中并未建立桿系模型來驗算其整體穩定性。

　　布加勒斯特穹頂(Bucharest Dome)

　　羅馬尼亞布加勒斯特穹頂1961年建成，跨度約93.6米，矢跨比約1:5。鋼管桿件構成的單層網殼，網格呈等邊三角形式，支承在沿圓形周邊布置的混凝土（詞條“混凝土”由行業大百科提供）柱上。在網格的節點處有三個方向鋼管匯交，如何連接?

▲網殼的三角形網格

　　工程師設計了一種用金屬絲綁扎的方式。這種連接方式使構件都能貫通，大大簡化節點構造、節省了組裝成本。

▲鋼管匯交節點的節點做法

　　1963年1月，穹頂在僅僅1/3設計雪荷載的作用下，發生了整體失穩。“穹頂沿著經線方向出現多條波峰波谷，像一個倒轉的盤子一樣塌了下來，而鋼管桿件幾乎絲毫未損。”

▲失穩形態示意圖

　　事故調查表明，穹頂整體失穩有兩個主要原因：

　　1)鋼管匯交節點采用的綁扎方式。該方式不能限制桿件間的轉動，甚至也可能相對滑動，大大降低了結構的穩定性。

　　2)根據簡化的薄膜理論設計，鋼網殼的整體穩定承載力過低。實際需要根據桿件網格進行計算。

▲失穩前(左);失穩后(右)

　　看到這里，大家可能會想，那網殼結構以后是不是會被淘汰呢?下期我們就來回答這個問題。敬請期待~~~~