大跨空間結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)類型。大跨度建筑及作為其核心的空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r是代表一個國家建筑科技水平的重要標(biāo)志之一。大跨空間結(jié)構(gòu)的類型和形式十分豐富多彩，習(xí)慣上分為如下這些類型：鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、索—膜結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)，通常是柔性構(gòu)件和剛性構(gòu)件的聯(lián)合應(yīng)用。
隨著建筑科技的進步和經(jīng)濟文化發(fā)展的需要，人們在不斷地追求覆蓋更大的建筑空間。我國雖然尚是一個發(fā)展中國家，但由于國大人多，隨著國力的不斷增強，要建造更多更大的體育、休閑、展覽、航空港、機庫等大空間和超大空間建筑物的需求十分旺盛，而且這種需求量在一定程度上可能超過許多發(fā)達國家。這是我國空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域面臨的巨大機遇。
網(wǎng)殼是一種與平板網(wǎng)架類似的空間桿系結(jié)構(gòu)，系以桿件為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律組成網(wǎng)格，按殼體結(jié)構(gòu)布置的空間構(gòu)架，它兼具桿系和殼體的性質(zhì)。其傳力特點主要是通過殼內(nèi)兩個方向的拉力、壓力或剪力逐點傳力。此結(jié)構(gòu)是一種國內(nèi)外頗受關(guān)注、有廣闊發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)。
本章結(jié)合一個實際的類球面網(wǎng)殼工程介紹網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程。主要包括以下幾個要點：
（1）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的方案比選
（2）網(wǎng)格模型的建立
（3）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)截面的優(yōu)化
（4）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
（5）關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計
（6）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工圖繪制
本章將會用到的工具軟件主要有：MIDAS/GEN、Ansys等，關(guān)于各個軟件的具體使用方法請參考各軟件的使用說明書。
本工程為某屋頂鋼結(jié)構(gòu)單層球面網(wǎng)殼，網(wǎng)殼網(wǎng)格采用扇形三向網(wǎng)格形式。整個網(wǎng)殼投影圓形半徑為15m，矢高5m。節(jié)點采用鼓型焊接球節(jié)點，網(wǎng)殼周邊采用20個固定鉸支座與下部混凝土連接。結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年。
單層球面網(wǎng)殼構(gòu)造簡單，重量輕，外觀簡潔優(yōu)美，但穩(wěn)定性較差，一般適用于中、小跨度結(jié)構(gòu)。單層球面網(wǎng)殼的形式，按網(wǎng)格劃分主要有肋環(huán)形球面網(wǎng)殼、肋環(huán)斜桿型球面網(wǎng)殼、葵花型球面網(wǎng)殼、扇形三向網(wǎng)格型球面網(wǎng)殼等。本例工程為中小型網(wǎng)殼屋蓋，在結(jié)構(gòu)設(shè)計初期分別采用兩種單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系進行初算，通過對比計算結(jié)果，選擇合適方案。
