格線殼屋面簡稱網殼結構，網殼結構即為網狀的殼體結構，是格構化的殼體，或者說是曲面狀的網架結構。
基本介紹
- 中文名：格線殼屋面
- 外文名：Grid shell roof
- 別稱：網殼結構
- 定義：網狀的殼體結構
- 分類：筒網殼、球網殼、扭網殼等
- 學科：土木工程
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概述
網殼結構即為網狀的殼體結構，是格構化的殼體，或者說是曲面狀的網架結構。20世紀中葉，歐美人工費劇增，殼體施工需要的模板與腳手架費料、費工，其套用受到了影響。此時適逢焊接技術趨於完善，高強鋼材不斷出現，計算機技術突飛猛進發展，給網殼準備了物質基礎；更為重要的是網殼結構具有其非凡的優越性，因而得到了迅猛的發展。網殼結構多用於大跨度建築物，目前已經成為大跨度結構中套用普遍的結構形式之一。
網殼結構的桿件主要承受軸力，結構內力分布比較均勻，可以充分發揮材料的強度；可以採用各種殼體結構的曲面形式，在外觀上可以與薄殼結構一樣具有豐富的造型；網殼結構中格線的桿件可以用直桿代替曲桿，具有與薄殼結構相似的良好力學性能，又便於工廠製造和現場安裝。
分類
網殼分為筒網殼、球網殼、扭網殼等。
筒網殼
外形是圓柱面筒形，又稱柱面網殼。它覆蓋的平面為矩形，其整體的抗衡與傳遞外荷的方式與筒殼類似。短筒殼以拱式受壓為主，長筒殼以梁式受彎為主，在其殼板曲面內，內力的大小和方向是隨筒殼的長短邊比例而變化的。簡網殼則不然，由於把殼板鏤空做成了格構式格線，網肋的受力方向就固定為網肋的軸線方向，不論筒網殼的長短邊如何變化，網肋的受力方向不變，僅改變其量值大小。按傳荷方式的不同，筒網殼可分為兩類：一類是拱式受壓的筒網殼，類似於短筒殼；另一類是梁式受彎的筒網殼，類似於長筒殼。
拱式筒網殼的受力特徵是以受壓為主的平面拱，作為單向抗衡並傳遞外荷的平面結構，需要解決拱腳推力問題。
梁式筒網殼的受力特徵相似於格構化折板殼，折板殼的受力狀態與長筒殼一樣，其折縫上的豎載是由相鄰平面內的橫向力來抗衡的。若每塊平面折板代之以一榀平面桁架，且相鄰兩桁架的上下弦桿合二為一，就成了梁桁架筒網殼，即梁式筒網殼，其矢高為f=（1/4～1/8）L。
球網殼
球網殼即網穹，分為單層球面網殼和雙層球面網殼。網肋布置形式有肋環型、交叉斜桿型、聯方型、三向格線型。世界上容納觀眾最多的美國紐奧良“超級穹頂”體育場採用的是球網殼，它是直徑為207.3m的圓形平面，館內設72000個座位。“超級穹頂”的施工採用充氣氣球作滿堂腳手架，在氣球頂部開始安裝格線，再逐漸向下、向外安裝；隨球網殼逐漸變大將氣球充氣，使之逐漸升高，直到安裝完畢，最後將氣球放氣撤除。北京天文館是一個半圓球網殼，直徑為25m，採用豎向扁鋼的短網肋，其三角形格線的每個節點都有六根網肋匯集在一起，採用鋼栓夾板連線。
球網殼的關鍵在於對球面的劃分，球面劃分的基本要求有兩點：①使桿件規格儘可能少，以便製作與裝配。②必須是幾何不變體系。
格線的形狀可以是三角形、菱形或六角形，最好是三角形，因為三角形在平面上是幾何不變體系，菱形或六角形在平面上雖然是幾何可變體系，但構成球面網殼後，因為是一個雙曲面，即使都是幾何可變體，也具有很大的剛度。
扭網殼
反向雙曲的扭網殼具有的最大優勢是雙向直紋。在直紋方向可以毫無阻礙的設定單根肋桿或桁架式網肋，因此能構成雙曲扭面。其布置方式有正交正放類、正交斜放類、正交正放設斜桿類、正交斜放設斜桿類。近年又出現了一種應力蒙皮結構，它是把薄鋼板固定在骨架上，以很高的抗剪強度與骨架協同工作，共同抗衡外荷。鋼板主要承受薄膜剪力，彎曲應力可忽略不計。這種結構在工業產品上已普遍套用，從20世紀50年代開始套用於建築屋蓋，充分顯示出其輕質、高強、經濟、合理的優越性。
選型
網殼結構的種類和形式很多，在設計中選擇的範圍較廣，選型影響因素很多，既要考慮使用功能、美學、空間的特點，又要考慮結構跨度大小、剛度要求、平面形狀、支承條件、製作安裝和技術經濟指標等因素，因此，應根據工程的實際情況，通過技術經濟比較，合理確定網殼的結構形式。
（1）網殼設計特別是高、大跨網殼設計，應與建築師密切配合，在滿足建築使用功能的前提下，使網殼與周圍環境相協調，整體比例適當。
（2）網殼適用於各種形狀的建築平面。如為圓形平面，可選用球面網殼、組合柱面或組合雙曲拋物面網殼等。如平面為方形或矩形，可選用柱面、雙曲拋物面和雙曲扁網殼。
（3）單層網殼構造簡單。重量輕，但由於穩定性差，適用於中小跨度的屋蓋。對於跨度較大（一般40 m以上）時，往往採用雙層網殼。
（4）為使網殼結構的剛度選取恰當，受力比較合理，網殼的平面尺寸、矢高大小、雙層網殼的厚度及單層網殼的跨度。根據國內外的工程實際經驗，給出網殼結構幾何尺寸選用範圍，以供工程設計中參照套用。
（5）網殼結構除豎向反力外．通常有較大的水平反力．應在網殼邊界設定邊緣構件來承受這些反力。
（6）小跨度的球面網殼的格線布置可採用肋環型，大跨度的球面網殼宜採用能形成三角形格線的各種格線類型。小跨度圓柱面網殼的格線布置可採用聯方格線型，大中跨度圓柱面網殼採用能形成三角形格線的各種格線類型。雙曲扁網殼和扭網殼的格線選型可參照圓柱面網殼的格線選型。
