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JGJ61-2003 网壳结构技术规程

3.0.4双层网壳的网格以两向或三向交叉的桁架单元组成时，可采用本规程3.0.3条的 方式布置。双层网壳以四角锥、三角锥的锥体单元组成时，其上弦或下弦也可采用本规 程3.0.3条的方式布置。 3.0.5单层网壳应采用刚接节点，双层网壳可采用铰接节点。 3.0.6网壳的支承构造除保证可靠传递竖向反力外，尚应满足不同网壳结构形式必需的 边缘约束条件。 圆柱面网壳可采用以下支承方式：通过端部横隔支承于两端；沿两纵边支承；沿四 边支承。端部支承横隔应具有足够的平面内刚度。沿两纵边支承的支承点应保证抵抗侧 向水平位移的约束条件。 球面网壳的支承点应保证抵抗水平位移的约束条件。 圆抛物面网壳及四块组合双曲抛物面网壳应通过边缘构件沿周边支承，其支承边 缘构件应具有足够的平面内刚度。 双曲抛物面网壳应通过边缘构件将荷载传递给支座或下部结构，其边缘构件应具有 足够的刚度，并作为网壳整体的组成部分共同计算。

3.0.7网壳结构可采用下列组合形式：

GB/T 20418-2011 土方机械 照明、信号和标志灯以及反射器将圆柱面、圆球面和双曲抛物面截出一部分进行组合（图3.0.7a）； 将一段圆柱面两端与半个圆球面组合（图3.0.7b）； 将四块双曲抛物面组合（图3.0.7c）

.0.7网壳的组合方式

3.0.8球面网壳用于三角形、四边形或多边形平面时可采用图3.0.8所示的切割方式。 在所切割的部分应设置具有足够刚度的边缘构件

图3.0.8球面网壳的切割方式

3.0.9两端支承的圆柱面网壳，其宽度B与跨度L之比宜小于1.0，壳体的矢高可取宽 度的1/3～1/6，沿纵向边缘落地支承的圆柱面网壳可取1/2～1/5。双层圆柱面网壳的厚 度可取宽度的1/20～1/50。单层圆柱面网壳支承在两端横隔时，其跨度L不宜大于30m， 当沿纵向边缘落地支承时，其跨度（此时为宽度B）不宜大于25m

3.0.10球面网壳的矢高可取跨度（平面直径）的1/3～1/7，沿周边落地支承可放宽至 3/4。双层球面网壳的厚度可取跨度（平面直径）的1/30～1/60。单层球面网壳的跨度（平 面直径）不宜大于60m。 3.0.11椭圆抛物面网壳底边边长比不宜大于1.5，壳体每个方向的矢高可取短向跨度 的1/6～1/9。双层椭圆抛物面网壳的厚度可取短向跨度的1/20～1/50。单层椭圆抛物面 网壳的跨度不宜大于40m。 3.0.12双曲抛物面网壳底面对角线之比不宜大于2，单块双曲抛物面壳体的矢高可取 跨度的1/2～1/4（跨度为二个对角支承点之间的距离）。四块组合双曲抛物面壳体每个 方向的矢高可取相应跨度的1/4～1/8。双层双曲抛物面网壳的厚度可取短向跨度的 1/20～1/50。单层双曲抛物面网壳的跨度不宜大于50m。 3.0.13网壳结构的网格在构造上可采用以下尺寸，当跨度小于50m时，1.5～3.0m；当 跨度为50～100m时，2.5～3.5m；当跨度大于100m时，3.0～4.5m，网壳相邻杆件间的 夹角宜大于30°。 3.0.14网壳结构的最大位移计算值不应超过短向跨度的1/400。悬挑网壳的最大位移 计算值不应超过悬挑长度的1/200

4.1.1网壳结构应进行在外荷载作用下的内力、位移计算和必要的稳定性计算，并应根 据具体情况，对地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的内力、位移进行 计算。 4.1.2对非抗震设计，荷载及荷载效应组合应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009进行计算，在杆件截面及节点设计中，应按照荷载的基本组合确定内力设计值；在 位移计算中应按照短期效应组合确定其挠度。 对抗震设计，荷载及荷载效应组合应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB5001 确定内力设计值。 网壳结构的内力和位移可按弹性阶段进行计算；网壳结构的稳定性计算应考虑结构 的几何非线性影响。

4.1.3对于单个球面网壳、圆柱面网壳和双曲抛物面网壳的风载体型系数，可按现行国 家标准《建筑结构荷载规范》GB50009取值；对于多个连接的球面网壳、圆柱面网壳和 双曲抛物面网壳，以及各种复杂形体的网壳结构，应根据模型风洞试验确定风载体型系 数。 4.1.4网壳结构的外荷载可按静力等效原则将节点所辖区域内的荷载集中作用在该节 点上。分析双层网壳时可假定节点为铰接，杆件只承受轴向力；分析单层网壳时假定节 点为刚接，杆件除承受轴向力外，还承受弯矩、剪力等。当杆件上作用有局部荷载时， 必须另行考虑局部弯曲内力的影响。 4.1.5网壳结构的支承条件，可根据支座节点的位置、数量和构造情况以及支承结构的 刚度确定，对于双层网壳分别假定为二向可侧移、一向可侧移、无侧移的铰接支座或弹 性支承；对于单层网壳分别假定为二向或一向可侧移、无侧移的铰接支座、刚接支座或 弹性支承。 网壳结构的支承必须保证在任意竖向和水平荷载作用下结构的几何不变性和各种网 壳计算模型对支承条件的要求。 4.1.6网壳施工安装阶段与使用阶段支承情况不一致时，应区别不同支承条件来分析计 算施工安装阶段和使用阶段在相应荷载作用下的网壳内力和变位。 4.1.7网壳结构根据网壳类型、节点构造、设计阶段可分别选用不同方法进行内力、位 移和稳定性计算： 1双层网壳宜采用空间杆系有限元法进行计算； 2单层网壳宜采用空间梁系有限元法进行计算；

4.2.1单层网壳结构采用空间梁系有限元法分析节点位移和杆件内力时，结构的每个利 件作为一个单元。单层网壳的节点假设为刚节点，即每个节点有三个线位移和三个角位 移。双层网壳结构采用空间杆系有限元法分析节点位移和杆件内力时，节点假设为铰接 即每个节点有三个线位移。 4.2.2按有限元法进行网壳结构静力计算时可采用下列统一的基本方程：

U一一网壳结构节点位移向量： F一一网壳结构节点荷载向量。 4.2.3网壳结构采用拟壳法分析时可根据壳面形式、网格布置和构件截面把网壳等代为 个当量的薄壳结构，在由相应边界条件求得拟壳的位移和内力后，可按几何和平衡条 件返回计算网壳杆件的内力。 4.2.4对于三向交叉拱系组成正三角形或接近正三角形网格布置的网壳，按拟壳分析法 计算时可等代为一个各向同性薄壳，其等效薄膜刚度矩阵B。、等效抗弯刚度矩阵D。可按 下式计算

B。=B.I l D. = D.1

I。一一三向交叉拱的折算惯性矩； S。一一三向交叉拱的间距。 对于三向交叉桁架拱系组成的双层网壳，拱的折算截面面积A。和折算惯性矩I可分 别按下式计算：

A.=A, +Ab A,Ah

n xy H m,

[N, N2 N,) =s,T(n n, nxyj (M) M2 M,} =s,T(m m, my

N2 N" = S,T(nx ny M2 M,} =s,T(m 4 my my (T

式中 一上、下弦杆的平均长度： L.双层网壳的厚度：

式中K，一时刻结构的切线刚度矩阵； △U(i)一一当前位移的选代增量； 4.3.3球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳宜 补充考虑半跨活荷载分布。 进行网壳全过程分析时应考虑初始曲面形状的安装偏差的影响；可采用结构的最低 价屈曲模态作为初始缺陷分布模态，其最大计算值可按网壳跨度的1/300取值。 4.3.4按本规程4.3.2和4.3.3条进行网壳结构全过程分析求得的第一个临界点处的荷 载值，可作为该网壳的极限承载力。将极限承载力除以系数K后，即为按网壳稳定性确 定的容许承载力（标准值）。系数K可取为5。 4.3.5当单层球面网壳跨度小于45m，单层圆柱面网壳宽度小于18m，单层椭圆抛物面 网壳跨度小于30m，或对网壳稳定性进行初步计算时，其容许承载力标准值[nks］（kN/m² 可按下列公式计算： 1单层球面网壳

式中B。一网壳的等效薄膜刚度（kN/m）； D。—网壳的等效抗弯刚度（kN·m）； r一球面的曲率半径（m）。 扇形三向网壳的等效刚度B.和D。应按主肋处的网格尺寸和杆件截面进行计算；短程 线型网壳应按三角形球面上的网格尺寸和杆件截面进行计算；肋环斜杆型和葵花形三向 网壳应按自支承圈梁算起第三圈环梁处的网格尺寸和杆件截面进行计算。网壳径向和环 向的等效刚度不相同时，可采用两个方向的平均值， 四边铰支在刚性横隔

/B.De [n ] = 0.24μ rir2 1 + 0.956 ↓ + 0.076()2 S

代中 L、B、f、r 分别为圆柱面网壳的总长度、宽度、矢高和曲率半径（m） Del1、De22一分别为圆柱面网壳纵向（零曲率方向）和横向（圆弧方向）的等 效抗弯刚度（kN·m）；

μ= 0.6 + 2.5 + 5↓ g

3）当网壳为两端支承时：

式中Bel——圆柱面网壳纵向等效薄膜刚度； I，、I、一—边梁水平方向和竖向的线刚度（kN·m）。 对于析架式边梁，其水平方向和竖向的线刚度可按下式计算：

I=E(Aa+A,a2)/ L

式中A、A2 分别为两根弦杆的面积： 分则必相应的形脂

式中A、A 一分别为两根弦杆的面积； }、α2—分别为相应的形心距。 两端支承的单层圆柱面网壳尚应考虑荷载不对称分布的影响，其折减系数按下式 计算：

两端支承的单层圆柱面网壳尚应考虑荷载不对称分布的影响，其折减系数u按下式 计算：

4.4地震作用下的内力计算

1.4地震作用下的内力计算

4.1在设防烈度为7度的地区，网壳结构可不进行竖向抗震计算，但必须进行水平 计算。在设防烈度为8度、9度地区必须进行网壳结构水平与竖向抗震计算。

4.4.2按时程分析法分析网壳结构地震效应时，其动力平衡方程应为

式中M、K一一网壳结构的质量矩阵、刚度矩阵： C一一阻尼矩阵，对于周边固定铰支承的网壳结构，阻尼比可取0.002： U、U、U一一网壳节点在整体坐标系中的加速度、速度和位移向量； U。一地面运动加速度向量。 4.4.3采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不小于二组的 震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线。加速度曲线幅值应根据与抗震设防烈 的多遇地震的加速度峰值进行调整，加速度时程的最大值可按表4.4.3采用

震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线。加速度曲线幅值应根据与抗震设防烈 的多遇地震的加速度峰值进行调整，加速度时程的最大值可按表4.4.3采用

表 4. 4. 3 时程分析 曲线的最大值（cm/s）

4.4.4对网壳结构进行地震效应计算时可采用振型分解反应谱法，按此法分析宜取前 20阶振型进行网壳地震效应计算；对于体型复杂或重要的大跨度网壳结构，应采用时程 分析法进行补充计算。 4.4.5采用振型分解反应谱法时，网壳结构振型、质点的水平或竖向地震作用标准 值应按下式确定：

FExi =α Y ,X,G, FEyr=αYYG Fen =α,Y,Z,G,

式中Fexi、FEyi、Fe=i——j振型、i质点分别沿x、y、z方向地震作用标准值; α 相应于j振型自振周期的水平地震影响系数，按《建筑抗震设计规范》GB 50011确定。竖向地震影响系数α取0.65α;； Xj、Yi、Z、—分别为j振型、i质点的x、J、z方向的相对位移； Y一j振型参与系数。 当计算水平抗震时，i振型参与系数应按下列公式计算：

计算竖向抗震时，i振型参与系数应按下

ZX,G Z(X + Yr + Z))G; ZY,G, X Eyj = Z(X + Y + Z)G,

ZZ,G, Z(X +Yr + Z))G;

式中n一一网壳节点数。 4.4.6按振型分解反应谱法分析时，网壳结构杆件水平或竖向地震作用效应应按下列公 式确定：

式中S一网壳杆件地震作用标准值的效应； Sej、SEk——分别为j、k振型地震作用标准值的效应，可取前20个振型； P次一一j振型与k振型的耦联系数； ，、一一分别为k、j振型的阻尼比； 入一一k振型与j振型的自振周期比； m一一计算中考虑的振型数。 4.4.7在抗震分析时，宜考虑支承结构对网壳结构的影响。当网壳结构支承在单排 立柱、框架柱或承重墙上时，可把支承结构简化为弹性支座。对于网壳的支承结构 有关标准进行抗需计算

4.4.8对于采用轻屋盖的单层球面网壳结构，采用扇形三向网格、肋环斜杆型及短程线 型，当周边固定铰支承，按7度或8度设防、III类场地、设计地震第一组进行多遇地震 效应计算时，其杆件地震轴向力标准值N。可按以下方法计算：当主肋、环杆、斜杆均分 别各自取等截面杆设计时：

N"=cE..NGmax N =cE.NGmax Ne = cE,Nemx

4.4.9对于轻屋盖单层双曲抛物面网壳结构，斜杆为拉杆（沿斜杆方向角点为抬高端） 弦杆为正交正放网格；当四角固定铰支承、周边竖向铰支承，按7度或8度设防、II类 场地、设计地震第一组进行多遇地震效应计算时，其杆件地震轴向力标准值N。可按以下 方法计算：

除了刚度远远大于内部杆的周边杆及抬高端斜杆外，所有弦杆及斜杆均取等截面杆 件设计时：

Ne =c NGma)

式中NE、N 一 分别为地震作用下网壳拾高端斜杆及其他弦杆与斜的轴向力标准 值； NGmax一 重力荷载代表值作用下，网壳抬高端1/5跨度范围内斜杆轴向力标准值 的绝对最大值； NGmax一 重力荷载代表值作用下，网壳全部弦杆与其他斜杆轴向力标准值的绝对 最大值； 5一一网壳杆件地震轴向力系数；设防烈度为7度时，取=0.158度时取=0.30 4.4.10对于轻屋盖正放四角锥双层圆柱面网壳结构，沿两纵边固定铰支在上弦节点、 两端竖向铰支在刚性横隔上，当按7度及8度设防、IⅢI类场地、设计地震第一组进行多

式中 N、NE、NE 地震作用下分别为网壳横向弦杆、级向弦杆与腹杆的轴向力 标准值； NGmax、NGmax 重力荷载代表值作用下分别为网壳纵向弦杆与腹杆轴向力标准 值的绝对最大值： ，、1、一一横向弦杆、纵向弦杆、腹杆的地震轴向力系数，设防烈度为7度 时，按表4.4.10确定，8度时取表中数值的2倍，

表 4. 4. 10 双圆柱面网壳杆件地震轴向力系数

5杆件和节点的设计与构造

5.1.1网壳的杆件可采用普通型钢和薄壁型钢。管材宜采用高频焊管或无缝钢管，当有 条件时应采用薄壁管型截面。杆件的钢材应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 的规定采用。 网壳杆件的截面应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017根据强度和稳定性 的计算确定。

表 5. 1. 3 网壳杆件的容许长细比[

5.1.4网壳杆件截面的最小尺寸应根据网壳的跨度及网格大小确定。钢管不宜小于Φ 45×3，普通型钢不宜小于L50×3 5.1.5网壳杆件在构造设计时，应避免有难于检查、清刷、油漆以及积留湿气或灰尘的 死角，钢管端部应进行封闭，

1.4网壳杆件截面的最小尺寸应根据网壳的跨度及网格大小确定。钢管不宜小于$ X3，普通型钢不宜小于L50×3。 1.5网壳杆件在构造设计时，应避免有难于检查、清刷、油漆以及积留湿气或灰尘 角，钢管端部应进行封闭。

空心球的钢材宜采用现行国家标准《碳素结构钢》GB700规定的1235B号钢或《低 合金高强度结构钢》GB/T1591规定的Q345钢。产品质量应符合现行行业标准《钢网架 焊接球节点》JG11的规定。 5.2.2当空心球直径为120～900m时，其受压和受拉承载力设计值N，可按下式计算：

式中D一一空心球的外径（mm）； d一一与空心球相连的圆钢管杆件的外径（mm）； t一一空心球壁厚（mm）； f一一钢材的抗拉强度设计值（N/mm²）； 对于单层网壳结构，空心球承受压弯或拉弯的承载力设计值N，可按下式计算：

3钢管杆件与空心球连接，钢管应开坡口。在钢管与空心球之间应留有一定缝隙予 以焊透，以实现焊缝与钢管等强，否则应按角焊缝计算。为保证焊缝质量，钢管端头可 加套管与空心球焊接（图5.2.3）。 角焊缝的焊脚尺寸h，应符合以下要求：当钢管壁厚t。≤4mm时，h，≤1.5t。；当钢管 壁厚t>4mm时，h,<1.2t。。

2.4在确定空心球的外径时，球面上相邻杆件钢管间的净距不宜小于10mm（图 2.4）。为了保证净距，空心球的最小直径可按下式计算：

DB13T 1432-2011 日本晚樱育苗技术规程图5.2.3钢管加套管的连接

Dmin =(d, +2a, +d,)/ 0

Dmin =(d, +2a, +d,)/0

式中d,—一两相邻钢管的较大外径（mm）； d，—两相邻钢管的较小外径（mm）； 两相邻杆件轴线问的夹角（弧度）

图5.2.4空心球相邻杆件钢管

5.2.5当双层网壳节点汇

1）汇交杆件的轴线必须通过球体中心线 2）相贯连接的两杆中，截面积大的主杆件必须全截面焊在球上（当两杆截面相等时 取拉杆为主杆件），另一杆件则坡口焊在主杆上，但必须保证有3/4截面焊在球上GB/T 33984-2017 电动机软起动装置 术语，并 以加劲肋板补足削弱的面积。 5.2.6当空心球外径（D）不小于3mm且杆件内力较大时，可在内力较大杆件的轴线平 面内设加劲环肋，以提高其承载力，环肋的厚度不应小于球壁的厚度。