【門窗幕墻網】說到網殼結構，首先我們看下定義?！熬W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類似，是以“薄膜”作用為主要受力特征的，即大部分荷載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)
▲MilanoTradeFair(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(CharlesWilliamPostCollege)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(BucharestDome)
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?！榜讽斞刂浘€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?！?nbsp;
▲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~~~~
