白曉民

（山東三維石化工程股份有限公司內蒙古分公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 網(wǎng)殼結構

隨著我國建筑跨度的不斷加大，使得網(wǎng)殼結構在現(xiàn)階段工業(yè)建筑和民用建筑當中所占的比例也越來越多。結構工程師在設計網(wǎng)殼結構時，基本上都會采用網(wǎng)架結構設計和施工的規(guī)程。這樣做的原因主要是目前我國沒有一個指導網(wǎng)殼結構設計與施工的相關規(guī)程。可是網(wǎng)架結構和網(wǎng)殼結構在受力方面是有一定差距的，包括網(wǎng)殼結構的計算模型以及對節(jié)點的設計，都和網(wǎng)架結構不同。結構設計時，完全套用網(wǎng)架結構的設計方法，一定會出現(xiàn)非常嚴重的后果。要詳細了解網(wǎng)殼結構設計所用環(huán)節(jié)。

2 網(wǎng)殼結構的邊界條件

2.1 網(wǎng)殼結構與網(wǎng)架結構邊界條件的區(qū)別

網(wǎng)殼結構與網(wǎng)架結構的受力性相比，差別非常大。網(wǎng)架結構的整體受力性能和平板比較相似，其結構主要是以彎曲力為主。網(wǎng)殼結構的主要結構更加類似于連續(xù)殼體，其結構的受力情況主要是薄膜為主。兩者之間不同的結構邊界，造成了兩者出現(xiàn)了不同的要求。一般情況下，我們在設計周邊支承的網(wǎng)架結構時，會去選擇沿邊界切向固定的約束條件。這樣做，一方面是由于網(wǎng)架結構的下部支承結構在邊界的法向是比較柔的。另一方面，網(wǎng)架結構本身，也是需要這樣的邊界，來釋放自身的溫度應力。對于那些矢跨比比較小的微曲面雙層網(wǎng)殼來講，也有邊界法向約束放松這一做法。出現(xiàn)這樣做法的原因是，即使結構邊界是按照我們的法向約束去計算的，可是網(wǎng)殼也不會再以受薄膜力為主了，這時網(wǎng)殼結構的受力點發(fā)生了相應的改變，已經(jīng)逐漸接近于平板網(wǎng)架結構。由于網(wǎng)殼結構是相對比較扁平的，它下部的支承結構是比較柔軟的，這樣也就比較能夠接近我們法向放松的計算假定。而此時，如果再去看網(wǎng)殼的結構，就會發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)殼已經(jīng)變成了一個彎曲的網(wǎng)架了。對于比較一般的網(wǎng)殼結構來說，由于受到自身結構和受力特征的影響，使得網(wǎng)殼結構下部的支承結構會出現(xiàn)一個推拉式的趨向。如果在此時放松了邊界的法向約束，那么，這時的結構支座節(jié)點就會出現(xiàn)非常大的水平位移，而此時的網(wǎng)殼結構也就逐漸的失去了自身殼體的受力方面的特征，就會從之前的承受薄膜力逐漸轉換成為承受彎曲力，這樣，最終就會降低整個網(wǎng)殼結構的整體剛度，甚至會影響到整個網(wǎng)殼結構的安全。所以說，對于一般的網(wǎng)殼結構，沿邊界法向的約束是一定要有的。

2.2 邊界水平支承剛度對網(wǎng)殼結構受力性能的影響

支承剛度對網(wǎng)殼結構和網(wǎng)架結構的影響也是不相同的。周邊支承的平板式網(wǎng)架結構，對于支承剛度的要求不是特別多，只是希望邊界法向的水平支承剛度能夠小一些，越小的邊界法向水平支承剛度，就越能夠滿足網(wǎng)架結構的相應假定。而網(wǎng)殼結構則是對邊界條件要比網(wǎng)架結構敏感的結構類型，如果網(wǎng)殼結構的邊界條件有了一定的變化，那么就有可能會對網(wǎng)殼結構產(chǎn)生很大的影響。需要注意的是，網(wǎng)殼的支承剛度一旦接近相應剛度的時候，這時支座的水平推力就會出現(xiàn)增加現(xiàn)象，根據(jù)這一情況，設計人員在設計水平推力有限制的柱面網(wǎng)殼時，要準確選擇結構。結構要具有彈性，要選擇彈性的支承網(wǎng)殼結構，不要選擇剛性的支承網(wǎng)殼結構，這樣做，可以大大降低網(wǎng)殼結構的整體剛度。網(wǎng)殼的實際承載能力也會隨網(wǎng)殼結構剛性的增加而逐漸減少。任何事物都有兩面性。在實際工程設計中，運用彈性支承時，也要慎重考慮所有因素，這樣工程設計才能完整。

3 溫度應力問題對網(wǎng)殼結構邊界條件選型的影響

網(wǎng)架結構，支座條件與溫度應力之間有著比較明顯聯(lián)系。當邊界的法向并沒有達到完全開放的時候，這時網(wǎng)架位于支承面內的弦桿會受到溫度應力的影響，尤其是靠近支座處的桿件，可能會增大很多。對于網(wǎng)架結構來說，會去選擇法向相對較為放松的約束條件，來釋放相應的溫度應力。

4 網(wǎng)殼結構的支座設計

4.1 固定絞支座和滾軸支座的設計

滾軸支座的受力情況其實和網(wǎng)架結構是基本相同的。在實際設計中，可以按照網(wǎng)架支座的設計方法，對滾軸支座進行相應運算。由于運用滾軸支座的網(wǎng)殼結構會在邊界的地方出現(xiàn)較大的水平位移現(xiàn)象，因此，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可以在支座的底板上開設一個橢圓形的錨栓孔，這樣就可以在很大程度上避免定位錨栓影響支座的側移。

4.2 彈性支座的設計

彈性支座的受力狀態(tài)和其他的支座是有很大不同的。彈性支座不僅要承受相應的豎向反力，還要承受來自水平方向的推力。設計時，不能夠運用簡單的傳統(tǒng)網(wǎng)架結構來計算和設計彈性支座，要根據(jù)支座的實際受力情況，確定支座的相應設計方法，這樣才能夠真正達到對彈性支座設計的目的。

上部支座要根據(jù)計算才能夠確定。網(wǎng)殼結構的上部支座，計算方法其實和網(wǎng)架支座的計算方法差不多，但是，需要注意的是，由于支座的水平反力作用，使得支座底部的壓力應力會分布很不均勻。在設計支座底板的時候，要按照底板底部的最大壓應力，來確定底板的平均壓力。應注意的是，支座底板的平面尺寸要大于橡膠底板，一般要超出25 mm左右。

5 結論

其一：網(wǎng)殼結構是對邊界條件非常敏感的結構之一，一定要根據(jù)剛度、溫度應力等因素去綜合性選擇邊界條件。其二：網(wǎng)殼結構的支座，要滿足邊界支承剛度條件和自身強度條件，對支座進行設計時，不能按照傳統(tǒng)的網(wǎng)架結構支座的設計方法去設計，要根據(jù)支座的實際受力情況去設計支座方法。

［1］ 網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)程·JGJ7-91［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.

［2］ 尹德鈺，劉善維，錢若軍.網(wǎng)殼結構設計［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1996.

［3］ 董繼斌.雙層柱面網(wǎng)殼選型與設計［G］//1996年度土建設計經(jīng)驗交流會資料集.煤炭工業(yè)設計情報土建專業(yè)站，1996.