单层柱面网格及网壳

2.5.1　单层柱面网格及网壳

图2.5.1至图2.5.9显示了用图2.1.2（a）的基本三角形单元几何构成的结构。在图2.5.1至图2.5.9中，图（a）为结构布置平面图，图（b）为结构透视图。通过这些不同的结构布置形式可以看出三角形及四边形构件的组合方式。这些三角形及四边形的不同组合构成了结构的拓扑。在组合时，要考虑到结构的对称性。组合后，如果结构的几何外形是一个平面，那么就可以成为平面框架系统，如果结构的几何外形是圆柱面，则可以构成柱面网壳或柱面框架体系。

图2.5.1　单层柱面网格及网壳第1种型式

图2.5.2　单层柱面网格及网壳第2种型式

图2.5.3　单层柱面网格及网壳第3种型式

图2.5.4　单层柱面网格及网壳第4种型式

图2.5.5　单层柱面网格及网壳第5种型式

图2.5.6　单层柱面网格及网壳第6种型式

图2.5.7　单层柱面网格及网壳第7种型式

图2.5.8　单层柱面网格及网壳第8种型式

图2.5.9　单层柱面网格及网壳第9种型式

由这些基本的三角形及四边形单元几何构成的格构如果都位于一个平面时，则形成单层平面格构，如果位于一个圆柱面时，则形成单层柱面格构。对这些格构赋予材料属性、力学属性、构件截面属性后，则就形成格构结构。仅当图2.5.1～图2.5.9所示的圆柱面格构结构呈现壳体的力学性状时，才形成柱面网壳结构，不然就是一个柱面的空间框架，当然，对这种单层柱面格构结构宜采用刚接。

从格构几何及力学属性方面说，具有这种格构拓扑和外形的结构可以选择任意的结构单元及相应的节点构造，但显然有些结构单元和相应的构造所呈现的结构性状并不能符合结构的要求。也就是说，理论上是可以的但实际上是不可行的。对具有图2.5.1～图2.5.9所示的拓扑和圆柱面几何外形的格构结构，采用刚性的梁元作为基本结构构件是最合理的。由此也就构成了单层圆柱面网壳结构，成为空间结构中的一种基本结构。嗣后具有上述相同拓扑关系却不同的几何外形的格构结构，可选择另外一些适应其拓扑和几何外形的结构构件，从而形成了另外一类基本结构，因为它呈现了另外一种典型的力学性状，如后面将要讲到的双曲抛物面网格。