玻璃之家讯：1 前言 近年来，大跨度、大空间的我国各地得到了迅猛发展。空间结构技术可被誉为一个国家建筑业水平的象征[1]，在国内外一些著名的城市中不乏建筑造型艺术和结构技术都达到了出神入化境地的空间结构，而这些优美的空间结构也被视为该城市的标志。平面结构从技术经济方面讲，很难跨越很大的空间，也很难满足建筑平面、空间和造型方面的要求。解决大跨度建筑结构最具有竞争性的结构就是空间结构，即在荷载作用下，具有三维受力特性并在空间工作的结构。 单层球面网格是目前最常用的形式之一，随着建筑设计个性化、自由化的发展，三角形划格自由曲面结构形式根据建筑设计的要求在单层球面网壳、柱状网壳常用的形式上进行了拓展，形成了造型复杂而结构优美的天幕、中庭采光顶、雨篷等建筑的点睛之笔。下面是一些案例。 从上面案例可以看到，玻璃面层距离主体钢结构较近，从而显得整个结构体系轻盈通透，赋予建筑与结构之美感。经优化的设计赋予主体结构和幕墙系统趋于合理，对于钢结构和幕墙的构件而言，其生产加工、连接工艺的先进性正是项目获得成功的关键，值得深思。 2 典型案例介绍 2.1 网壳的基本分类 通常有按层数划分、按高斯曲率划分和按曲面（词条“曲面”由行业大百科提供）外形划分等三种分类方法。按照层数划分，网壳结构主要有单层网壳、双层网壳和三层网壳三种。网壳按高斯曲率划分有以下三种：(1)零高斯曲率的网壳零高斯曲率是指曲面一个方向的主曲率半径R1=∞,即K1=0; 而另一个主曲率半径R2=a或-a(a为某一数值),即K≠0, 故又称为单曲网壳。(2)正高斯曲率是指曲面的两个方向主曲率同号, 均为正或均为负,即K1*K2>0。(3)负高斯曲率是指曲面两个主曲率符号相反, 即K1*K2<0, 这类曲面一个方向是凸面, 一个方向是凹面。 按曲面外形划分为：(1)柱面网壳：柱面网壳是由一根直线沿两根曲率相同的曲线平行移动而成。根据曲线形状不同，有圆柱面网壳、椭圆柱面网壳和抛物线柱面网壳。(2)球面网壳是由一母线(平面曲线)绕z轴旋转而成。 (3)双曲抛物面网壳是由一根曲率向下(K1>o)的抛物线(母线)沿着与之正交的另一根具有曲率向上(K2<0)的抛物线平行移动而成。该曲面呈马鞍形。其高斯曲率K
单层网壳构造简单，重量轻，但稳定性较差 ，一般只适用于中、小跨度的屋盖。当跨度较大(一般是 40m 以上)时，或对于有特殊技术要求(如在两层之间安装照明、音响和空调等设备)时，往往选用双层网壳。而单层网壳可根据球面、柱面、双曲抛物面体系再进行细分，读者如有兴趣可查阅相关资料，不在本文讨论重点范围内。 2.2 典型案例 (1)上海世博会世博轴是2010年上海世博会五大永久性建筑之一，是由大跨度张力索膜结构和六个钢结构阳光谷组成。六个阳光谷形状各异，属于典型的自由曲面单层网壳结构。 而基本单元是三角形网格构成，结构构件以轴向受力为主，三角形网格对玻璃做在喇叭口内侧，有利于玻璃系统的结构受力。 考虑到玻璃板块之间的面法线夹胶角度变化不大，设计人员(武汉凌云集团)采用的是隐框玻璃附框、压紧胶条（词条“胶条”由行业大百科提供）弧形开模的处理方式，通过规整的较少的模具标准件，完成双曲面造型要求。玻璃幕墙为半隐框形式。 这种系统也可用于半径较大的空间球面网壳的玻璃设计中，板块之间的夹角固定，如杭州国际博览中心。 (2)上海世博会博物馆是国际展览局在全球唯一授权的永久性世博会专题博物馆，是世界上极少兼具博物馆与文献中心功能的展馆。华东设计研究总院通过“永恒的瞬间”的建筑创意， 展现了世博会一百五十年历史沉淀与无数辉煌瞬间的平衡。建筑形态以“历史河谷”与“欢庆之云”的碰撞来做诠释，使世博会博物馆成为城市中“承载欢乐记忆的容器”。较好的呈现了国际性、唯一性、专题性的这一特征主题。 考虑到“欢庆之云”具有6个立面，空间为单层异形网壳自由曲面，以矩形钢为主要支撑结构截面。综合安全、经济性、工艺、美观等方面的因素，同时考虑板块之间角度变化大的特点，设计出带合页的单元板块体系，为行业的技术发展，作了一种创新和尝试。玻璃幕墙为全明框形式。
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