基于ANSYS的单层球面网壳参数化建模及风振响应分析(3)
空间网壳结构本质上等同空间杆系结构，相似之处是都以杆件为基础，不同之处在于空间网壳是按一定规律组成网格，而后按壳体结构布置而成的空间架构。因此，空间网壳兼具杆系与壳体二者特性。该结构目前在国内外都受到广泛关注，发展前景一片广阔。
1.1.1网壳结构发展
⑴雏形--穹顶结构[1]
人类社会的生产劳动、生活同网壳结构发展紧密相连，并且同当时的科学技术与物质条件密切相关。追溯至古代，聪明的人类便通过自身敏锐的观察力发现自然界中大量存在的诸如蛋壳、山洞、蜂窝等受力性能良好、形式美观简洁的天然空间结构。运用仿生原理，古代人类运用树枝作为骨架，利用稻草作为蒙皮建造穹顶结构，为自身塑造一个较好的生存空间，这也为后世帐篷的出现奠定了基础。
⑵真正意义上的诞生
铁、铝合金、钢材的出现，将轻质高强材料的发展与应用带到一个新的高度，同时也充分暴露了原先盛行的钢筋混凝土薄壳结构的各种不足，激发了一批先进工程师对穹顶结构杆件形式——网壳的探究热情。这里不得不提的便是享誉盛名的“穹顶结构之父”--德国工程师施威德勒。在前人薄壳穹顶基础上，指出提出一种新型网壳构造。即把穹顶壳面划分纬向的水平环线和径向的肋，并且将两者衔接在一起。在上述基础之上，进一步细致分化每一个梯形网格，可以选择再次分化两个或者四个三角，这样能够在进一步降低结构重量的同时愈加均匀穹顶表面的内力分布，从而实现更大空间的跨越的需求。此时的穹顶结构便已经属于实际意义上的网壳结构，也就是说，已经具备沿某种曲面有规律的布置大致相同的网格或尺寸较小的单元，从而组成空间杆系结构的特性。
⑶飞速发展
二战后，许多卓越设计师为推动了网壳结构的迅猛发展做出了卓越的贡献。其中，以“全能设计师”--巴克明斯特•富勒（Bucdminster Fuller）为最。截止至今，无论是在构造形式还是在计算方法上，网壳结构都得到了巨大的发展。
回望网壳结构的发展史，大致可分为以下几种类型：
①肋环型和施威德勒型球面网壳；
②联方型球面网壳；
③凯威特型球面网壳（平行联方型网壳）；
④短程线型球面网壳（侧地线穹顶网壳）；
在此常见类型之外，还包括二向、三向格子型球面网壳、应力表皮球面网壳、柱面网壳、双曲抛物面型网壳、折版型网壳等。
网壳结构计算方法大致有两类：第一类是基于连续化拟壳理论的拟壳法。此方法是适宜人工计算的间接方法，在计算机技术不发达的早期和现代初步设计中应用广泛。拟壳法基本原理是假设用一个同等效力的均质连续体来替代实际构架中铰接或刚接的组成杆件。然而，随着计算机技术的飞速发展，衍生出来第二种基于杆系有限元分析理论的离散结构法。通过内部语言对网壳结构实现内力计算，精确计算其内力与挠度，绘制弯矩、剪力、变形图。
⑷发展趋势
通过综合分析国内外的网壳结构的研究成果和发展动态可以预见网壳结构的发展趋势如下：
①跨度将越来越大；
②型体愈发合理；
③可开闭的网壳结构得到发展与应用；
④结构设计、计算和生产实现自动化等。
1.1.2空间网壳结构的应用
随着空间网壳结构在人类生产生活中的应用普及开来，它本身所具有的优点也显现出来，如计算原理成熟、方法简便；轻型化趋势；制作标准化、规范化特性；外形结构优美、受力均衡等。正是上述的种种优点，近几十年来，网壳结构在发达国家与地区发展迅速。福冈体育馆（图1-1），111米球壳半径，建成于20世纪90年代的日本。体院馆屋盖由三块可旋转且能够沿圆周导轨移动的扇形网壳组合而成。该体育馆可以呈现出三种开启状态，包括全封闭、半开、全开，是目前世界上最大开合穹顶[2]。