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1、空间网架结构,参考资料,1.刘锡良,韩庆华编著.网格结构设计与施工,天津大学出版社,20042.沈祖炎,陈扬骥编著.网架与网壳,同济大学出版社,19973.中华人民共和国行业标准,网架结构设计与施工规程(JGJ7-91),19914.中华人民共和国行业标准,网壳结构技术规程(JGJ61-2003,J258-2003),20035.中华人民共和国行业标准,网架结构质量检验评定标准(JGJ78-91),19916.International Journal of Space Structures,University of Surrey,UK7.Bulletin of International
2、Association of Shells and Space Structures,IASS,教学内容,1.空间结构概论2.网架的分类3.网架的设计与计算4.网壳的分类、设计与计算5.网架、网壳的制作、安装及防腐、防火处理,1 空间结构概论,空间结构的形式 网架与网壳的工程应用 网架与网壳的优缺点 部分工程事故,1.1 空间结构的形式 刚性结构体系(网架、网壳)柔性结构体系(悬索、膜、张拉整体)杂交结构体系(斜拉、悬挂、拱支、弦支)-hybrid and composite 折叠结构 开合结构 玻璃结构,一.刚性结构体系,1)网架(平板)目前空间结构中应用最为广泛,共有三大类(交叉桁架系、四
3、角锥体系和三角锥体系)13种。特点是构造简单、施工方便,杆件规格统一(上、下弦杆等长,腹杆等长)。,2)网壳 柱面网壳 球面网壳(肋环型、Schwedler、联方型、凯威特型、短程线型及三向网格型)其它各类复杂曲面(不规则)及其组合 单双层组合,单层柱面网壳的形式,单层球面网壳的形式,河北省科技馆宇宙剧场球幕放映厅,北京奥运会老山自行车馆效果图,Structural layout of Laoshan Cycling Gymnasium,Ring truss and V-shaped column,Finite element analysis model,Double-layer retic
4、ulated dome in construction,双曲马鞍面网壳-成都温江新城会展中心(120mX72m),二.柔性结构体系,1)悬索结构 由高强拉索组成的张力结构。国内较早建成的是天津大学体操馆(62年设计施工)。关键问题是结构在风与地震作用下的动力反应。,单层悬索结构 双层悬索结构 索网结构,2)膜结构 充气膜(1988年日本东京体育馆)张力膜(1997年上海八万人体育场)影响广泛使用的原因:国产膜材性能差,进口膜材价格高;膜结构的计算机辅助设计系统的开发滞后;缺乏相应的设计施工规程。,3)张拉整体(Tensile-IntegrityTensigrity)一组不连续的受压构件与一套连
5、续的受拉单元组成的自支承、自平衡的空间网格结构。,三.杂交结构体系,斜拉网架(网壳)悬挂网架(网壳)拱支网架(网壳)弦支结构(平面或空间),拱支网壳结构 由于拱的作用,整体网壳被划分成若干小的区段,使得网壳的整体稳定性转化为局部区段的稳定性问题,部分杆件或区段的局部失稳不会波及整个结构。,Structural layout of the suspen-dome in TEDA,China,Plate joint for suspen-dome in TEDA,四.折叠结构,用时展开,不用时收起的结构(雨伞、遮阳伞);生活中:施工棚、集市大棚、临时住宅等;军事上:战地指挥、战地救护等;航空上:太
6、阳帆、可展式天线等。,五.开合结构,与体育事业的发展密切相关:在比较恶劣的环境条件下保护观众和运动员,实现了能在预定时间内进行预定比赛的目的;开合方式:水平移动、水平旋转、空间移动及其组合;开合时间:2025min。,六.玻璃结构,新型玻璃结构点式玻璃幕墙,省去了支撑框架,代以拉索、桁架及钢爪,玻璃的通透性大大增强,结构的抗风和抗震性能也好与普通的玻璃幕墙;玻璃结构的材料:浮法玻璃、钢化玻璃及淬火玻璃。,1.2 网架与网壳的工程应用,体育建筑机场建筑车站建筑宾馆、会堂及展览馆工业厂房 小品建筑,一.体育建筑,2008北京奥运会老山自行车馆(跨度133.06米,外挑8.238米,覆盖直径149.
7、536米;双层球面网壳,焊接球节点);天津体育中心(跨度108米,外挑13.5米,覆盖直径135米;双层球面网壳,焊接球节点);天津大学北洋游泳馆(跨度37米);哈尔滨速滑馆(跨度85米,长190米)大连金州体育场看台。,二.机场建筑,深圳机场侯机大厅;北京首都机场飞机检修库。,三.车站建筑,济南长途汽车总站客运楼;高速公路收费站、加油站。,四.宾馆、会堂及展览馆,天津科技馆(D=29米);河北科技馆(D=30米);天津自然博物馆;天津平津战役纪念馆;廊坊制陶博物馆。,五.工业厂房,南京金陵石化总厂热电厂干煤棚(跨度60米,长度73.8米,高28.8米);天津无缝钢管厂。,六.小品建筑,温州地标(高40.8米,跨度30米);广东南海观音大佛(高46米,平面35*30米)。,1.3 网架与网壳的优缺点,1.优点:受力合理,可以跨越较大的跨度;结构组成灵活,有规律;计算机辅助设计比较成熟;加工制作机械化程度高。2.缺点:节点用钢量较大,加工费较高;单层网壳属缺陷敏感性结构,计算分析较为复杂。,1.4 部分工程事故,湖南某地干煤棚(72X140米)整体倒塌(2000年4月);天津红桥地毯厂生产车间(1995年10月)。,