我国空间钢结构发展中的新技术、新结构

本文阐述了我国空间钢结构——空间网格结构发展应用中的基本情况.文中重点评述了空间网格结构发展与开拓中一些新技术、新结构,诸如大跨度、大面积网格结构、组合网架、组合网壳、三层网架结构、局部双层(单层)网壳结构、预应力网格结构、斜拉网格结构、特种网格结构、新型节点、理论研究与应用研究等等,最后本文展望了21世纪的空间钢结构.     

我国空间钢结构技术的发展

阐述我国空间钢结构——空间网格结构发展应用中的基本情况。重点评述空间网格结构发展与开拓中一些新技术、新结构，诸如大跨度、大面积网格结构、组合网架、组合网壳、３层网架结构、局部双层（单层）网壳结构、预应力网格结构、斜拉网格结构、特种网格结构、新型节点等，展望了２１世纪的空间钢结构。     

行业信息

<正>大跨度空间钢结构催生技术创新随着建筑理念的不断更新,出现了许多新型结构。大跨度空间钢结构主要有网架结构、悬索结构和网壳结构等,用作体育馆、展览馆、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。建筑的美学要求和功能多样化引发了施工技术的变革。这种变革催生了新的施工技术。钢构件的制造技术、曲线滑移、非对称整体提升等施工技术,使建筑业超越传统、向更高水平迈进。     

大跨度空间钢结构催生技术创新

随着建筑理念的不断更新，出现了许多新型结构。大跨度空间钢结构主要有网架结构、悬索结构和网壳结构等，用作体育馆、展览馆、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。建筑的美学要求和功能多样化引发了施工技术的变革。这种变革催生了新的施工技术。     

拉索预应力空间网格结构在我国的研究和应用

拉索预应力空间网格结构由钢索和空间网格结构组成 ,空间网格结构包括网架、网壳、组合网架及组合网壳等结构 ,通过张拉钢索对空间网格结构施加预应力 ,钢索和空间网格结构形成自相平衡体系 ,而不需要其他构件承受钢索的拉力。对空间网格结构施加预应力可改善空间网格结构受力状态 ,降低结构内力峰值 ,增大结构刚度 ,提高结构承载力 ,预应力使杆件反复受力 ,充分发挥材料的强度 ,从而降低了结构耗钢量 ,节省了造价。对网壳及组合网壳结构 ,还可减小支座的水平推力 ,甚至不产生水平推力 ,在竖向荷载作用下 ,支座只有竖向反力 ,改善了网壳及组…     

超高空大跨度空间网架结构施工技术

本文通过海南海控国际广场项目顶部的空间网架结构屋架施工实践,阐述了钢结构施工过程中超高空大跨度空间复杂结构的施工技术难题。本文总结的施工技术可为大跨度、超高空的网架结构无支撑安装提供有工程实际意义的参考。     

单层网壳结构支撑提升安全技术

介绍了于家堡高铁客站网架结构提升支撑准备工作,阐述了网架结构预提升测试与正式提升的技术要点,并给出了网架结构的变形监控措施,解决了大跨度单层网壳钢结构安装的技术难题。     

大跨度拱支网壳结构的弹塑性分析理论及程序编制

拱支网壳结构体系是在综合了网壳(网架)及拱结构等优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式。本文根据所确定的结构分析模型,结合现有理论,建立了大跨度拱支网壳结构的弹塑性分析理论,并编制相应的结构分析程序。算例分析表明该理论及程序是正确有效的     

大跨度钢结构施工的质量控制探讨

近年来我国多项重点建设项目工程中出现较多大跨度空间结构,包括传统的网架结构、网壳结构、预应力网格结构、鸟巢形网架结构(08年奥运国家体育场-鸟巢)、多面体立面网架结构(08年奥运国家游泳中心-水立方)、巨型桁架悬吊结构(广东省博物馆新馆-盛满珍宝的容器)等结构都相继问世,并随着时代进步不断创新,得到了明显发展,大跨度空间钢结构施工技术的新特点,给大跨度空间钢结构施工带来了机遇与挑战,促进了施工技术的革新,推动了我国此类大跨度空间结构形式的应用和推广,使我国的城市建筑水平上了一个新的合阶.     

空间钢结构在高速公路收费站设计中的选型研究

由于高速公路收费站在城市建筑中的特殊地位及其对结构形式的特殊需求,大跨度钢结构越来越得到广泛的应用.文章讨论了几种收费站中经常采用的结构形式,并结合具体的工程实例,对平板网架结构和双层柱面网壳结构在高速公路收费站中的选型进行了较深入的研究.研究表明,在能够满足承载力和使用要求的情况下,应优先选用正放抽空四角锥网架;在结构跨度较大时,应优先选用正放四角锥柱面网壳.     

Application and development of modern long-span space structures in China

Modern long-span space structures, developed during the 1970s and 1980s, are light and effective structures based on new technologies and light-weight high-strength materials, such as membranes and steel cables. These structures include air-supported membrane structures, cable-membrane structures, cable truss structures, beam string structures, suspen-domes, cable domes, composite structures of cable dome and single-layer lattice shell, Tensairity structures and so forth. For the premodern space structures widely used since the mid-twentieth century (such as thin shells, space trusses, lattice shells and ordinary cable structures), new space structures have been developed by the combination of different structural forms and materials. The application of prestressing technology and the innovation of structural concepts and configurations are also associated with modern space structures, including composite space trusses, open-web grid structures, polyhedron space frame structures, partial double-layer lattice shells, cable-stayed grid structures, tree-type structures, prestressed segmental steel structures and so forth. This paper provides a review of the structural characteristics and practical applications in China of modern rigid space structures, modern flexible space structures and modern rigid-flexible combined space structures.     

预应力大跨度空间钢结构的应用与展望

本文主要阐述了我国预应力大跨度空间钢结构应用与发展的基本情况。这些顶应力空间钢结构包括有预应力网络结构、斜拉网络结构、张弦梁结构、弓式预应力钢结构等。最后,本文展望了新世纪的预应力空间结构。     

圆柱面杆系巨型网格结构的计算方法与优化分析

圆柱面杆系巨型网格结构由主体结构与子结构两级组成：主体结构为由组合杆构成的大网格结构,子结构为普通网架结构,布置于主体结构的大网格中。文中就其子结构的布置、组合杆的计算、结构整体优化计算方法进行了分析,并对几种巨型结构形式与普通双层网壳就用钢量方面进行了对比分析,提出了巨型网格结构的实用跨度范围。     

单层预应力网格钢结构稳定性研究

某单层预应力网格幕墙钢结构由形似花瓣的5个独立的外加预应力索网的椭球形单层网格杆系结构组成，每根竖杆均为一通长连续构件，而横杆则与竖杆铰接，形成一组特殊的单层网壳结构。钢网壳内侧通过连杆铰支于内部混凝土结构上，外侧为预应力索网。此网格结构并非作为屋盖水平放置。而是作为玻璃幕墙的支承结构垂直放置，其连接与支承方式均不同于常规的单层网壳。本文深入探讨这类型特殊网壳的稳定性态和特征，对类型该结构的线性稳定，完善结构非线性稳定，有初始缺陷结构非线性稳定和弹塑性稳定进行分析，得出几点有益的结论，为该类型网壳结构的设计提供数据资料和依据。     

柱面拱支网壳静力性能分析

拱支网壳结构体系是在综合了网壳(网架)及拱结构的优点的基础上,构思出的一种新型大跨度空间杂交结构形式。通过与一般柱面单层网壳结构的对比,对不同矢跨比的单层柱面拱支网壳结构考虑不同拱肋配置下的静力性能,特别是结构极限承载能力及对初始几何缺陷的敏感性进行了分析比较。介绍了几个采用单层柱面网壳结构作为屋面结构的工程实例及其采用拱肋加强后的实际效率。理论分析结果及工程应用表明,在拱结构的帮助下,柱面单层拱支网壳结构的静力性能得到了明显的改善。     

黄山体育馆屋盖网壳静动力分析

空间网壳跨度大、空间造型多样，往往属动力敏感性结构．本通过黄山体育馆屋盖网壳的静动力分析，分析了该类型网壳的受力特点．在地震作用分析中采用了地震反应谱方法，并与静力作用进行了比较．在风振响应分析中，考虑了前12阶振型，分析了各阶振型对脉动风力的贡献．并分析了脉动风力相对静风力的影响比例，对各风向的作用进行了分析．本工程位于低烈度区，相对地震作用而言，风作用更为显．本为将来类似工程提供了一些可借鉴的资料．     

Ant colony optimisation of spatial steel structures under static and earthquake loading

Optimisation is the process of trying to find out the best possible solution to any problem satisfying constraints. Soft computing is the class of methods which have been inspired by the biological computational methods and nature's problem-solving strategies. Currently, these methods include neural networks, evolutionary computational models such as genetic algorithms, random cost and linguistic models such as fuzzy logic. Ant colony optimisation (ACO) is one such method applied for large engineering combinatorial optimisation problems. A design procedure utilising an ACO technique is developed for discrete optimisation of reticulated steel space trusses. The ACO algorithm is motivated by the analogy with natural phenomena, in particular the ability of a colony of ants to ‘optimise’ their collective endeavours. In this paper, the computational implementation of ACO is presented in a structural design context. The objective function considered is the total weight/cost of the structure subjected to material and performance constraints in the form of stress and deflection limits. In the case of reticulated space trusses, the design variables are the cross-sectional areas of members belonging to various groups. The objective function and constraints are obtained by using structural analysis package FEAST (Anonymous, 1995. FEAST user manual. Trivandrum, India: SEG, SDS Group, ISRO, VSSC) in case of structures subjected to static loading and SAP90 (Anonymous, 1990. SAP90, ETABS, SAFE – computer software for structural and earthquake engineering. Berkeley, CA: Computers and Structures) for earthquake loading for reticulated steel space trusses. The numerical examples presented demonstrate the computational advantage of the ACO for large-scale optimisation problems.     

网壳结构强震失效机理关键理论问题

随着大跨度网壳结构近些年在重大工程中的大量应用,其在强震下的失效机理这一基础理论问题也逐渐突出,为空间结构学者所关注。为此,总结了近些年在网壳结构强震失效机理领域的一些研究进展,介绍适用于网壳结构强震失效机理研究的基于多重响应的荷载域时程分析方法,阐述网壳结构在强震下的两类失效模式及其失效机理。在此基础上,对在网壳结构强震失效机理分析中的三个重要效应,即材料损伤累积效应、地震动空间变化性效应、下部支承结构影响,分别进行讨论及总结。