现代大跨空间结构在中国的应用与发展

现代大跨空间结构大致是在二十世纪七、八十年代左右,基于采用轻质高强的膜材、钢索、钢棒,应用新技术而发展起来的轻盈、高效的结构体系,诸如气承式充气膜结构、索膜结构、索桁结构、张弦梁结构、弦支网壳结构、索穹顶结构、索穹顶—网壳组合结构、张弦气肋梁结构等.另一方面,对于二十世纪中叶获得大量应用的近代空间结构,如薄壳结构、网架结构、网壳结构、一般悬索结构等,通过采用多种结构形式和建筑材料的组合、预应力技术、结构概念和形体的创新,从而提出并得到工程实践应用的新颖空间结构体系也可认为是现代空间结构,诸如组合网架结构、空腹网架(壳)结构、多面体空间刚架结构、局部双层网壳结构、斜拉网架(壳)结构、树状结构、预应力装配弓式结构等.本文按空间结构单元组成分类为序,分别对现代刚性空间结构、现代柔性空间结构、现代刚柔性组合空间结构的特点及在中国的应用与发展作了综述.     

整体张拉及杂交结构体系的特点与应用

重点介绍了空间结构近几年出现的若干新结构形式以及它们的构成和受力特点、主要设计问题及设计理论;这些新结构涉及到:索穹顶结构、弦支穹顶结构及巨型网格弦支穹顶结构、张弦梁(拱)及张弦桁架结构、悬吊索系及斜拉结构、车辐结构及索拱结构等。     

中国空间网格结构三十年的发展

简要回顾了中国空间结构三十年来的发展历程,侧重对近十年来我国空间结构特别是空间网格结构(网架、网壳以及一些新型网格结构如张弦梁(单向、双向)、弦支穹顶及索穹顶等结构)的发展及应用予以总结,并对空间网格发展中存在的问题和今后的发展方向进行了阐述。     

大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用——大跨空间钢结构预应力施工成套技术

大跨空间预应力钢结构形式多样,力学特性差异大,相应的施工分析和施工方法等差异也很大.本文结合张弦结构、斜拉结构、弦支穹顶和索穹顶等典型结构形式,介绍了各种结构形式的主要施工技术.并以索穹顶结构为例,介绍了张力结构的创新施工技术和创新施工分析方法.通过大量工程实践,对这些技术不断总结、提高和完善,集成了大跨空间钢结构预应力施工成套技术.     

奥运羽毛球馆张弦穹顶基于整体稳定的优化设计

以2008年奥运会羽毛球比赛馆张弦穹顶结构为例,对张弦穹顶和单层网壳进行了内力、节点位移、特征值屈曲和非线性屈曲的荷载位移平衡路径的跟踪分析,阐述了张弦穹顶结构的优越性。对联方型、肋环型、肋环斜杆型张弦穹顶的分析比较表明,联方型网格经济合理,更适用于张弦穹顶结构。分析了网格密度、矢跨比、撑杆长度、初始缺陷、钢索预应力等设计参数的影响,得到了具有工程实用意义的结论。分别以网壳杆件内力和节点位移为目标函数编制了优化程序,研究了钢索合理预应力度的确定方法。     

基于荷载试验的张弦梁人行桥结构性能分析

张弦梁结构具有传力明确、承载能力高、结构稳定性强、造型美观及便于施工等特点,被广泛应用于大跨空间结构。以某大跨张弦梁人行桥为工程背景,通过对该人行桥进行了现场静动载试验,结合有限元空间模型理论分析,评价了该桥的结构性能,可为同类人行桥竣工验收提供参考。     

一种新型大跨空间结构--张拉整体索穹顶

介绍了一种新型大跨空间结构———张拉整体索穹顶结构的发展和应用 ,并对其建筑特点作了分析。     

张弦梁结构的有限元分析

本介绍了新型大跨空间结构——张弦梁结构，并提出用线性及几何非线性混合单元有限元法分析张弦梁结构的方案，通过计算分析表明了本方案的正确性及合理性，本的工作为张弦梁结构的实际应用提供参考。     

浅谈日本大跨木穹顶设计

追溯穹顶与木构建筑在日本的历史与发展,分析了建造大跨木穹顶的技术支持因素,即集成材作为大跨木穹顶的结构用材,有效结构形式为大跨木穹顶结构提供保障,大跨木穹顶的复合节点形式。最后分析了日本建造木穹顶的生态节能性。     

索拉穹顶结构动力特性分析

索拉穹顶是一种新型大跨空间结构,比较了索拉穹顶和普通穹顶的自振频率及其对应的振型且较详细地讨论了这种新型结构的动力特性。然后,计算了各种参数(长跨比、矢跨比、索截面、索初始预应力、钢杆件截面)对索拉穹顶动力特性的影响。计算结果显示:索拉穹顶的动力特性优于普通穹顶;索拉穹顶的自振频率随矢跨比的增大,先增大后减小,随钢杆件截面、索截面的增大而增大;索的初始预应力对索拉穹顶的动力特性影响很大。     

张弦穹顶的静力分析

介绍了张弦穹顶结构体系的构成,对张弦穹顶模型进行了线性和非线性有限元静力分析,并通过与单层球面网壳结构的对比,得出了有益的结论,研究了结构性能的影响因素,表明了张弦穹顶能更有效、更经济地跨越较大的跨度,应用前景广阔.     

大跨张弦梁结构及施工方法探讨

张弦梁结构是近年来大跨空间结构领域兴起的一种新的结构类型,以其结构受力合理,跨越能力大且建筑造型优美受到越来越多的关注。文章就张弦梁结构的一些概念问题和基本的施工方法结合国内已有研究成果和施工经验作一些初步探讨,以促进此类结构在工程中的合理应用。     

新型脊杆环撑索穹顶结构静力性能分析

索穹顶结构是一种结构效率极高的大跨预应力空间结构,适用于体育馆、展览会馆等大跨度场馆的屋盖结构.为解决传统索穹顶结构脊索易发生松弛、斜索数量多等不足,丰富索穹顶结构方案,提出一种新型预应力空间结构——脊杆环撑索穹顶结构,具有无脊索松弛现象、承载能力提高、斜索数量少等优点.建立了脊杆环撑索穹顶的有限元模型,进行静力分析,研究结构在满跨、半跨均布活荷载的组合工况下弹性阶段的受力特点.进一步进行参数分析,探讨了结构基本参数对脊杆环撑索穹顶的杆件内力、节点位移及失效荷载的影响规律.分析结果表明,脊杆环撑索穹顶具有良好的静力性能,避免了脊索易松弛退出工作的缺点,结构整体刚度大于传统索穹顶,施工难度降低.结合初始预应力、矢跨比、斜索与水平夹角、构件截面及总截面面积等结构参数的影响规律,给出结构设计建议,为脊杆环撑索穹顶结构的工程应用提供依据.     

脉动风作用下某采光顶大跨张弦梁结构施工过程分析

作为一种半刚性大跨空间结构,分析和总结了张弦梁结构的特点和常见施工方法。以实际工程的采光顶大跨张弦梁结构为研究背景,运用有限元软件开展了找形分析以及非线性静/动力分析,深入研究了脉动风作用下单榀张弦梁全施工过程中的结构受力状态。数值模拟结果分析了结构设计的合理性,确定了施工方案的有效性和安全性,为施工质量和安全的全过程监控提供参考和依据。     

张弦穹顶结构非线性稳定分析

在张弦穹顶结构静力计算的基础上,根据几何非线性以及材料非线性,对张弦穹顶的非线性稳定进行了深入系统的分析,包括结构参数对屈曲承载力的影响,并与相应的单层网壳结构进行了比较;采用弧长法对张弦穹顶结构荷载-位移全过程的平衡路径进行跟踪。分析结果可供实际工程参考。     

基于多参数的张弦梁结构稳定性分析

张弦梁结构是大跨空间结构中的一种,由于具有优良的受力特性,张弦梁结构已在我国大型工程中得到应用,但对这种结构的设计和施工过程的理论研究还不够完善。对张弦梁结构设计和施工过程中的若干问题进行较为深入的理论研究,分析张弦梁(桁架)结构在使用阶段的静力性能,重点讨论在常见的最不利工况组合下,初始预应力幅值、矢高比与垂跨比、拱截面惯性矩(桁架截面高度)和撑杆间距及数目等参数对张弦梁结构静力性能的影响,得出一些实用性的结论供设计和施工参考。     

弦支穹顶结构体系及其结构特性分析

弦支穹顶结构体系是在单层网壳和张拉整体的基础上发展起来的一种新型空间结构。概述了弦支穹顶结构产生的背景和结构原理 ,归纳了弦支穹顶结构体系的研究现状 ,分析了预应力和矢跨比的影响。同时介绍了弦支穹顶在国内外工程实践中的应用 ,并提出了需要深入研究的一些关键课题     

会讯

<正>第十二届全国现代结构工程学术研讨会暨第二届全国索结构技术交流会于2012年7月21日在北京召开。会议的主要内容包括:索结构和预应力钢结构,各省市新建或已建的大型体育场馆、会展中心、大型机库、机场航站楼以及车站枢纽等,钢结构设计及新型结构研究成果,新型空间结构体系(索穹顶、弦支穹顶、张弦梁及张弦桁架、开合结构、玻璃结构及各种复合结     

专业小知识

1.预应力空间钢结构：是国内外现代大型公用建筑物中广泛采用的一种屋盖承重结构型式。它是在三维结构中引入预应力而形成的新结构体系,其中,又分传统型和创新型两大类。前者如预应力平板网架、预应力网壳,后者如张弦穹顶、索穹顶等。由于这类结构具有空间结构的科学性,又有预应力钢结构的优越性,所以成为工程结构学科中的现代优秀承重体系。     

专业小知识

预应力空间钢结构:是国内外现代大型公用建筑物中广泛采用的一种屋盖承重结构型式。它是在三维结构中引入预应力而形成的新结构体系,其中,又分传统型和创新型两大类。前者如预应力平板网架、预应力网壳,后者如张弦穹顶、索穹顶等。由于这类结构具有空间结构的科学性,又有预应力钢结构的优越性,所以成为工程结构学科中的现代优秀承重体系。