薄壳结构在工程中的应用.doc

空间结构在工程中的应用 摘要：随着科技的日新月异的发展，空间结构在工程中的应用也越来越多，占着很重要的位置。空间结构指结构构件三向受力的大跨度的，中间不放柱子，用特殊结构解决的叫做空间结构。有以下种类型：网架结构悬索结构壳体结构管桁架结构膜结构1.1 空间结构在国内外科技创新发展概况和最新发展趋势 当今国际新型空间结构发展的热点当属张拉整体结构体系、膜结构、玻璃采光顶钢网壳等轻型体系。 1.1.1 张拉体结构体系 1962年美国著名建筑大师R.B.Fuller提出张拉整体概念，并创造了Tensegrity一词。Fuller将此形象地定义为使压杆成为拉杆海洋中的孤岛。1984年美国D．H．Geiger1988年用于汉城奥运会体育场馆与击剑馆以来，世界上已建索穹项十余幢。美M．ELevyT．EJing1996年亚特兰大奥运会主场馆，平面尺寸240×192m，更是得到了世界各国的瞩目。IASS--2004大会共有20多篇与此相关的论文。主要研究开拓新的结构型式、结构体系的判定、找型分析的运动学和静力学方法、预应力模态和优化设计、温度效应分析、稳定问题、施工成形技术全过程分析等。IASS委员会执委法国R．Morro2003年出版了索穹顶的专著，认为该类体系为结构的未来；2002年日本K．KawaquchiChiba建造了一对张拉整体框架，上有薄膜屋面，用以研究温度变化对结构的影响。 1.1.2 模结构 膜结构以其造型千姿百态、施工安装快速、自重轻、透明度较好等优点受到建筑界的青睐，近十余年来在国内外得到较迅速发展。IASS--2004大会就有12位教授应大会邀请作了“膜结构在中国的发展与现状”的报告。 在世纪交接之际，在英国伦敦格林尼治半岛出现的直径365米的千年穹顶，在12根100m高的钢桅杆悬吊中更显得挺拔雄伟，夜光中甚是光彩夺目；2003年巴西在露天剧院上建造了两个不对称的柔性边界的锥形膜屋盖结构，长70m、宽50m为巴西最大的柔性边界膜结构。还有法国里昂机场候机楼，采用骨架式膜结构，投产快、使用效果良好，半年内即收回成本，甚得业主的欢迎。以及罗马体育场，白色的雕塑群与白色膜屋盖相伴，令人意气风发、耳目一新。 1.1.3 玻璃采光顶与玻璃结构 现今空间结构向透明与轻型两方向发展，很自然玻璃材料更吸引建筑师的目光。室内采光的渠道不仅是从门窗和玻璃幕墙，现已进一步发展到在大跨房屋上采用玻璃采光顶。有关玻璃的应用分为两类，一是玻璃作为非承重构件的屋面、幕墙等，另一是玻璃直接用作承重结构材料。当今主要是作为覆盖材料有了较多的应用，有关其结构支撑体系有不少问题正在研究。 1998年建成的德国柏林DZ银行以其大曲率的玻璃采光顶而闻名。值得重点提及的是随团重点考察的正在施工的意大利米兰新博览会工程，被称为目前欧洲规模最大和建造最快的建筑。整个博览会工程占地120公顷，建筑面积53万平方米，施工周期仅30个月。共8个展览馆，6个单层(240×160m)、2个双层(240×120m)。端部飘扬着高39m的海洋波帆，展览馆中央通道上为1200×32m的波浪帆。整个工程如乘风波浪、汹涌澎湃、雄伟壮观，显示了玻璃采光顶钢网壳空间结构的风采；2002年建成的柏林LehrterBahnhof铁路车站，也引人注意。玻璃作为结构材料问题已有少量研究探索。1998年曾作过玻璃拱，现有德国L¨Blandini，W．Sobek8．5m10mm,是成功的尝试。有关其材料力学特性、节点、支座等系列问题尚有待于研究，前景如何尚无定论。 1.2空间结构的应用对社会发展的作用 空间结构建筑的发展推动了社会的发展，它大大地改变了人们的生活场所，为人们的生活带来了很大的改变，是我们不可或缺的一部分。 2、空间结构的研究内容 2.1具体研究开发内容和要重点解决的关键技术问题 当今国际空间结构科研的焦点当属抗震分析及动力稳定性、结构控制、抗风设计、结构损伤识别。以上四方面均属于大跨空间科技前沿课题，为国外关注的焦点与难点。 2.1.1 抗麓分析硬动力稳定性 弹性阶段抗震分析：有关抗震分析现研究较多的是多维地震输入、动力分析中结构阻尼的取值、上部结构与支承体系共同工作等问题。日本建筑学会于2003年专门组织了结构阻尼比评定委员会，对205幢多高层建筑进行阻尼比实测，其中钢结构137栋，钢与混凝土组合结构43栋，混凝土结构25栋，系统分析了个各参数影响，给出了阻尼比简化计算公式。虽然没有包括大跨结构，但钢结构的结果可以参考。日本Y．Taniguchi用1．8X2．1mT．Kumaqai 弹塑性性能及动力稳定性：对于结构的弹塑性性能及动力稳定性等集中在强震作用下弹塑性响应及动力稳定性。在强烈地震作用下，大跨空间结构的弹塑性分析现处于初始研究阶段。主要研究弹塑性分析方法、内力位移响应规律