大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀

大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀【摘要】：結(jié)構(gòu)的發(fā)展是適應兩個要求：一個是人類本身對結(jié)構(gòu)的使用要求，另一方面降低施工費。從使用需求來說，結(jié)構(gòu)既要滿足承載能力，又要滿足耐久性和結(jié)構(gòu)的消防圍護等功能需求。大跨度空間結(jié)構(gòu)的是伴隨著人類對大體積空間的需求而產(chǎn)生和發(fā)展的?，F(xiàn)今廣泛應用的有張拉結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。它們在應用中在展示其優(yōu)勢的同時，出現(xiàn)了不少的問題。對它們本身存在的優(yōu)劣的對比與分析有利于對空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向的改善和對新型結(jié)構(gòu)的探討?！娟P鍵詞】：空間結(jié)構(gòu)；索膜結(jié)構(gòu)；空間網(wǎng)格；空間網(wǎng)架。1引言空間結(jié)構(gòu)是一種具有三維空間形體,且在荷載作用下具有三維受力特性的結(jié)構(gòu)。相對平面結(jié)構(gòu)而言,空間結(jié)構(gòu)具有受力合理,重量輕,造價低以及結(jié)構(gòu)形式多樣等優(yōu)點,因此被廣泛應用在各種建筑中,諸如體育場館、展覽館、大型商場、車站、飛機庫、工廠車間、干煤棚、倉庫等各類大、中、小跨度公共和工業(yè)建筑。現(xiàn)在常見的大跨空間結(jié)構(gòu)有索膜結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，下面對它們的利弊以及利弊產(chǎn)生的原因進行分析。大跨空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在兩個方面：1.結(jié)構(gòu)的可靠和穩(wěn)定和耐久，空間的跨度，結(jié)構(gòu)功能性需求。2造價的高低。其中造價的高低受時代發(fā)展的影響，首先，隨著物流業(yè)的發(fā)展，工業(yè)化分工程度越高造價越低。其次，材料的節(jié)約，勞動力的節(jié)約，以及工期的縮短是相互制約影響的，結(jié)構(gòu)的發(fā)展和它們在結(jié)構(gòu)花費中所占比例相關。接下來，從以上兩個方面，對索膜結(jié)構(gòu)和空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣分別進行分析。2正文2.1索膜結(jié)構(gòu)2.1.1索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)體系是在剛性或張緊的柔性邊緣構(gòu)件上，通過張拉建立預應力并獲得確定形狀。其以豐富的建筑造型和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)受力特性得到了廣大建筑師、結(jié)構(gòu)師的青睞。廣泛應用于大跨度建筑結(jié)構(gòu)及建筑小品中。索膜結(jié)構(gòu)的的主要組成是是張拉索和膜結(jié)構(gòu)的，在選用材料時，要使其物理性能可以滿足結(jié)構(gòu)的功能要求，選用徐變較小的材料做為拉鎖結(jié)構(gòu)2.1.2索膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點概括而言，索膜結(jié)構(gòu)有以下的優(yōu)點和缺點。粒從結(jié)構(gòu)的使用灌上來看使用優(yōu)點耕一是，熱它首先滿足了吹更大跨度的建超筑空間。由于霧膜結(jié)構(gòu)自重輕糟，膜建筑可以懸不需要內(nèi)部支史承肅。否其二甘膜有良好的透段光性，透光率臺為在7%羊抖～衡20%傭抱，可以充分利防用自然光，并汪且具有良好的橋阻燃性和自潔巷性。缺點朽首先是逢耐久性不好：查在材料技術還土不夠完善的現(xiàn)蠶在，餃首先玻膜結(jié)構(gòu)的耐久幸性較差，究具有張拉力學捷性能的有機材別料具有容易老經(jīng)化的特點膏。委也就是說，用拘索模淘結(jié)構(gòu)來做永久犬性的建筑有局叫限園。屬迄今我國的膜肅結(jié)構(gòu)大都采用診半永久性膜犁材幅默(志聚酯纖粥維腎+PVC曠鋸涂壟層橫)更曲建然造隸特。永久性膜及材榜悉(留玻璃纖企維猾+PT茶FE豪雁涂父層腿)于故在制作安裝時兵要求更高的技侮術水紀平您遷,瞞對國內(nèi)企業(yè)來火說尚有一定難正度義咱。雖其次，該類結(jié)殖構(gòu)的惜抗風振能力不首良率：與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)過和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相筒比，張拉結(jié)構(gòu)禽的柔性較大，從使得自振頻率燒比較低，遠是風敏感結(jié)貨構(gòu)年禿,罰研究這種結(jié)構(gòu)個在風作用下老的動力響應十倦分重永要垃能。渾，浩在風作用下局腐部膜單元的速糠度和加速度響忠應較潑大企電,奮可能對周圍流融場產(chǎn)生影悟響苗榨,磁形成明顯的流唇固耦合作襪用票喘,址導致較明顯的藥氣彈反應和可冬能的動力失穩(wěn)感現(xiàn)象擦對結(jié)構(gòu)的動力曾性能不利。煩2耽）搭從施工方面來騾看施工參施工來看松，索模結(jié)構(gòu)具典有較為明顯的漲優(yōu)勢惠。它有著裕更短的施工周血期。膜工程中笨所有加工和制毫作均可依照設快計在工廠內(nèi)完惑成，現(xiàn)場只進鉤行安裝作業(yè)。綁相比傳統(tǒng)建筑授的施工周期，晶它幾乎可以縮陪短一半。洗施工周期的縮逐短，不僅縮短叉資金回籠時間盜，還節(jié)約了勞日動力成本。抬2.2蘋漠網(wǎng)格怎結(jié)構(gòu)銜2.換2.產(chǎn)1漢網(wǎng)格結(jié)構(gòu)臣分為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)弦與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)霉網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是以蠟多根桿件按照診一定的規(guī)律組妥合而成的網(wǎng)格臥狀高次超靜定然空間桿系結(jié)構(gòu)造網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是將騾桿件沿著某個噸曲面有規(guī)律的碌布置而成的空指間結(jié)構(gòu)體系，練其受力特點與能薄殼結(jié)構(gòu)類似債，其大部分荷便載由網(wǎng)橋桿件既的軸向力承受宿。構(gòu)落網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分趣類均按網(wǎng)格組成情呈況分類，網(wǎng)架淚結(jié)構(gòu)主要有四泛大類基1愧）平面精架系語網(wǎng)架榆平面精架系是禮由平面析架發(fā)瓦展和演變過來愈的。組成這類吳網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基襯本單元是網(wǎng)片面，它是由槽一根上弦桿，稼一根斜根及二趁根豎桿組成。戴相鄰的網(wǎng)片是待通過公共的豎菜桿連接起來的客，許多網(wǎng)片的記集合便構(gòu)成整皂個網(wǎng)架。以2謊）四角錐體系偏網(wǎng)架嫁這類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)球組成的基本單按元是四角錐體雜，該四角錐體算是震由挎4鉤根弦桿，近4兄根斜桿構(gòu)成的密正四角錐體，勿即五面體冬。衫錐體可以順置貫也可以倒置，勵由這些四角錐券體排列組成網(wǎng)伐架時疤，罵還要用土弦桿號或下弦桿把相面鄰錐體頂連接榮起來。設3螞）三角錐體系訴網(wǎng)架英這類網(wǎng)架是由液三角錐組成，蘭它的基本單元濁是由專1脂根弦桿，妄3聲根斜桿所構(gòu)成念的正哪三耍-帝角錐體，即四扁面體衣。阻三角錐可以順騰置，也可以倒常置。學4肆）六角錐組成竊的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)希它的基本單元扁體是由煉6末根弦桿掙，凱6轟根斜桿構(gòu)成的雀六角錐體，即世七面體。這類變網(wǎng)架的一種主膀要形式即為六稅角錐網(wǎng)架，它努由順置的密排什六角錐體與三輔向互成岔600桃的上弦桿連接恥而盟成我，竭所形成的上，狡下弦網(wǎng)格分別相為正三角形、坡正六角形。交士于上弦節(jié)點的逼桿件數(shù)為柔12欺根秩，桂交于下弦節(jié)點晶的桿件數(shù)為嘉6調(diào)根，相對來說襖，這也是一種艦桿件數(shù)和節(jié)點伍數(shù)較多的網(wǎng)架扇。矮2.腳2.3衰怨網(wǎng)格結(jié)構(gòu)具有績較大的優(yōu)勢愛1廟）祥從結(jié)構(gòu)的使用氧上來看睛使用貝1只.懼能夠具有較大弱的跨度擇：其具有輕質(zhì)違，剛度大的特制點，因此可以躁獲得樸較大的空間跨錄度練。枝網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的疾網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在多斬維多點輸入地仰震作用漠下勒憶,顯受擬靜力位移決影響較大的區(qū)靠域均主要集中和于支座附近。勢對于柱海殼浸親,授在軟弱土場四地有楊,危需要考慮擬靜梅力位移對結(jié)構(gòu)肝的影響的跨度腰為虹100m擔材,米中軟土場地和摧中硬土場側(cè)地白放,堂在跨填度殲10淋0名～里120m摘遺之滴間事尋,始但后者略大于境前急者單懶,蒜堅硬土場殲地株柏,夜需要考慮擬靜曾力位移影響的條跨度誼為占120m等套,滅球殼規(guī)律與此救大致相同擦2諷．映動力性能與穩(wěn)偏定性較好：達網(wǎng)格結(jié)構(gòu)穴由于桿件慣由桿件按一定皂規(guī)律組歉成別過喬網(wǎng)格茅狀段塘高次超靜滾定摧挎范空間桿系煉，其靜定次數(shù)根高，因此剛度嘆大，浴整體穩(wěn)定性好繪，饞自振頻率高，袖從而可以獲得睜較好的兆抗俗風振伏性能夫。夫2漂）林從施工方面來連看塞施工威1叨．漢適合工業(yè)化生炮產(chǎn)曬：衫空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)束構(gòu)件的尺寸和扭結(jié)構(gòu)尺寸相比揪很小障,膊具有大致相同定的網(wǎng)格或單元冰,哄所以組成網(wǎng)格紗結(jié)構(gòu)的桿件和枯節(jié)點可以在工勇廠成批生喊產(chǎn)廉,屢困正好適應目前藏工業(yè)化大生產(chǎn)確的基本要構(gòu)求村,霞所以可以大幅催度地降低造價器。撈2為遺節(jié)約建筑材料罷：價它受力合吐理差,雀自重杏輕睜,朋臨與傳統(tǒng)平面鋼著屋架遺舟(始包括檀條和支紙承相鑰比鋒,停似可節(jié)近省荷20紗%藍的鋼該材掘,谷雨如采用輕型屋儲面立,獅慰鋼材可節(jié)魄省微40%,俊籍甚至可與鋼筋沉混凝土屋架所推用的鋼筋用鋼半量相比。傅缺點：結(jié)構(gòu)剛渾度較大，因而俊對支撐的承載艷能力要求較高司，在受到地面武震動所帶來的祥位移時，會產(chǎn)待生較大的結(jié)構(gòu)命內(nèi)力。3.小結(jié)：票從以上的優(yōu)缺類點不難看出，獨在索模結(jié)構(gòu)中釘，何存在的最大問竊題是耐久性，混因而索膜結(jié)構(gòu)涼適合于建造臨核時性建筑和非凈永久性建筑，鞏其次，對于抗信風振，可以通宇過減小索模結(jié)仗構(gòu)的單跨來增板加結(jié)構(gòu)的剛度趕，提高抗風振雕能力。網(wǎng)格結(jié)導構(gòu)的優(yōu)勢較為識明顯，至于結(jié)斷構(gòu)的變位引起顆較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)富力這一點，可橫以通過對材料憂抗力的增強來驕解決。4.參考文獻勇[1]警嬸劉賺博叛,榨冠劉桂寸臣諷,蝦悠馮東利蘆爹,毅等。編大跨空間網(wǎng)殼棵結(jié)構(gòu)界限跨度棒值研究變[J]謊冊。墻水利與建筑工賺程學報住,諸2007感,媽5負(畢4)折:棚104論[2]羞五羅德礎昌役童,陵梅庭玉?？臻g懸結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)葬狀與展開望喬[J]養(yǎng).達南昌高專學報師，屈2006,6朝7(6):1妨19~120辟[3]嫩預郭俊瓊。大跨兵度索膜結(jié)構(gòu)淺慮析批[J原]投四川建筑短2011,3辛1頌(災2梢)箱:114~1蒙15皂[4]層跌李國范玉。茄大跨空間結(jié)構(gòu)猶的分類及發(fā)展庭特征怖[J]魄澇。從平頂山工學美院學報