空間鋼結(jié)構(gòu)的概念與應(yīng)用二

ModernSpatialStructures大跨空間鋼結(jié)構(gòu)山東科技大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)研究所王來第一章現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)概論一、鋼結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用二、空間鋼結(jié)構(gòu)的概念三、現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的型式和應(yīng)用

1網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)架和網(wǎng)殼（SpatialGridStructures）2張拉整體結(jié)構(gòu)（TensegrityStructures）3膜結(jié)構(gòu)（MembraneStructures）4開合結(jié)構(gòu)（RetractableStructures）5折疊結(jié)構(gòu)（DeployableStructures）6玻璃結(jié)構(gòu)（GlassifiedStructures）7其他的結(jié)構(gòu)型式（OthertypesofStructures）輕質(zhì)——材料的質(zhì)量密度與強(qiáng)度的比值小Q235鋼C30混凝土另外：航天材料、軍事材料等（1）輕質(zhì)高強(qiáng)Q235鋼

密度：7850kg/m3強(qiáng)度：235N/mm2

C30混凝土

密度：2450kg/m3強(qiáng)度：14.3N/mm2

一.鋼結(jié)構(gòu)的特點和應(yīng)用1.鋼結(jié)構(gòu)的特點（2）塑性、韌性好塑性和韌性是概念上完全不同的兩個物理量塑性——承受靜力荷載時，材料吸收變形能的能力。塑性好，會使結(jié)構(gòu)一般情況下不會由于偶然超載而突然斷裂，給人以安全保證

韌性——承受動力荷載時，材料吸收能量的多少。韌性好，說明材料具有良好的動力工作性能。（3）材質(zhì)均勻，性能穩(wěn)定，符合力學(xué)假定（4）制作簡便，施工工期短（5）密閉性好，具有可焊性：容器、管道、閘門（6）耐腐蝕性差：防腐防銹措施（7）耐熱不耐火100℃以內(nèi)，強(qiáng)度無影響150℃以上，必須進(jìn)行遮擋處理600℃左右，鋼材進(jìn)入塑性，無承載能力措施：防火涂料、防火漆、外包混凝土（8）低溫冷脆鋼結(jié)構(gòu)在低溫和其他條件下，可能發(fā)生脆性斷裂，這應(yīng)引起設(shè)計者的特別注意。1.2鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍（1）重：重工業(yè)廠房（2）大：大跨度結(jié)構(gòu)（3）高：高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)（4）動：受動荷載作用的結(jié)構(gòu)（5）輕：荷載較小的輕鋼結(jié)構(gòu)（6）拆：可拆裝的結(jié)構(gòu)二、空間結(jié)構(gòu)的概念1、空間結(jié)構(gòu)的概念空間結(jié)構(gòu)：凡是建筑結(jié)構(gòu)的形體成三維空間狀并具有三維受力特性、呈立體工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)稱為空間結(jié)構(gòu)。

與平面結(jié)構(gòu)的區(qū)別

2、空間結(jié)構(gòu)的歷史與發(fā)展

自然界起源：如蛋殼、肥皂泡、蜘蛛網(wǎng)、蜂窩等空間結(jié)構(gòu)的建筑美觀性空間結(jié)構(gòu)的材料空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平已成為一個國家建筑技術(shù)水平的標(biāo)志3、空間結(jié)構(gòu)的分類(1)剛性空間結(jié)構(gòu)：薄壁空間結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)和殼結(jié)構(gòu)等。(2)柔性空間結(jié)構(gòu):懸索結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)和薄膜結(jié)構(gòu)等。(3)雜交空間結(jié)構(gòu):拉索預(yù)應(yīng)力空間網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)、斜拉空間網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)、索——桁結(jié)構(gòu)和懸索空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等。1、空間結(jié)構(gòu)的基本特征

三、空間結(jié)構(gòu)技術(shù)與應(yīng)用（1）空間結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)前的空間結(jié)構(gòu)型式，許多是繼承了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，比如：懸索結(jié)構(gòu)——公元前200多年，漢朝，鐵鏈懸橋；膜結(jié)構(gòu)——古時的牧民和軍隊使用的牛皮或布等制作的帳篷；開合結(jié)構(gòu)——公元82年的古羅馬大劇場就有雛形；網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)——1893年就已建造，之后得到發(fā)展；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)——從1944年已經(jīng)開始發(fā)展；（2）建筑與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一空間鋼結(jié)構(gòu)是建筑與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，是建筑與結(jié)構(gòu)協(xié)同發(fā)展的典型——空間結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)學(xué)。幾個例子。濟(jì)州體育場首都機(jī)場擴(kuò)建工程

國家體育場

國家體育場總占地面積21公頃，建筑面積

258,000m2。平面為橢圓形,長軸340m,短軸292m。屋蓋中間設(shè)開口。“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)總重4.2萬噸。水立方游泳館新建南通體育館

南通體育場國內(nèi)第一個大型體育場的開閉頂工程。它結(jié)構(gòu)新穎，造型獨特。鋼結(jié)構(gòu)部分由主拱桁架、副拱桁架、斜拱及內(nèi)環(huán)拱組成，屋蓋部分還有固定網(wǎng)殼和活動網(wǎng)殼。其中主拱桁架最大跨度262，矢高55.4m，結(jié)構(gòu)形式非常復(fù)雜，安裝難度國內(nèi)罕見。

（3）結(jié)構(gòu)型式豐富多樣，適應(yīng)各種跨度，結(jié)構(gòu)的效率高，自重輕（4）制作與安裝技術(shù)先進(jìn)、工藝簡單日本：川口衛(wèi)攀達(dá)穹頂（PandaDome）攀達(dá)穹頂體系施工工程2、現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的幾種形式和應(yīng)用

2.1空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)螺栓球節(jié)點焊接雪球節(jié)被點螺栓恐球網(wǎng)塑架桿謝件(1屠)見網(wǎng)架文結(jié)構(gòu)弄（平捉板網(wǎng)化格結(jié)法構(gòu)）網(wǎng)架結(jié)竟構(gòu)是一秩種空間退桿系結(jié)維構(gòu)，受岔力桿件仙通過結(jié)始點有機(jī)戴的結(jié)合摟起來。結(jié)點崖一般花設(shè)計陪成鉸指接，遷桿件刃主要艘承受漲軸力淹作用妹。由于予結(jié)構(gòu)什組合始有規(guī)惠律，褲大量陷的桿修和結(jié)含點的防形狀籮、尺刮寸相甘同，昨便于惰工廠息化生秀產(chǎn)，捎便于納工地范安裝鋼。網(wǎng)架傭結(jié)構(gòu)閣一般休是高夜次超芒靜定得結(jié)構(gòu)核，具戲有較賠高的洪安全角儲備購，能行較好朝的承眨受集權(quán)中荷黎載、借動力籍荷載糞和非秘對稱膽荷載屢，抗誦震性競能好烈。網(wǎng)架速結(jié)構(gòu)季能適安應(yīng)不專同跨降度、箏不同閥支撐興條件守的公果共建討筑和濟(jì)工廠司廠房腳的要亮求，罩也能婆適應(yīng)鏡不同頌建筑維平面拘及其醋組合。大型公尖共建筑桑、工業(yè)慨廠房、廉大型機(jī)孟庫、特酬種結(jié)構(gòu)鄭、裝飾底網(wǎng)架、造擴(kuò)建增眨層等不役同領(lǐng)域銷。19寺81年5月我國宰頒布了《網(wǎng)架蹤蝶結(jié)構(gòu)粱設(shè)計民與施虎工規(guī)斷定》（JGJ賴7—8喉0）。網(wǎng)架結(jié)壁構(gòu)工程撲應(yīng)用：轉(zhuǎn)大型廠退房體育設(shè)邁施公路收蜻費(fèi)站首都機(jī)祝場亞洲雀最大A坑380刷機(jī)庫凈跨爺35薪0.慎8米狼，進(jìn)隆深1駛10喜米，謀下弦最高度筋30嘩米，斯可同崗時容越納6效架以念空客武A3壺80黃和波殺音7票47治為代權(quán)表的稈寬體而客機(jī)剪及4柳架以坑波音罷73掛7為樣代表最的窄掏體客賠機(jī)，眼是目閃前全骨球不崗多的軍能夠藍(lán)容納總空客避A3棍80置的機(jī)丘庫之守一，百也是目前亞鋸洲最大蠅的飛機(jī)辭維修庫飄。(2)鏡網(wǎng)殼攻結(jié)構(gòu)（央曲面網(wǎng)量格結(jié)構(gòu)貌）網(wǎng)殼結(jié)叮構(gòu)是一桑種空間屋桿系結(jié)降構(gòu)，受始力桿件焦通過結(jié)飄點有機(jī)鏟的結(jié)合菌起來。網(wǎng)殼結(jié)預(yù)構(gòu)則是娘主要承私受薄膜其內(nèi)力的畜殼體，合主要以忘其合理漢的形體歷來抵抗弱外荷載隆的作用祥。網(wǎng)殼極結(jié)構(gòu)雁一般川是高緞次超舅靜定洽結(jié)構(gòu)共，具幕有較董高的翻安全泉儲備混，能苦較好濕的承允受集陶中荷跡載、奶動力嚷荷載皮和非氣對稱如荷載睛，抗斃震性堵能好秧。同等樸條件液特別粘是大賞跨度脆條件回下，煩網(wǎng)殼抖要比霧網(wǎng)架清節(jié)省鉤不少走鋼材芬。網(wǎng)殼結(jié)批構(gòu)外形穗美觀，輪富于表隆現(xiàn)，充漸滿變化條，改善塞、豐富攜了人們叔的居住然環(huán)境。200撤3年我夫國頒布飯了《懸網(wǎng)殼結(jié)螺構(gòu)技術(shù)盯規(guī)程》稼（JG紙J61內(nèi)-20經(jīng)03）碗?？臻g割結(jié)構(gòu)天津體爬育中心哪體育館198潮9年屆中原化退肥廠散旨裝庫199屠5年藍(lán)黑龍江察速滑館國家向大劇銅院位于伙北京居人民軌大會適堂西希側(cè)，雹西長志安街硬以南歌，總彎占地粱面積盛近1挽2公樣頃，桐總建番筑面情積近怎15列萬平個方米魚，總屈投資蜘30淘億元鹽。該工程度外部圍所護(hù)結(jié)構(gòu)叨為鋼結(jié)董構(gòu)網(wǎng)殼煉，是半他橢圓球磨形，東霉西長軸與212干.2m中，南北姨短軸1殺43.乏64m駐，總高過度46斗.28京5。某干唉煤棚惡工程21押m短估程線找網(wǎng)殼巨蛋且網(wǎng)殼途結(jié)構(gòu)盾.懂鎮(zhèn)江努巨蛋馳又稱巷“神室州第埋一蛋奸”，奇是高壞48蜘米、紗直徑浙38咳米、治斜度稀23鐮.5飄度的尤巨型奧不銹險鋼網(wǎng)均殼結(jié)砌構(gòu)。2.2解懸索飼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)豆構(gòu)利用教鋼材良蕩好的受段拉性能饞，用高島強(qiáng)鋼絲廢做拉索許，加上草高強(qiáng)的餡邊緣構(gòu)城件以及床下部的急支承構(gòu)游件，使艘得結(jié)構(gòu)礦自重極乒大的減睡小，而譯跨度大系大地增燦加，除翼了穩(wěn)定毫性較差嫂外，是壩比較理漫想的大金跨屋蓋睬形式。擦對于建酷筑而言脂，由于恩拉索顯姜示出柔裙韌的狀尊態(tài)，使敢得結(jié)構(gòu)引形式輕恢巧且富菊有動感欲，也充昌分顯示陡了結(jié)構(gòu)淹的特征伏和結(jié)構(gòu)揪的美學(xué)奪。屋蓋果用懸器索結(jié)云構(gòu)的廈冰球括館懸索糧結(jié)構(gòu)拆屋面客覆蓋格的世森博會蒼展廳2.特3匪張拉谷整體線結(jié)構(gòu)夕(t薄en渠se撫gr斧it誰y)概念毛是由貍美國隆著名食建筑刪師富喜勒（孝R.冰B質(zhì).嚴(yán)Fu繞ll設(shè)er億）提陣出來橡的，覽它是介“張桂拉”嚷（T攤en抹si球le翠）和謊“整肺體”踏（I仇nt成eg悶ri抱ty象）的亮縮合族。這一恥概念道的產(chǎn)度生受增到大額自然蒙的啟睡發(fā)。蒸富勒霞認(rèn)為諒宇宙慰的運(yùn)主行是幟按照呆張拉膨整體赤的原恢理進(jìn)君行，縮慧即萬修有引慌力是繩一平姑衡的股張力滴網(wǎng)，晶而各潑個星巖球是職這張壺網(wǎng)中譽(yù)的一符個個碧孤立言的點醬。按照這添個思想濾，張拉野整體結(jié)廉構(gòu)可定婚義為一航組不連舞續(xù)的受求壓構(gòu)件那與一套亦連續(xù)的泄受拉單驚元組成堡的自支蒜撐、自束應(yīng)力的菌空間網(wǎng)畫格結(jié)構(gòu)浩。由于張幕拉整體墨結(jié)構(gòu)固代有的符用合自然發(fā)規(guī)律的祝特點，癢最大限綱度地利芝用了材桿料和截賺面的特仍性，因盼此可以買用盡量詳少的鋼顛材建造興超大跨熟度的建扒筑。2.泉4窯膜結(jié)待構(gòu)（Me胃mbr襲ane愿St補(bǔ)ruc廁tur邪e）膜結(jié)敗構(gòu)是魚20啞世紀(jì)踢中期同發(fā)展護(hù)起來茫的一賤種新弊型建網(wǎng)筑結(jié)蓬構(gòu)形評式，昂是由斥多種船高強(qiáng)伙薄膜釋材料爹及加謙強(qiáng)構(gòu)查件（牌鋼架詳、鋼沾柱或蛙鋼索港）通違過一從定方倚式使殿其內(nèi)倉部產(chǎn)鞋生一代定的根預(yù)張悟應(yīng)力輛以形短成一毀種作喜為覆章蓋結(jié)咱構(gòu)的物空間遭形狀繞，并芒能承萌受一綁定的牌外荷淹載作程用的左一種扣空間廊結(jié)構(gòu)縣型式啟。膜結(jié)宵構(gòu)可睡分為額兩大情類：張拉膜輸結(jié)構(gòu)充氣部膜結(jié)塘構(gòu)青島音紅樂廣場寄的膜結(jié)細(xì)構(gòu)英國津倫敦驅(qū)千年僚穹頂熱（D啄=3晚20繼m）日本北約九州穴聞生穹頂日本北夕九州穴毛生穹頂上海井體育懲場威海漸體育伙場張拉脖膜結(jié)支構(gòu)的柳展示豎空間2.5衛(wèi)開合皮結(jié)構(gòu)(R亂et泉ra尺ct胖ab北le溜S昏tr時uc臥tu變re圣)開合結(jié)拘構(gòu)的出膊現(xiàn)與人婚類體育貸事業(yè)的午發(fā)展密第切相關(guān)鞭，是當(dāng)片代人類擋物質(zhì)文俯化生活室水平發(fā)板展到相罪當(dāng)程度毛、人們菠對體育胖比賽場手館功能王要求日皺益完美澇的結(jié)果成。古代唯的奧伏運(yùn)會轉(zhuǎn)就是伐在天挺然草騰坪上撲、在繁陽光蠢照射梯與微典風(fēng)吹脅拂中附召開促的。人們還娃是憧憬蠢大自然描的天空招、大自病然的陽介光、大換自然的腰風(fēng)。如奸果條件誘允許，興敞開式刊體育場嘴是受觀御眾和運(yùn)掘動員歡晌迎的。顫因此，悔開合式河屋蓋結(jié)害構(gòu)應(yīng)運(yùn)繁而生。目前停，開膏合屋削蓋結(jié)春構(gòu)不恭僅僅慶應(yīng)用蹦于體盒育場旁館，肢而且爺廣泛材應(yīng)用技于飛臭機(jī)庫久、商僅場、盒廠房刪以及品需要柏晾曬由的倉餓儲建棍筑。開合狡結(jié)構(gòu)紙的開要合方飾式：水平移金動、重概疊方式趣、折疊灰方式混合方掠式日本攪宮崎昂市的憲海洋災(zāi)穹頂誤（O弱ce苗an蚊D酒om派e）豐田體轉(zhuǎn)育場札幌穹圣頂日本大續(xù)分體育繡館2.菌6鐘折疊傻結(jié)構(gòu)（D例ep粗lo溉ya脊bl羊e誼St晌ru截ct居ur嗎e）折疊結(jié)瓦構(gòu)是一名種用時曲展開，霞不用時犧可折疊袋收起的蛾結(jié)構(gòu)。從這個臘意義上閉說，有證著悠久手的歷史營，廣為糖人們所解熟悉的既雨傘或償遮陽傘瞞就是一兼種折疊鞠結(jié)構(gòu)。這表坊明折滔疊結(jié)內(nèi)構(gòu)的稿思想皆自古瘋有之夸，但飲折疊餅結(jié)構(gòu)半用于嬌建筑跡領(lǐng)域悅并形弄成相私應(yīng)的調(diào)設(shè)計典計算智理論您卻是約近幾元十年雀的事散。196絡(luò)1年西夢班牙建董筑師P災(zāi).P永ine蛇ro展怪出了他術(shù)的作品選——一育個可折散疊移動煮的小劇飽院。優(yōu)點后：一養(yǎng)般可萄以重債復(fù)使接用，眠且折無疊后揭體積著很小差，便席于運(yùn)勵輸及窮儲存棒，與庭永久帥性建任筑物燭相比魄，不仍僅在眾施工湖上省尤時省務(wù)力，褲而且棟可避重免不軟必要壤的資杜金再賀投入殊而造師成的貞浪費(fèi)個。應(yīng)用井。生比活領(lǐng)雁域：蒜施工銳棚