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空间网格结构(网架结构)的兴起

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人气:-发表时间:2021-05-13 15:25【

钢(gang)筋(jin)混凝土薄壳(qiao)结(jie)(jie)构(gou)(gou)尽(jin)管有诸多优点,但经(jing)(jing)过若干年工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)实践,工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)技(ji)术(shu)人员逐(zhu)渐(jian)发现这(zhei)种(zhong)结(jie)(jie)构(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)缺点:钢(gang)筋(jin)混凝土薄壳(qiao)施(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)时需要架设大量模板,工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)量很大,施(shi)工(gong)(gong)(gong)(gong)速度较(jiao)慢,工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)造(zao)价很高(gao)。因(yin)而人们(men)逐(zhu)渐(jian)对之丧(sang)失兴趣,开(kai)始寻求新的(de)(de)(de)(de)结(jie)(jie)构(gou)(gou)构(gou)(gou)造(zao)形(xing)(xing)式(shi)。随着铁(tie)、钢(gang)材、铝合金等轻质高(gao)强材料(liao)出现及应用(yong),富有想象力(li)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)师(shi)开(kai)始着力(li)于(yu)穹(qiong)顶结(jie)(jie)构(gou)(gou)各种(zhong)杆(gan)件形(xing)(xing)式(shi)的(de)(de)(de)(de)发展(zhan)。公认(ren)的(de)(de)(de)(de)“穹(qiong)顶结(jie)(jie)构(gou)(gou)之父”-德国工(gong)(gong)(gong)(gong)程(cheng)(cheng)师(shi)施(shi)威德勒对穹(qiong)顶网壳(qiao)的(de)(de)(de)(de)诞生(sheng)与(yu)发展(zhan)起了关键(jian)性(xing)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。他在(zai)(zai)薄壳(qiao)穹(qiong)顶的(de)(de)(de)(de)基础上(shang)提出了一种(zhong)新的(de)(de)(de)(de)构(gou)(gou)造(zao)形(xing)(xing)式(shi),即(ji)把穹(qiong)顶壳(qiao)面划分(fen)为经(jing)(jing)向的(de)(de)(de)(de)肋和纬向的(de)(de)(de)(de)水(shui)平环(huan)线,并连(lian)接在(zai)(zai)一起,而且在(zai)(zai)每个(ge)梯形(xing)(xing)网格内再(zai)用(yong)斜杆(gan)分(fen)成(cheng)两个(ge)或四个(ge)三角形(xing)(xing)。这(zhei)样穹(qiong)顶表面的(de)(de)(de)(de)内力(li)分(fen)布(bu)会更加(jia)均匀,结(jie)(jie)构(gou)(gou)自(zi)身重量也会进一步降低(di),从(cong)而可跨越更大的(de)(de)(de)(de)空间(jian)。这(zhei)样的(de)(de)(de)(de)穹(qiong)顶结(jie)(jie)构(gou)(gou)实际上(shang)已经(jing)(jing)是(shi)真正的(de)(de)(de)(de)网壳(qiao)结(jie)(jie)构(gou)(gou),即(ji)沿某种(zhong)曲面有规(gui)律的(de)(de)(de)(de)布(bu)置大概相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)网格或尺(chi)寸较(jiao)小的(de)(de)(de)(de)单元(yuan),从(cong)而组成(cheng)空间(jian)杆(gan)系(xi)结(jie)(jie)构(gou)(gou)。

 

网架结构

在20世纪50年代后期以杆件组成的空间网格结构崭露头角。空间网格结构分为两种,平板形的称为网架结构,曲面形的称为网壳结构。我国采用网架构的首都机场四机位机库和采用双层球面网壳结构的天津新体育馆,它们是空间网格结构的典型代表。网架结构的出现晚于网壳结构。第一个平板网架是1940年在德国建造的,而此时传统的肋环型穹顶已有100多年的历史。


在众多形式的空间结构中,网架结构是近半个世纪以来在国内外得到推广和应用最多的一种形式。网架是以多根杆件按照一定规律组合而成的网格状高次超静定结构,杆可以由多种材料制成,如钢、木、铝、塑料等,尤以钢制管材和型材为主。20世纪60年代,计算机技术的发展和应用解决了网架力学分析的困难,使得网架结构迅速发展起来。

 

1964年(nian),我(wo)国建成(cheng)(cheng)的第一(yi)(yi)个(ge)平(ping)板网(wang)架(jia)-上海(hai)师范(fan)学院球(qiu)类(lei)房正放(fang)四角锥网(wang)架(jia),跨度为(wei)31.5mX40.5m。1967年(nian)建成(cheng)(cheng)的首(shou)都体(ti)(ti)育(yu)(yu)馆(guan),采(cai)(cai)(cai)(cai)用正交斜放(fang)网(wang)架(jia),其矩形平(ping)面尺寸(cun)为(wei)99mX112m,厚6m,采(cai)(cai)(cai)(cai)用型钢构件,高强螺栓连(lian)接(jie),用钢指(zhi)标65kg/㎡。1973年(nian)建成(cheng)(cheng)的上海(hai)万人体(ti)(ti)育(yu)(yu)馆(guan)采(cai)(cai)(cai)(cai)用圆形平(ping)面的三向网(wang)架(jia),净跨达到110m,厚6m,采(cai)(cai)(cai)(cai)用圆钢管(guan)构件和焊(han)接(jie)空心(xin)球(qiu)节点,用钢指(zhi)标47kg/㎡。这(zhei)些网(wang)架(jia)是早期(qi)成(cheng)(cheng)功采(cai)(cai)(cai)(cai)用平(ping)板网(wang)架(jia)结(jie)(jie)构的杰出(chu)代表。此后陆(lu)续建成(cheng)(cheng)的南京(jing)五(wu)台(tai)山(shan)体(ti)(ti)育(yu)(yu)馆(guan)、上海(hai)体(ti)(ti)育(yu)(yu)馆(guan)、福州(zhou)市体(ti)(ti)育(yu)(yu)馆(guan)等,也都采(cai)(cai)(cai)(cai)用了网(wang)架(jia)结(jie)(jie)构。20世纪80年(nian)代后期(qi)北京(jing)为(wei)迎接(jie)1990亚运会(hui)兴(xing)建的一(yi)(yi)批体(ti)(ti)育(yu)(yu)建筑中,多数仍采(cai)(cai)(cai)(cai)用平(ping)板网(wang)架(jia)结(jie)(jie)构。

 

目前,我国网架结构的发展规模在全世界位居前列。网架结构在我国从20世纪80年代初开始发展,进入90年代开始普及。据统计,从20世纪90年代至今,我国网架结构每年约有1000余座工程,覆盖面积约150万平方米以上,而且目前仍然朝气蓬勃、经久不衰,健康发展。

 

 


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