网壳结构计算原则
网壳结构计算原则是非常重要的，原则的制定是为了更好的进行施工处理，每个细节都非常关键，尤其要结合实际。
1、网壳结构主要应对使用阶段的外荷载（包括竖向和水平向）进行内力、位移计算，对单层网壳通常要进行稳定性计算，并据此进行杆件截面设计。此外，对地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载，应根据具体情况进行内力、位移计算。
2、网壳结构的各种荷载取值与组合按现行荷载规范及抗震设计规范确定。网壳结构内力和位移计算时认为材料是线弹性的，不考虑弹塑性及塑性的影响；网壳结构的稳定性计算由于位移较大要考虑结构几何非线性的影响。
3、风荷载往往对网壳的内力和变位有很大影响，当在现行《建筑结构荷载规范》GB 50009找不到风荷载体形系数时，应进行模型风洞试验以确定风荷载体型系数。
4、双层网壳的计算模型可假定为空间铰接杆系结构，忽略节点刚度的影响，不计次应力；单层网壳的计算模型可假定为空间刚接梁系结构，每根杆件要承受轴力，弯矩（包括扭矩）和剪力。作用在网壳杆件上的局部荷载在分析时先按静力等效原则换算成节点荷载做整体计算，然后考虑局部弯曲内力的影响。
空间网壳结构数值计算
目录 1、引言................................................................................................................................ - 2 - 1.1、工程概况............................................................................................................. - 2 - 1.2、分析方法及内容................................................................................................. - 2 - 2、数值计算方法................................................................................................................ - 2 - 2.1、空间杆系有限单元法......................................................................................... - 3 - 2.1.1空间杆系有限单元法的基本原则............................................................. - 3 - 2.1.2、空间杆系有限单元法的基本过程.......................................................... - 3 - 2.2、平面问题有限单元法......................................................................................... - 3 - 2.2.1、连续体的离散化...................................................................................... - 4 - 2.2.2、单元分析.................................................................................................. - 4 - 2.2.3、整体分析.................................................................................................. - 4 - 2.3、计算程序简介..................................................................................................... - 5 - 3、计算模型及计算参数.................................................................................................... - 5 - 3.1、计算模型............................................................................................................. - 5 - 3.2、计算单元的选取................................................................................................. - 7 - 3.3、计算参数选取..................................................................................................... - 7 - 3.3.1、杆件计算参数选取.................................................................................. - 7 - 3.3.2、荷载参数的选取...................................................................................... - 7 - 3.3.3、荷载组合效应........................................................................................ - 11 - 4、大跨空间结构的校核.................................................................................................. - 13 - 4.1、各种荷载作用下的效应................................................................................... - 13 - 4.2、强度校核........................................................................................................... - 16 - 4.３、变形校核......................................................................................................... - 17 - 5、焊接空心球的受力分析.............................................................................................. - 17 - 6、总结.............................................................................................................................. - 20 -
111建筑结构复习题
第一章绪论 一、 填空 建筑结构的构件的类型和形式基本上可以分为（） 、（）、（）。 结构的各种构件按照受力特点的不同，建筑结构基本构件主要有（） 建筑结构可按不同方法分类。按照所用的材料不同，建筑结构主要有（） 四种类型。 建筑结构按承重结构和类型不同分为（） 、（）、（）、（）、（）、（）、 1、 2、 3、 4、 二、 选择题 1、下面的构件中属于水平构件的是（） A 、柱、墙B 填空题 水平构件、 受弯构件、 基础C 、板、梁D 、框架 答案一、 1、 2、 3、 4、 竖向构件、基础 受压构件、受拉构件、受扭构件、受剪构件 、（）、（）、（）、（） 、（）、（）、（） ()。 混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构 框架结构、剪力墙结构、筒体结构、框剪结构、剪筒结构、筒中筒结构、框筒结构 二、选择题1、C 第二章建筑结构计算基本原则 1、 2、 3、 4、 5 、 6、 、填空 随时间的变异，《荷载规范》将结构上的荷载分为（） 、（）、（）o 《荷载规范》规定，可变荷载的代表值有四种，分别为（） 、（）、（）、（）。 （）、（）、（）是结构可靠的标志。 结构极限状态分为（）和（）两类。 建筑抗震设防目标为（） ()()。 场地指建筑物所在的区域，其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村的区域，范围不 应太小，在 平坦地区面积一般不小于（） 7、 场地的类别，根据（）和（）划分。 8、 建筑的场地类别分为（）、（）、（）、（）类。 二、 选择题 下面属于可变荷载的是（） 结构自重B 、风荷载C 、爆炸力D 、压力 下列不属于重点设防类建筑的是（） 电影院B 、幼儿园、小学、中学的教学用房 若用S 表示结构或构件截面上的荷载效应，用 件截面处于极限状态时，对应于（）式。 A R>S B 、 R=S C 三、 简答题 什么是使用年限？ 其中普通房屋和构筑物的设计使用年限为多少？ 何谓结构的承载能力极限状态、正常使用极限状态 ？ 承载能力极限状态和正常使用极限状态各以什么为依据？ 地震的震级和地震烈度有什么区别？ 什么是覆盖层厚度？ 1、 A 2、 A 3、 1、 2、 3、 4、 5、 、R结构动力学心得汇总
结构动力学学习总结
通过对本课程的学习，感受颇深。我谈一下自己对这门课的理解： 一．结构动力学的基本概念和研究内容 随着经济的飞速发展，工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高。我国是个多地震的国家，保证多荷载作用下结构的安全、经济适用，是我们结构工程专业人员的基本任务。结构动力学研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展，是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。高老师讲课认真负责，结合实例，提高了教学效率，也便于我们学生寻找事物的内在联系。这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自
由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。既有线性系统的计算，又有非线性系统的计算；既有确定性荷载作用下结构动力影响的计算，又有随机荷载作用下结构动力影响的随机振动问题；阻尼理论既有粘性阻尼计算，又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算，对结构工程最为突出的地震影响。 二．动力分析及荷载计算 1.动力计算的特点 动力荷载或动荷载是指荷载的大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。如果从荷载本身性质来看，绝大多数实际荷载都应属于动荷载。但是，如果荷载随时间变化得很慢，荷载对结构产生的影响与
静荷载相比相差甚微，这种荷载计算下的结构计算问题仍可以简化为静荷载作用下的结构计算问题。如果荷载不仅随时间变化，而且变化很快，荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差较大，这种荷载作用下的结构计算问题就属于动力计算问题。 荷载变化的快与慢是相对与结构的固有周期而言的，确定一种随时间变化的荷载是否为动荷载，须将其本身的特征和结构的动力特性结合起来考虑才能决定。 在结构动力计算中，由于荷载时时间的函数，结构的影响也应是时间的函数。另外，结构中的内力不仅要平衡动力荷载，而且要平衡由于结构的变形加速度所引起的惯性力。结构的动力方程中除了动力荷载和弹簧力之外，还要引入因其质量产生的惯性力和耗散能量的阻尼力。而
《结构力学习题集》(下)-结构的动力计算习题及答案
第九章 结构的动力计算 一、判断题： 1、结构计算中，大小、方向随时间变化的荷载必须按动荷载考虑。 2、仅在恢复力作用下的振动称为自由振动。 3、单自由度体系其它参数不变，只有刚度EI 增大到原来的2倍，则周期比原来的周期减小1/2。 4、结构在动力荷载作用下，其动内力与动位移仅与动力荷载的变化规律有关。 5、图示刚架不计分布质量和直杆轴向变形，图a 刚架的振动自由度为2，图b 刚架的振动自由度也为2。 (a)(b) 6、图示组合结构，不计杆件的质量，其动力自由度为5个。 7、忽略直杆的轴向变形，图示结构的动力自由度为4个。 8、由于阻尼的存在，任何振动都不会长期继续下去。 9、设ωω,D 分别为同一体系在不考虑阻尼和考虑阻尼时的自振频率，ω与ωD 的关系为ωω=D 。
二、计算题： 10、图示梁自重不计，求自振频率ω。 EI l W l/4 11、图示梁自重不计，杆件无弯曲变形，弹性支座刚度为k，求自振频率ω。 EI W o o l/2l/2 k 12、求图示体系的自振频率ω。 m l EI EI l 0.5l 0.5 2 13、求图示体系的自振频率ω。EI = 常数。 m l l0.5 14、求图示结构的自振频率ω。 m l l l l EI=常数
15、求图示体系的自振频率ω。EI =常数，杆长均为l 。 m 16、求图示体系的自振频率ω。杆长均为l 。 EA=o o EI m EI EI 17、求图示结构的自振频率和振型。 m m EI EI EI l /2 l /2 l /2 18、图示梁自重不计，W EI ==??2002104kN kN m 2 ,，求自振圆频率ω。 EI W A B C 2m 2m 19、图示排架重量W 集中于横梁上，横梁EA =∞，求自振周期ω。 h EI EI W
建筑常用结构计算(学习建筑)
2 常用结构计算 2-1 荷载与结构静力计算表 2-1-1 荷载 1．结构上的荷载 结构上的荷载分为下列三类： （1）永久荷载如结构自重、土压力、预应力等。 （2）可变荷载如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪活载等。 （3）偶然荷载如爆炸力、撞击力等。 建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。 对永久荷载应采用标准值作为代表值。 对可变荷载应根据设计要求，采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 2．荷载组合 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。 对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载（效应）组合。 γ0S≤R （2-1） 式中γ0——结构重要性系数； S——荷载效应组合的设计值； R——结构构件抗力的设计值。 对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定： （1）由可变荷载效应控制的组合
（2-2） 式中γG——永久荷载的分项系数； γQi——第i个可变荷载的分项系数，其中Y Q1为可变荷载Q1的分项系数； S GK——按永久荷载标准值G K计算的荷载效应值； S QiK——按可变荷载标准值Q ik计算的荷载效应值，其中S Q1K为诸可变荷载效应中起控制作用者； ψci——可变荷载Q i的组合值系数； n——参与组合的可变荷载数。 （2）由永久荷载效应控制的组合 （2-3）（3）基本组合的荷载分项系数 1）永久荷载的分项系数 当其效应对结构不利时： 对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2； 对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35； 当其效应对结构有利时： 一般情况下应取1.0； 对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。 2）可变荷载的分项系数 一般情况下应取1.4； 对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构活荷载应取1.3。 对于偶然组合，荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定：偶然荷载的代表值不乘分项系数；与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。 3．民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数（见表2-1）民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值和准永久值系数表2-1
土建结构基本计算原则参考答案第二章参考答案
第二章参考答案 填空题一、 1.安全性；适用性；耐久性 2.承载能力极限状态；正常使用极限状态 3.永久作用；可变作用；偶然作用 4.条件下；可能性 5.预定功能 6.时间参数 7.正常的维护；大修 8.重要性；后果；三 9.标准值；组合值；准永久值 10.材料分项系数 二、单项选择题 2.B 3.A 4.D 5.C 6.B1.C 三、多项选择题 1.ABC 2.AC 3.CD 4.ABD 5.BCD 四、名词解释 1.作用：施加在结构上的集中力或分布力（直接作用，也称为荷载）和引起结构外加变 形或约束变形的原因（间接作用）。 2.作用效应：是指由作用引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。 3.抗力：是指结构或结构构件承受作用效应的能力，如承载能力等。 4.可靠性：结构和结构构件在规定的时间内、规定的条件下完成预定功能的可能性，称 为结构的可靠性。 5.可靠度：结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的概率称为结构可靠度。 6.结构功能的极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，就不能满足设计 指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。 7.作用代表值：设计中用以验证极限状态所采用的作用值。作用代表值包括标准值、组 合值、频遇值和准永久值。 1．
8.作用标准值：作用的基本代表值，为设计基准期内最大作用概率分布的某一分位值。 9.作用设计值：作用代表值乘以作用分项系数所得的值。 10.组合值：对可变作用，使组合后的作用效应在设计基准期内的超越概率与该作用单 独出现时的相应概率趋于一致的作用值；或组合后使结构具有统一规定的可靠指标的作用值。 五、问答题 1．答：计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。结构设计使用年限， 是指设计规定的结构或构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。《建筑结构可靠 度设计统一标准》根据建筑及构件不同使用情况，将建筑的设计使用年限设定为1~5年、25 年、50年、100年以上几种，且根据业主要求，经主管部门批准后，设计使用年限按业主要 求确定，而设计基准期是确定可变作用与时间有关的材料性能等级取值而采用的时间参数， 我国取用的设计基准期为50年。设计使用年限与设计基准期是两个不同的时间域。 2．答：在结构设计时，应根据不同的设计要求采用不同的荷载代表值。永久荷载以其 标准值为代表值，对于可变荷载，根据不同设计要求，其代表值有、标准值、组合值、频遇 值、准永久值，其中标准值是可变荷载基本代表值。 3．答：可变荷载在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规 定次数的荷载值。频遇荷载值为可变荷载标准值乘以频遇系数，可从“荷载规范”中??f f 查得。 4．答：当两种或两种以上可变荷载在结构上同时作用时，由于所有荷载同时达到其单 独出现时可能达到的最大值的概率极小。因此，除主导荷载仍采用其标准值外，其他伴随荷 载均取小于其标准值的组合值，为荷载代表值。可变荷载乘以小于1的组合值系数，即为该 可变荷载的组合值。 5．答：对可变荷载，在设计基准期内被超越的总时间为设计基准期一半的荷载
某复杂空间网壳的建模新方法
第六届全国现代结构工程学术研讨会 某复杂空间网壳的建模新方法 杨宗林罗晓群张其林 （同济大学建筑设计研究院，上海２０００９２）（同济大学土木工程学院建工系，上海２０００９２） 摘要：本文采用膜结构的形态分析理论来进行某复杂空间网壳的曲面造型设计，利用膜结构的裁剪技术进行曲面的分割得到网格，完成空间网壳的建模过程，思路新颖，方法独特，可以借鉴。 关键词：膜结构，形态分析理论，裁剪技术 一、引言 近１０年来，我国的网壳结构获得了迅速的发展，应用范围日益扩大。网壳结构具有刚度大、自重轻、造型丰富美观，综合技术经济指标好的特点，是大跨度、大空间结构的主要结构形式之一。 网壳结构具有非常丰富的建筑造型，工程师利用各种曲面能创造出许多造型新颖，生动活泼的建筑来。曲面分为两大类，一类是典型曲面，也就是几何学曲面，这类曲面可以用几何学方程表达出来，例如平面、圆柱面、圆锥面、球面、抛物面等；另一类是非典型曲面，也就是非几何学曲面，这些曲面不能以简单的几何学方程来表示。虽然典型曲面以及对典型曲面进行适当的切割组合ｆｌ匕仓，Ｊ造出许多型体优美的网壳结构，但建筑师对非典型曲面却更加青睐，因为非典型曲面能更自由、更理想地创造建筑型体。大量的复杂曲面的建筑设计对结构ＣＡＤ软件建模功能提出了挑战，结构工程师们借鉴工业和机械制造业的ＣＡＧＤ（计算机辅助几何设计）技术，利用Ｂｅｚｉｅｒ、Ｂ样条、非均匀有理Ｂ样条（ＮＵＲＢＳ）等方法来设计空间结构尤其是网壳结构的型体得到了令人满意的结果。 与网壳结构相比，另一种空间结构一一膜结构的曲面造型却更自然和丰富多彩，膜结构和索网结构的发展催生了以计算机技术为基础的形态分析理论（ＦｏｒｍＦｉｎｄｉｎｇ），也就是求满足给定预应力状态和边界条件的结构形状，形态分析可以得到正高斯曲率的曲面（如充气膜结构）也可以得到负高斯曲率的曲面（如张拉膜结构），见图１。 图１充气膜结构和张拉膜结构形态分析过程 我们可以利用膜结构的形态分析方法来解决一些复杂网壳的曲面造型设计，之后利用膜结构的裁剪技术来解决网格划分问题，希望本文对从事空间网壳设计的研究和设计者有所帮助。 工业建筑２００６增刊５１１
(完整版)111建筑结构复习题
第一章绪论 一、填空 1、建筑结构的构件的类型和形式基本上可以分为（）、（）、（）。 2、结构的各种构件按照受力特点的不同，建筑结构基本构件主要有（）、（）、（）、（）、（） 3、建筑结构可按不同方法分类。按照所用的材料不同，建筑结构主要有（）、（）、（）、（） 四种类型。 4、建筑结构按承重结构和类型不同分为（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）。 二、选择题 1、下面的构件中属于水平构件的是（） A、柱、墙 B、基础 C、板、梁 D、框架 答案一、填空题 1、水平构件、竖向构件、基础 2、受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭构件、受剪构件 3、混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构 4、框架结构、剪力墙结构、筒体结构、框剪结构、剪筒结构、筒中筒结构、框筒结构 二、选择题 1、C 第二章建筑结构计算基本原则 一、填空 1、随时间的变异，《荷载规范》将结构上的荷载分为（）、（）、（）。 2、《荷载规范》规定，可变荷载的代表值有四种，分别为（）、（）、（）、（）。 3、（）、（）、（）是结构可靠的标志。 4、结构极限状态分为（）和（）两类。 5、建筑抗震设防目标为（）（）（）。 6、场地指建筑物所在的区域，其范围大体相当于厂区、居民小区和自然村的区域，范围不应太小，在平坦地区面积一般不小于（） 7、场地的类别，根据（）和（）划分。 8、建筑的场地类别分为（）、（）、（）、（）类。 二、选择题 1、下面属于可变荷载的是（） A、结构自重 B、风荷载 C、爆炸力 D、压力 2、下列不属于重点设防类建筑的是（） A、电影院 B、幼儿园、小学、中学的教学用房 C、居住建筑 D、学生宿舍 3、若用S表示结构或构件截面上的荷载效应，用R表示结构或构件截面的抗力，结构或构件截面处于极限状态时，对应于（）式。 A、R>S B、R=S C、R第2章 结构基本计算原则
第1章 结构基本计算原则 2－1 结构可靠性的含义是什么？它包含哪些功能要求？结构超过极限状态会产生什么后果？建筑结构安全等级是按什么原则划分的？ 2－2 “作用”和“荷载”有什么区别？影响结构可靠性的因素有哪些？结构构件的抗力与哪些因素有关？为什么说构件的抗力是一个随机变量？ 2－3 什么是结构的极限状态？机构的极限状态分为几类，其含义各是什么？ 2－4 建筑结构应该满足哪些功能要求？结构的设计工作寿命如何确定？结构超过其设计工作寿命是否意味着不能再使用？为什么？ 2－5 正态分布概率密度曲线有哪些数字特征？这些数字特征各表示什么意义？正态分布概率密度曲线有何特点？ 2－6 材料强度是服从正态分布的随机变量x ，其概率密度为()f x ，怎样计算材料强度大于某一取值0x 的概率0()P x x >？ 2－7 什么是保证率？什么叫结构的可靠度和可靠指标？我国《建筑结构设计统一标准》对结构可靠度是如何定义的？ 2－8 什么是结构的功能函数？什么是结构的极限状态？功能函数0Z >、0Z <和0Z =时各表示结构处于什么样的状态？ 2－9 什么是结构可靠概率s p 和失效概率f p ？什么是目标可靠指标？可靠指标与结构失效概率有何定性关系？怎样确定可靠指标？为什么说我国“规范”采用的极限状态设计法是近似概率设计方法？其主要特点是什么？ 2－10 我国“规范”承载力极限状态设计表达式采用何种形式？说明式中各符号的物理意义及荷载效应基本组合的取值原则。 2－11 什么是荷载标准值？什么是活荷载的频遇值和准永久值？什么是荷载的组合值？对正常使用极限状态验算，为什么要区分荷载的标准组合和荷载的准永久组合？如何考虑荷载的标准组合和准永久组合？ 2－12 混凝土强度标准值是按什么原则确定的？混凝土材料分项系数和强度设计值是如何确定的？ 2－13 钢筋的强度设计值和标准值是如何确定的？分别说明钢筋和混凝土的强度标准值、平均值及设计值之间的关系。
空间网壳结构的理论研究_车伟娴
文章编号:1009-6825(2005)24-0054-02 空间网壳结构的理论研究 收稿日期:2005-08-29 作者简介:车伟娴(1980-),女,广东工业大学建设学院在读硕士研究生,广东广州 510643 李丽娟(1966-),女,博士,教授,广东工业大学建设学院,广东广州 510643 车伟娴 李丽娟 摘 要:回顾了网壳结构的发展,介绍了网壳结构的计算模型及分析方法,分析了其稳定性,探讨了网壳结构的新型结构 体系,指明了网壳结构在21世纪的发展动向及应用前景。关键词:网壳结构,新型结构体系,计算模型中图分类号:T U 356 文献标识码:A 1 概述 近二十余年来,各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达 国家发展得很快。建筑物的跨度和规模越来越大,目前,尺度达150m 以上的超大规模建筑已非个别,结构形式丰富多彩,采用了许多新材料和新技术,发展了许多新的空间结构形式。可以这样说,大跨空间结构是最近二十多年来发展最快的结构形式,网壳结构是其中之一。 网壳结构是将杆件沿着一定的曲面有规律地布置而成的空间结构体系,兼具杆系和壳体的性质,以/薄膜0作用为主要受力特征,也就是结构杆件的轴向力承受大部分的荷载作用。网壳的主要优点是自重轻、受力合理、结构刚度好、材料耗量低、覆盖跨度大、杆件类型单一、施工速度快、建筑造型美观、稳定性好,因而得到了广泛应用。 2 网壳结构分析 2.1 网壳结构的计算模型及分析方法 网壳结构分析的目的是为了计算结构在荷载作用和边界约束条件下的变形和杆件的内力,以及提供杆件、节点设计和结构变形控制的数值依据。对于网壳结构来说,结构分析的计算模型根据其受力特点和节点构造形式通常可分为两种:空间梁单元模型和空间杆单元模型。单层的网壳结构采用梁单元模型,双层的网壳结构采用杆单元模型。 网壳结构的分析方法常用的有两种:基于连续化假定的拟壳法和基于离散化假定的有限元法。 在计算机还不发达的早期,计算网壳结构时,往往将离散的网壳等代为连续体结构进行分析计算,也就是采用拟壳法。拟壳法是一种从离散等代为连续,再从连续回代离散的分析方法,在等代与回代的过程中,便产生了误差,因此该法是近似的计算方法,只能近似地计算出杆件的内力,节点的位移和结构的稳定性,而且往往也只能适用于某种特定的结构形式。所以这种方法是有较大的局限性的。但在工程应用中,有时候这种近似的方法却是很方便的。采用拟壳法进行结构分析时可以运用已比较成熟的薄壳理论即使不依靠计算机也能近似求出网壳的内力,而且采用拟壳法更利于设计人员理解网壳结构的受力性能。 随着计算机的发展和广泛应用,非线性有限元法开始兴起并不断完善,近二十余年来,这一领域的研究工作十分活跃。有限元法是首先将结构离散成各个单元,在单元基础上建立单元节点力和节点位移之间关系的基本方程式,以及相应的单元刚度矩阵,然后利用节点平衡条件和位移协调条件建立整体结构节点荷载和节点位移关系的基本方程式,及其相应的总体刚度矩阵,通 过引入边界约束条件修正总体刚度矩阵后求解出节点位移,再由节点位移计算出构件内力。有限单元法的计算分析不受结构形状、边界条件和荷载情况的限制,但是计算分析过程需要借助计算机来完成。许多大型的和特殊形式的新颖的空间结构都能用计算机程序进行分析计算,尤其是当计算的是由成千上万根杆件和结点组成的大型空间网格结构,有限元分析方法的优越性就显得更为突出。离散化的有限元方法简单,但未知量多、存储容量大、费时[1]。 2.2 网壳结构的稳定性 网壳结构计算的另一个关键问题是网壳结构的稳定性,这对于单层网壳来说尤为重要。网壳的稳定性有两种分析方法,线性分析方法和非线性分析方法。传统的线性分析方法是把结构的强度和稳定问题分开来考虑的。事实上,从非线性分析的角度来考察,结构的稳定问题和强度问题是相互联系在一起的。结构的荷载)位移全过程曲线可以准确地把结构的强度、稳定性以及刚度的整个变化历程表示得清清楚楚[2]。 在网壳结构稳定性问题上,在非线性有限元分析尚未充分实现的时候,人们普遍采用拟壳法来分析。拟壳法的主要优点是能提供一个简单而实用的稳定公式。但连续化壳体稳定性理论是一个本身并未完善,而且缺乏统一理论模式的理论,所以其必需是针对不同的问题假定不同的可能失稳形态,做出相应的假设,从而得到事实上仅对少数特定的壳体才能得到的实用稳定公式,此外所讨论的壳体一般是等厚的和各向同性的,无法反映实际网壳结构的不均匀构造和各向异性的特点,这就给这种方法带来很大的局限性。在许多重要的场合,由拟壳法计算的结构都还需要用模型试验来检验,并加以比较[1]。 随着计算机技术的发展和数值求解方法的深入研究,人们开始积极地开展以非线性全过程分析为基础的网壳稳定性研究。非线性有限元分析方法也逐渐成为结构稳定性分析的有力工具[3]。在这方面,由Ricks 和Wempnor 提出并由Crisfield 和R amn [4]等人改进的各种弧长法为结构的荷载)位移全过程路径跟踪提供了迄今为止仍然是最有效的计算方法。当考察初始缺陷和荷载分布方式等因素对实际网壳结构稳定性能的影响时,也均可从全过程曲线的规律性变化中进行研究。目前网壳结构稳定的设计研究趋势有两个方向,一是间接引用理论研究成果,从设计过程的各个方面进行深入的研究,通过逐个消除误差确保整体设计的安全性和合理性;二是直接引用理论研究成果,对结构设计体系进行双非线性分析和计算机仿真,从分配上确保稳定设计的安全性和合理性,这是一种全新的设计方向,在计算机软件 # 54#第31卷第24期2005年12月 山西建筑SHANXI ARCH IT ECTURE Vol.31No.24Dec. 2005
常用结构计算软件的分析模型与使用
常用结构计算软件的分析模型与使用 按语：读了工业建筑2005-5期，中国建筑设计研究院，常林润、罗振彪“常用结构计算软件与结构概念设计”一文，感到其内容、观点对更深层次讨论PKPM很有有帮助，现分几个部分摘编如下，供网友发帖时参考，其目的是将J区的讨论提高到一个更高的层次。 一、TAT的分析模型与使用。 二、SARWE的分析模型与使用， 三、从整体上把握结构的各项性能。 四、现阶段常用的结构分析模型。 五、结构计算软件的局限性、适用性和近似性。 六、抗震概念设计的一些重要准则。 七、结语。 一、TAT的分析模型与使用 TAT是中国建科院开发的，程序对剪力墙采用开口薄壁杆件模型，并假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。这使得结构自由度大为减少，计算分析得到一定程度的简化，从而大大提高了计算效率。 薄壁杆件模型采用开口薄壁杆件理论，将整个平面联肢墙或整个空间剪力墙模拟为开口薄壁杆件，每个杆件有两个端点，每个端点有7个自由度，前6个自由度的含义与空间杆单元相同，第7个自由度是用来描述薄壁杆件截面翘曲的。开口薄壁杆件模型的基本假定是： 1）在线弹性条件下，杆件截面外形轮廓线在其平面内保持不变，在平面外可以翘曲，同时忽略其剪切变形的影响。这一假定实际上增大了结构的刚度，薄壁杆件单元及其墙肢越多，则结构刚度增加程度越高。 2）将同一层彼此相连的剪力墙墙肢作为一个薄壁杆件单元，将上下层剪力墙洞口之间的部分作为连梁单元。这一假定将实际结构中连梁对墙肢的线约束简化为点约束，削弱了连梁对墙肢的约束，从而削弱了结构的刚度。连梁越多，连梁的高度越大，则结构的刚度削弱越大。 3）引入了楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。 实际工程中许多布置复杂的剪力墙难以满足薄壁杆件的基本假定，从而使计算结果难以满足工程设计的精度要求。 1）变截面剪力墙：在平面布置复杂的建筑结构中，常存在薄壁杆件交叉连接、彼此相连的薄壁杆件截面不同、甚至差异较大的情况。由于这些薄壁杆件的扇形坐标不同，其翘曲角的含义也不同，因而由截面翘曲引起的纵向位移不易协调，会导致一定的计算误差。 2) 长墙、短墙：由于薄壁杆件模型不考虑剪切变形的影响，而长墙、短墙是以剪切变形为主的构件，其几何尺寸也难以满足薄壁杆件的基本要求，采用薄壁杆件理论分析这些剪力墙时，存在着较大的模型化误差。 3）多肢剪力墙：薄壁杆件模型的一个基本假定就是认为杆件截面外形轮廓线在自身平面内保持不变，在墙肢较多的情况下，该假定会会导致较大的误差。 4）框支剪力墙：框支剪力墙和转换梁在其交接面上是线变形协调的，而菜用薄壁杆件理论分析框支墙时，由于薄壁杆件是以点传力的，作为一个薄壁杆件的框支墙只有一点和转换梁的某点是变形协调的，这必然会带来较大的计算误差。
网壳大跨空间结构及其应用
网壳大跨空间结构及其应用 摘要：大跨空间结构是目前发展最快、使用相当广泛的一种建筑结构类型。大跨度及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。本文以网壳结构为典例，着重介绍该结构的特点及其设计与施工过程中的关键问题，并延伸到该结构在国内外（但主要是国外）空间结构领域的典型应用。同时，也对网壳结构在国内的发展前景等问题的研究提出了看法。 关键词：网壳结构；空间曲面；筒网壳；球网壳；扭网壳；受力；设计与施工；应用 1.概述 所谓的大跨结构是指竖向承重结构为柱和墙体，屋盖用钢网架、悬索结构或混凝土薄壳、膜结构等的大跨结构。这类建筑中没有柱子，而是通过网架等空间结构把荷重传到房屋四周的墙、柱上去。适用于体育馆、航空港、火车站等公共建筑。 在这实际的三维世界里，任何结构物本质上都是空间性质的，只不过出于简化设计和建造的目的，人们在许多场合把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。与此同时，无法进行简单分解的真正意义上的空间体系也始终没有停止其自身的发展，而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力，体现出大自然的美丽和神奇。空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。事实上，当跨度达到一定程度后，一般平面结构往往已难于成为合理的选择。从国内外工程实践来看，大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系，而网壳结构作为一种成熟的大跨空间结构，应用的更是相当广泛。 2.网壳结构的特点 2.1 网壳结构的基本特点 网壳结构源于薄壳并具有网架结构特点的一种新的空间结构形式。它既有靠空间体形受力的优点，又有工厂生产构件现场安装的施工简便、快速的长处，而且他以结构受力合理，刚度大，自重轻，体形美观多变，技术经济指标好而成为大跨结构中备受关注的一种结构形式。网壳结构体形多样，如球面网壳、双曲扁网壳、柱面网壳、双曲抛物面网壳，并可以有多种组合。这为大跨建筑设计创造各种平面空间形状和新颖独特的建筑形象提供了有力的手段。 2.2 网壳结构的优点 无论是国内还是国际，网壳结构都得到了迅猛的发展，其实践应用说明了它为建筑结构提供了一种新颖合理的结构形式。这主要是因为网壳结构具有以下几种优点： （1）网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性，受力合理，可以跨越较大的跨度。网壳结构是典型的空间结构，合理的曲面可以使结构力流均匀，结构具有较大的刚度，结构变形小，稳定性高，节省材料。此外，网壳结构的构件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，应力峰值较小，因而可以充分发挥材料强度作用。网壳结构中网格的杆件可以用直杆代替曲杆，即以折面代替曲面，如果杆件布置和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的良好的受力性能。 （2）具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形状都能给设计师以充分的创作自由。薄壳结构与网格结构不能实现的形态，网格结构几乎都可以实现。既能表现静态美，又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的变化表现动态美。由于它可以来用各种壳体结构的曲面形式，在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，无论是建筑平面或建筑形体，网壳结构都能给设计人员以充分的设计自由和想象空间，通过使结构动静对比、明暗对比、虚实对比，把建筑美与结构美有机地结合起来，使建筑更易于与环境相协调。 （3）应用范围广，既可以用于中、小跨度的民用和工业建筑，也可用于大跨度的各种建筑，也别是超大跨度的建筑。在建筑平面上可以适应多种形状，如圆形、矩形、多边形、扇形以及各种不规则的平面。
结构设计常用数据表格
建筑结构安全等级 2 纵向受力钢筋混凝土保护层最小厚度（mm） 不同根数钢筋计算截面面积（mm2）
板宽1000mm内各种钢筋间距时钢筋截面面积表（mm2） 每米箍筋实配面积 钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的最小配筋百分率（%） 框架柱全部纵向受力钢筋最小配筋百分率（%）
框架梁纵向受拉钢筋的最小配筋白分率（%） 柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值λν（ρν=λνf/f）
受弯构件挠度限值 注：1 表中lo为构件的计算跨度； 2 表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件； 3 如果构件制作时预先起拱，且使用上也允许，则在验算挠度时，可将计算所得的挠度值减去起拱值；对预应力混凝土构件，尚可减去预加力所产生的反拱值； 4 计算悬臂构件的挠度限值时，其计算跨度lo按实际悬臂长度的2倍取用。
注： 1 表中的规定适用于采用热轧钢筋的钢筋混凝土构件和采用预应力钢丝、钢绞线及热处理钢筋的预应力混凝土构件；当采用其他类别的钢丝或钢筋时，其裂缝控制要求可按专门标准确定； 2 对处于年平均相对湿度小于60%地区一类环境下的受弯构件，其最大裂缝宽度限值可采用括号内的数值； 3 在一类环境下，对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁，其最大裂缝宽度限值应取为0.2mm；对钢筋混凝土屋面梁和托梁，其最大裂缝宽度限值应取为0.3mm； 4 在一类环境下，对预应力混凝土屋面梁、托梁、屋架、托架、屋面板和楼板，应按二级裂缝控制等级进行验算；在一类和二类环境下，对需作疲劳验算的须应力混凝土吊车梁，应按一级裂缝控制等级进行验算； 5 表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仅适用于正截面的验算；预应力混凝土构件的斜截面裂缝控制验算应符合本规范第8章的要求； 6 对于烟囱、筒仓和处于液体压力下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定； 7 对于处于四、五类环境下的结构构件，其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定； 8 表中的最大裂缝宽度限值用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。 梁内钢筋排成一排时的钢筋最多根数
结构计算基本原则
课题：第一章建筑结构计算基本原则 课型：理论课 教学目的与要求： 1. 了解掌握荷载分类、荷载代表值的概念及种类； 2. 理解结构的功能及其极限状态的含义； 3. 能确定永久荷载、可变荷载的代表值。 教学重点、难点：1、荷载分类；荷载代表值； 2、结构的功能；结构功能的极限状态； 3、结构上的作用、作用效应和结构抗力。 采用教具、挂图： 复习、提问： 1、建筑结构的概念及分类 2、作用的概念 课堂小结： 1. 荷载分类、荷载代表值的概念及种类； 2. 永久荷载、可变荷载的代表值； 3. 作用效应、结构抗力的概念； 4. 结构的功能及其极限状态的含义。 作业：1、预习：思考题1.4、1.5； 2、思考题：1.1 、1.2
课后分析： 授课过程 [新课导入] 绪论中已述及，结构上的作用可分为直接作用和间接作用。其中直接作用即习惯上所说的荷载，它是指施加在结构上的集中力或分布力系。本节要向大家介绍荷载的类型、结构的功能及其极限状态的含义。 [新课内容] 第一章建筑结构计算基本原则 §1.1 荷载分类及荷载代表值 绪论中已述及，结构上的作用可分为直接作用和间接作用。其中直接作用即习惯上所说的荷载，它是指施加在结构上的集中力或分布力系。 一、荷载分类 按随时间的变异，结构上的荷载可分为以下三类： 1.永久荷载 永久荷载亦称恒荷载，是指在结构使用期间，其值不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。如结构自重、土压力、预应力等。 2.可变荷载 可变荷载也称为活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的荷载。 3.偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，而一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载称为偶然荷载。
建筑结构常用荷载归纳
2.1 风荷载：【荷载规范GB 50009-2001(2006版)附表D.4强条】 2.2 正常使用活荷载标准值（KN/m2）：【荷载规范- （1）住宅、宿舍取2.0；其走廊、楼梯、门厅取2.0； （2）办公、教室取2.0；其走廊、楼梯、门厅取2.5； （3）食堂、餐厅取2.5；其走廊、楼梯、门厅取2.5； （4）一般阳台取2.5； （5）人流可能密集的走廊/楼梯/门厅/阳台、高层住宅群间连廊/平台取3.5； （6）卫生间取2.0~2.5（按荷载规范）；设浴缸、座厕的卫生间取4.0； （7）住宅厨房取2.0，中小型厨房取4.0，大型厨房取8.0（超重设备另行计算）； （8）多功能厅、阶梯教室有固定坐位取3.0；无固定坐位取3.5； （9）商店、展览厅、娱乐室取3.5；其走廊、楼梯、门厅取3.5； （10）大型餐厅、宴会厅、酒吧、舞厅、健身房、舞台取4.0； （11）礼堂、剧场、影院、有固定坐位的看台、公共洗衣房取3.0； （12）小汽车通道及停车库取4.0； （13）消防车通道：单向板取35.0；双向板楼盖、无梁楼盖取20.0； 注：消防车超过300KN时，应按结构等效原则，换算为等效均布荷载。结构荷载 输入：无覆土的双向板（板跨≥2.7m）：板、次梁取28，主梁取20；覆土厚度≥ 0.5m 的双向板（板跨≥2.7m）：板取≤28, 梁参考院部《消防车等效荷载取值 计算表》； （14）书库、档案库取5.0； （15）密集柜书库取12.0； （16）大型宾馆洗衣房取7.5； （17）微机房取3.0；大中型电子计算机房取≥5.0，或按实际； （18）电梯机房、通风机房取7.0；通风机平台取6（≤5号风机）或8（8号风机）；（19）制冷机房、宾馆储藏室、布草间、公共卫生间（包括填料隔墙）取8.0； （20）水泵房、变房、发电机房、银行金库及票据仓库取10.0； （21）管道转换层取4.0； （22）电梯井道下有人到达房间的顶板取5.0。 未列出者查荷载规范及《全国民用建筑工程设计技术措施（结构分册）》荷载篇。 2.3 屋面活荷载标准值（KN/m2）：【荷载规范- （1）上人屋面取2.0； （2）不上人屋面取0.5； （3）屋顶花园取3.0（不包括花圃土石材料）； 注：施工或维修荷载较大时，屋面活荷载应按实际情况采用；因排水不畅、堵 塞等，应加强构造措施或按积水深度采用。 （4）地下室顶板施工荷载一般取4.0《荷规》，塔楼内顶板一般不少于5.0；高低层相邻的屋面，低屋面应考虑施工荷载不少于 4.0，与地下室顶板施工荷载同样考虑《技术措施；其分项系数取1.0；室外地坪附加荷载一般取10.0《建筑结构施工图设计》P133。 注：当利用顶板上的覆土层荷重代替施工荷载时，必须在图上注明覆土层须待上部主体结构主体完成后回填。 2.4 楼（屋）面附加恒荷载标准值（KN/m2）： （1）楼面：一般楼地面视楼地面做法而定，建筑另有要求或有回填层时按实际 计算确定； 例如：板面层附加恒载取值：（公建另定）