大跨度空间结构设计论文

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大跨度结构在建筑设计中的应用分析

大跨度结构在建筑设计中的应用分析

大跨度结构在建筑设计中的应用分析摘要:随着我国经济的快速发展,各行各业也在不断加快建设与发展的步伐,为此对各企业的发展都提出了更高的要求。

建筑行业作为人们生活质量与安全的保障,也是国家经济发展的重要支柱,自然是具有不可替代的作用。

建筑行业要想取得发展首先就需要保证建筑质量,然而不同结构的建筑物对其质量的控制也会有不同的方法,其中大跨度结构的建筑物的质量是最难以控制的,这与该种结构的属性具有直接的联系,为此就需要对大跨度结构自身的特点以及在建筑设计中的应用情况进行了解。

目前大跨度结构在建筑设计中的应用还不是十分完善的,仍然存在各种各样的问题,本文针对大跨度结构在建筑设计中存在的问题进行了简单的分析,并且结合实际的问题提出了相应的解决办法,希望能够为建筑行业的发展带来一定的帮助。

关键词:大跨度结构;建筑设计;应用前言现如今我国城市化进程在逐渐加快,国家非常重视城市建设的质量,而一些大跨度结构的建筑物,包括体育馆、展览馆、游泳馆以及航空港等诸多大型建筑,这些建筑对城市的建设与发展都发挥着不可替代的作用,大跨度结构的建筑物是必不可少的。

基于这种现状,就必须要保障大跨度结构的建筑的质量以及使用安全,为此本文针对大跨度结构在建筑设计中的应用情况进行了相应的分析。

通过研究可以发现大跨度结构在建筑设计中所发挥的一些优点,这些优点促进了建筑行业的发展,但是同时大跨度结构也存在一些不容忽视的问题,这些问题都是需要相关人员及行业进行解决的,希望通过本文的介绍能够为这些问题的解决提供一些帮助。

1. 大跨度结构在建筑设计中存在的问题1.1设计图纸不合理大跨度结构的建筑物相比于普通的建筑物来说无论是从设计上还是到实际的建筑施工过程中所面临的难度都要大一些,而且要求相对来说也要高得多。

相关企业已经在一定程度上对大跨度结构的建筑物提高了关注度,但是更重视的还是在施工过程中所遇到的一些问题,而忽略了前期对图纸的设计。

任何一个建筑物的施工都是按照设计图纸所完成的,所以设计图纸的质量会直接影响到建筑物的质量以及使用情况,尤其是大跨度结构的建筑物,在设计时所考虑到的因素就要相对较多一些,难度自然也就会加大,所以在图纸的设计上更容易出现问题。

大跨度空间结构设计与工程应用

大跨度空间结构设计与工程应用

大跨度空间结构设计与工程应用
在建筑与工程领域,大跨度空间结构设计与工程应用一直是备受关注的话题。

随着科技的不断发展和工程技术的进步,设计师们在创造更加宏伟、实用和美观的大跨度空间结构方面有了更多的可能性。

本文将探讨大跨度空间结构设计的特点、工程应用以及未来发展趋势。

特点
大跨度空间结构设计的特点之一是其需要考虑的跨度较大,横跨空间的能力要求较高。

这要求结构设计在保证稳定性的基础上尽可能减少自重,同时保持足够的刚度来承受荷载。

另外,大跨度空间结构设计还需要考虑美学因素,使建筑既具有实用性又具有艺术性。

工程应用
大跨度空间结构在现代工程中有着广泛的应用。

体育场馆、展览馆、航站楼、大型会议中心等建筑往往需要大跨度空间结构来满足大空间内部活动的需求。

例如,鸟巢体育场的结构设计采用了大跨度空间结构,使得观众在体育赛事中能够获得更好的观赛体验。

未来发展趋势
随着人们对建筑设计的需求不断提高,大跨度空间结构设计也在不断创新发展。

未来,我们可以预见更多的新材料将被运用到大跨度空间结构设计中,例如碳纤维、高强度玻璃等,以实现更轻更坚固的结构。

智能化技术的应用也将使大跨度空间结构的维护和管理更加便捷高效。

大跨度空间结构设计与工程应用是建筑领域中一项重要且具有挑战性的工作。

随着技术的不断进步和创新,我们有信心未来的大跨度空间结构将会更加美观、实用和可持续。

大跨度空间结构设计与工程应用的发展将在未来继续受到关注,技术的进步和创新将为这一领域带来更多可能性和机遇。

大跨度建筑的空间形态与结构技术研究

大跨度建筑的空间形态与结构技术研究

大跨度建筑的空间形态与结构技术研究摘要:本文主要分析了空间结构发展的原因以及发展状况,其次分别从大跨度建筑空间结构的分类进行详细具体的阐述,与大家共同探讨。

关键词:大跨度建筑;空间形态;空间结构;技术研究【正文】:当今社会正处于不断高速的发展阶段,人们的生活水平也随之不断的得以全面提高,社会的建筑行业的建筑物逐渐呈现出了出现了大型复杂的特点,利用大跨度的结构形式来解决那些大面积覆盖的问题,现在已经成为了建筑行业发展的趋势以及主要的发展方向。

一、空间结构发展的原因以及发展状况空间结构的发展具体原因,笔者结合自身工作经验分析认为主要有以下三点:①人们生活水平不断提高,文化、体育、工业生产等事业不断进步,增强了对空间结构,尤其是大跨度高性能空间结构的需求;②轻质高强材料的发展、进步,适应了大跨空间结构发展的需求;③结构计算理论的日益完善,以及计算机技术的飞速发展,使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能。

这些正是空间结构能够扩大应用范围,得以蓬勃发展的主要因素。

空间结构是将材料科学、结构力学分析方法与理论、高水平的安装技术融于一体的综合性高技术学科。

大跨度空间结构的发展与它的结构形式及各种新型建材的发展是密不可分的。

它可以全面地反映一个国家的综合经济实力,一些发达国家如美国、日本、西欧等各国在大跨度空间结构方面的发展较早,速度较快,其跨度大,结构形式丰富,包括有张拉整体结构、膜结构、网壳结构、悬索结构、折叠结构、开合结构等及各种结构的杂交形式。

中国在大跨度空间结构方面的研究有近40年的历史,特别是近十年来发展较快,从网架、网壳到悬索结构,膜结构都有相当数量的工程应用,建成了一大批体育场馆;建成了多座大跨度机库如首都机场机库,其中以网架结构发展迅猛,应用极广现网架年覆盖面积将近200万m2,达到了世界第一。

二、大跨度建筑空间结构的分类笔者总结分析认为大跨度建筑空间结构主要可以分为以下几点:①薄壳结构。

大跨空间结构课程论文

大跨空间结构课程论文

浅谈大跨空间结构施工技术摘要大跨度空间结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。

形态各异的空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。

本文阐述了大跨度空间结构的主要结构形式及其特点,主要施工方法,并简要介绍了空间结构的一些最近进展。

关键词大跨度空间结构形式特点施工方法最新进展1引言随着科技与经济的发展,人们对结构有了越来越高的要求,结构的规模越来越大,形式也越来越复杂。

大跨度空间结构是一类结构受力合理、刚度大、重量轻、杆件单一、制作安装方便的空间结构体系,它具有良好受力性能、形体优美,具有大空间的跨越能力,其良好的经济性、安全性和实用性,使其成为我国发展最快的结构形式之一,大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。

2主要结构形式2.1网架结构由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构,其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。

它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。

2.1.1 网架结构的形式(1)平面桁架系组成的网架结构。

主要有:两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。

(2)四角锥体组成的网架结构。

主要有:正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。

(3)三角锥组成的网架结构。

主要有:三角锥网架、抽空三角锥网架(分Ⅰ型和Ⅱ型)、蜂窝形三角锥网架等型式。

(4)六角锥体组成的网架结构。

主要形式有:正六角锥网架。

2.1.2 网架结构的主要特点空间工作,传力途径简捷;重量轻、刚度大、抗震性能好;施工安装简便;网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产,有利于提高生产效率;网架的平面布置灵活,屋盖平整,有利于吊顶、安装管道和设备;网架的建筑造型轻巧、美观、大方,便于建筑处理和装饰。

关于超大跨度空间钢结构设计的研究

关于超大跨度空间钢结构设计的研究

关于超大跨度空间钢结构设计的研究摘要:随着现代建筑技术的不断进步和发展,超大跨度的空间钢结构设计被广泛应用于建筑工程中。

本文根据实践工程的设计经验,对于在超大跨度空间钢结构设计中所出现的问题进行剖析,重点分析不同的设计性能对空间钢结构设计的影响。

在超大跨度空间钢结构设计过程中,应该严格遵守相关行业标准规范要求,选用正确的空间钢结构设计类型。

本文主要分析超大跨度空间钢结构设计的整体思路,并且阐述超大跨度钢结构设计的要点和难点内容,以及在设计过程中应该注意的重点问题,希望相关研究人员以借鉴和参考。

关键词:超大跨度;空间结构;钢结构;设计分析引言超大跨度空间结构的设计能力是综合衡量一个国家建筑与制造科学技术水平的重要标准。

随着社会的飞速发展,我们对空间结构的使用提出的更大需求就是不断增大结构的跨度,向超大跨度结构发展。

似乎“超大跨度时代”已悄然来临。

在世界范围内,超大跨度空间结构技术的研究开发和工程应用,特别是新型超大跨度结构的三维空间结构体系,引起了人们的极大关注。

近年来,中国大跨度空间结构的技术水平超速发展,但与欧美国家相比仍存较大差距,最大表现在于缺乏结构创新与建筑理念的有机结合。

1设计中的重难点分析1.1变形设计系统结构在设计过程中,由于钢结构系统的变形对荷载的影响,要使得其变形性能满足设计需要,同时钢结构体系也要满足弹性形变的要求,满足系统的弹性变形。

系统构件除了要从整体上进行分析以外,还要学会拆分,每一个构件的受力都要符合标准,不能够超出杆件的承载力范围。

为了使得杆件受力符合特性需要,也可对系统结构施加预应力的方法,使得材料满足弹性形变。

对钢结构施加的预应力能够有效提升超大跨度空间钢结构的整体刚度,使其结构承载力满足性能要求,要有效降低整个钢结构体系的弹性形变和塑性形变,同时能够提升整体钢结构的抗变形能力。

对于整体钢结构实施预应力能够进一步防止超大跨度空间钢结构出现破坏性的形变。

1.2荷载设计对于永久荷载来说,在超大跨度空间钢结构设计过程中,永久荷载主要包括屋面以及屋盖的质量。

大跨度空间管桁架结构设计论文

大跨度空间管桁架结构设计论文

浅谈大跨度空间管桁架的结构设计【摘要】近年来,钢管结构在工业及民用建筑中的应用日益广泛,大跨度的车站、机场、体育场馆等多采用钢管桁架结构,本人有幸参加大庆侏罗纪公园室内游乐场的设计,主体建筑为128米x112米的空间桁架结构。

本文通过对该建筑结构设计的回顾,在理论分析和实际工程计算紧密结合的基础上,总结了空间桁架结构设计的一些方法和经验。

【关键词】空间桁架;方案选择;计算分析;关键技术1、工程概况本工程位于大庆市区,单体建筑为八边形,建筑面积13475.74㎡,单向拱形屋面,长度128m,矢高12.8m;拱顶净高度28.5m。

桁架最大跨度64米。

室内景观游乐设施复杂繁多,地面高低起伏,建筑四周墙体均安装美国公司设计的布景,整个建筑对美观及空间要求很高,因此,整个建筑除四周设柱外,中间仅允许有4根圆柱支撑整个屋面体系。

屋面三角形桁架内设置通长猫道,兼做表演照明和电缆桥架使用,合理的利用了建筑空间。

2、钢管桁架结构的形式及特点2.1 管桁架的分类:根据受力特性和杆件布置不同,可分为平面管桁结构和空间管桁结构。

平面管桁结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内,结构平面外刚度较差,一般需要通过侧向支撑保证结构的侧向稳定。

空间管桁结构通常为三角形截面,与平面管桁结构相比,它能够具有更大的跨度,且三角形桁架稳定性好,扭转刚度大且外表美观。

在不布置或不能布置面外支撑的场合,三角形桁架可提供较大跨度空间。

一组三角形桁架类似于一榀空间刚架结构,且更为经济。

可以减少侧向支撑构件,提高了侧向稳定性和扭转刚度。

对于小跨度结构,可以不布置侧向支撑。

2.2 连接件的截面形式常用的杆件截面形式为圆形、矩形、方形等,本建筑弦杆和腹杆均为圆管相贯。

2.3 桁架的外形:从桁架外形(即从弦杆类型来分)方面可分为:直线型与曲线型管桁架结构。

为了满足对建筑物美观和使用功能的要求,以及空间造型的多样性,管桁架结构多做成各种曲线形状,以丰富结构的立体效果。

大跨度网架结构设计

大跨度网架结构设计

大跨度网架结构设计Design of Large Span Grid Structure张英会(河北寰球工程有限公司,河北涿州072750)ZHANG Ying-hui(Hebei Huanqiu Engineering Co. Ltd., Zhuozhou 072750, China)【摘要】人们对空间结构的使用需求一直在增加,并且在朝着大跨度结构的方向发展,特别是新型超大跨度结构中的三维空间结构系统,引起了人们的极大关注论文主要对大跨度网架结构设计进行简单的介绍,希望可以为相关人员提供参考。

【Abstract 】People’s demand for the use of s pace structure has been increasing, and it is developing towards the direction of l ong-span structure. In particular, the three dimensional structure system of t he new super-span structure has attracted great attention. The paper mainly introduces the structure design of t he long-span grid, hoping to provide reference for ralated people.【关键词】大跨度;结构;设计[Keywords ] large span; structure; design 【中图分类号】TU 356【文献标志码】A【DOI 】10.13616/j .cnki.gcjsysj .2020.12.2021引言在空间结构类型中,网架结构的使用比较广泛,在一些大、中以及小跨度建筑中都比较适用。

网架结构主要包括单层、双 层以及多层等类型。

大跨房屋钢结构论文

大跨房屋钢结构论文

大跨钢结构及其应用摘要随着中国经济的持续高速发展,遍布全国的经济技术开发区正以前所未有的建设规模兴建各类钢结构建筑,我国网架、网壳结构等大跨空间钢结构获得广泛应用的实际情况,将其归结为结构形式多样化、结构新材料应用的拓展及现代预应力技术的引用。

其中不少单体的建筑面积往往达数万乃至数十万平方米。

同时为适应各种自动化生产线的工艺要求,厂房的跨度及柱网也越来越大。

钢结构建筑是继钢筋混凝土建筑之后的最具革命性建筑的新发展和新应用。

轻钢结构建筑的特点突出:整体刚度和抗震性能好、施工速度快、结构占有面积小、承载力高,在工业厂房中钢结构逐渐代替了钢筋混凝土结构,以其大跨度、大空间的表现在建筑规模上相当出色。

关键词:大跨空间钢结构;网架结构;应用与发展;特点1 大跨空间钢结构简介1.1 大跨空间钢结构随着我国经济建设的蓬勃发展,网架、候机厅、会展中心、会堂、剧院等大型公共建筑及不同类型的工业建筑获得了广泛应用。

习惯上,通常将空间结构按形式分为五大类,即薄壳结构(包括折板结构)、网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构,称为五大空间结构。

其中,膜结构可分为充气膜结构和支承膜结构,前者又可分为气囊式膜结构(囊中气压为3~7个大气压,称高压体系)和气承式膜结构(膜内气压1.003个大气压左右,称低压体系),后者又可分为刚性支承膜结构(支承在刚度较大的如拱、梁、桁架、网架等支承结构上,又称骨架式膜结构)和柔性支撑膜结构(支承在脊索、谷索、边索、桅杆等柔度较大的支承结构上,又称张拉式膜结构)。

在五太空间结构的基础上,平板型的网架结构和曲面型的网壳结构可合并总称为网格结构(新的《土木工程名词》已经正式推荐采用“空间构架”这一名词,相当于英文的Space Frame,这里仍根据习惯称为网格结构);而悬索结构与膜结构也可合并总称为张拉结构。

1.2 大跨空间钢结构特点1.2.1 结构形式多样化,大跨空间钢结构多姿多彩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。

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大跨度空间结构设计论文
【摘要】在人类社会的发展历程中,能够提供更大跨度和空间的结构常常是人们追求的梦想和目标,空间结构的发展很大程度上反映了人类建筑史的发展。

空间结构设计应经过多种结构体系选型对比后,再经过计算机的精确分析计算设计出既满足建筑使用功能,又符合结构安全及经济性的大跨度空间结构。

引言
大跨度空间结构的设计、建造所采用的技术已经成为衡量一个国家建筑水平的重要标志,大跨度空间的结构以合理的受力及优美的造型在体育建筑、公共建筑,诸如展览馆、候机大厅、候机楼、会堂、大型室内游乐中心、商业中心、大型工业厂房、飞机库等得到了广泛应用,目前大跨度空间结构的建造和建造所使用的建筑技术可以用来衡量一个国家的建筑水平,许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观[1]。

近几十年,科学技术的发展和生产力水平的提高,计算机的广泛应用,以及高强度材料和新型材料的出现,极大地促进了大跨度空间结构的发展,本文介绍了目前几种常用大跨度空间结构的结构形式及特点,并分析了预应力结构、桁架结构和网架结构的设计关键点。

一、几种常见大跨度空间结构范例与特色
1.网架结构
网架结构是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。

网架结构主要形式:按结构组成分,有双层和三层网架;
按支承情况,可分为周边支承、支承、三边支承和两边支承、周边支承与点支承相结合的混合支承等;按网格组成情况,可分为由两向或三向平面桁架组成的平面桁架体系和由三角锥、四角锥组成的空间桁架体系。

网架结构的主要优点:1)建筑高度小,能更有效的使用建筑空间,获得较好的经济效益。

2)网格结构的刚度大,整体性好,抗震性能好。

3)网格尺寸小,可采用小规格的杆件截面,并为采用轻型屋面提供了便利条件。

4)便于制造定型化,网格可做成少数几种标准尺寸的组合单元,节点和零件,在工厂大量。

组合单元若采用螺栓连接,网架可装可拆,也可任意加长或缩短,灵活性更大。

5)由于网架杆件与节点的单一性,一般结构设计所需的施工图纸比较少。

网架结构缺点:节点区域用钢量较大,加工及制作费用仍较平面桁架高。

2.预应力空心楼板结构
预应力空心楼板是一种新型适应大跨度结构的结构体系,它集合了空心楼板和预应力技术的优点,在使用跨度范围内能减小楼板自重,进而节约砼与钢材的用量,增强结构整体性,总体上能获得较好的经济效益和社会效益,并获得较好的使用功能。

预应力空心楼板的优点:1)用途非常广泛:适用于大跨度办公楼、展览大厅、教学楼、厂房、停车楼、市政桥梁板;2)跨度增大,获得较佳的使用空间; 3)可减少明梁或采用无梁结构,最大的增大楼层净高; 4)可降低结构自重;5)中空楼板可获得良好的隔音效
果; 6)中空楼板可获得较好的隔热效果 7)可采用无梁结构,模板施工难度降低,建设速度提高。

大跨度现浇预应力空心楼盖的缺点: 1)预应力空心楼盖体系是多种技术、多种材料的结合。

由于施工难度的增加,施工质量要求严格,因此要求施工人员须经专业培训; 2)预应力空心楼板有一定的适用范围,工程结构经济适用跨度为单向12.0米~19.0米;双向14.0米~27.0米;
3.架结构
桁架是由杆件通过焊接、插销、铆接或螺栓连接而成的钢结构,一般由直杆组成的具有三角形状的平面或空间结构。

在荷载作用下,桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而让材料强度得到充分利用,在跨度较大时比实腹梁节省材料,并且能减轻自重和增大刚度故,适用于较大跨度的承重结构和高耸结构。

根据桁架的外形分为:平行弦桁架、折弦桁架、三角形桁架;以桁架几何组成方式分:简单桁架、联合桁架、复杂桁架;按所受水平推力分:无推力的梁式桁架、有推力的拱式桁架。

桁架结构的优点:1)桁架结构造型简洁、美观,主次结构分明,跨度大;2)主拱桁架在工程进行下料、切口、预拼装。

现场焊接量较少。

桁架结构存在的缺点:1)钢桁架弦杆构件的下料切割、弯弧成型,钢桁架桁架腹杆相贯面切割等钢结构的加工制作需要拥有许多新型设备才能满足加工精度要求和工期进度要求;2)桁架结构的自重
较大,造价高。

二、几种结构类型的设计关键点
1. 预应力结构
现代预应力混凝土结构的一个主要发展趋势是由简支到连续、构件到整体、静定向超静定的发展,而在预应力下静定结构和超静定结构的最大区别在于预应力结构对超静定结构产生了次应力,因此正确的分析和应用次应力是预应力结构设计的关键[2]。

结构在预应力作用下产生变形,如果结构是静定的,变形不受到任何约束,结构在预应力作用下不会产生附加的支撑反力,因而也不产生次弯矩。

但是,如果结构是超静定的,变形会受到支撑的约束,结构在预应力作用下会产生附加的支撑反力(即次反力),该反力在结构内产生的弯矩称为次弯矩,由次弯矩产生结构的次应力,合理地利用这种次应力进行设计能使预应力结构发挥更大的功能。

2.网架结构
大跨度空间网架结构刚度非常大,整体性能好,同时又是超静定结构,当其支座不均匀的沉降和刚度将对整体结构的内力产生非常大的影响。

因此,合理的支座设计是网架结构设计点关键。

通过实际工程建模数值分析,发现支座刚度对内力影响很大,固定铰支座与滑动铰支座相比,明显减少上弦跨中杆件的内力,支座处杆件内力变化,下弦内力变化不明显。

网架和下部钢筋混凝土结构整体计算模型与网架单独模型内力相差较大,支座刚度越大,相差越大,支座刚度越小,相差越小。

下部支承网架的混凝土结构刚度对网架内
力的影响,在地震工况下的影响较大,在正常使用荷载下影响较小;支承结构刚度越大,整体模型内力越接近单独模型相同支座的内力[3]。

网架个别支座失效对网架内力的影响较小,仅失效支座处相关杆件影响较大,离失效支座越远内力影响越小,杆件应力均未超过构件材料的极限强度,内力重分布很好,充分体现了网架的高次超静定结构的优越性。

3.桁架结构
在工程设计上对桁架结构的具体设计要求表现为:1.强度要足够,结构不能发生断裂或塑性变形;2.刚度要足够,不允许发生过大的弹性变形;3.稳定性要足够,不能发生失稳现象;4.抗震性能要好。

一般桁架结构,单独的每榀桁架强度承载力、平面内刚度都很大,但是每榀桁架的相互联系一般都是按照构造进行设计,这样就有可能导致平面外的稳定性不足,进而导致整体结构失稳,因此,控制平面外的稳定是设计关键点。

三、结束语
在人类社会的发展历程中,能够提供更大跨度和空间的结构常常是人们追求的梦想和目标,空间结构的发展很大程度上反映了人类建筑史的发展。

空间结构设计应经过多种结构体系选型对比后,再经过计算机的精确分析计算设计出既满足建筑使用功能,又符合结构安全及经济性的大跨度空间结构。

参考文献
[1] 蓝天。

空间钢结构的应用与发展【J】.建筑结构学报,2001,
22(4):1-7。

[2] 陈鹤,王希建。

预应力次应力的分析和应用【J】,山西:山西建筑,2009。

[3] 邓辉。

网架结构支座对内力影响的研究【J】,甘肃:甘肃科技,2013。

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