大跨与空间结构大作业
研究生课程考核试卷
科目：大跨与空间结构教师：熊刚
姓名：郭一帆学号： 20141613068t 专业：结构工程类别：专硕
上课时间： 2015 年 5 月至2015 年 7 月
考生成绩：
卷面成绩平时成绩课程综合
阅卷评语：
阅卷教师 (签名)
大学研究生院制
单层球面网壳结构整体稳定分析
摘要：当结构所受荷载达到某一数值时，若增加一微小的增量，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。本文使用ansys软件，使用参数化建模思想编写建立K6型凯威特网壳建模程序，将面荷载转化为节点荷载，随后进行静力分析和稳定性分析，在稳定性分析中重点分析不同初始缺陷对网壳结构整体稳定的影响情况，最后再分析考虑材料非线性后，荷载系数的改变。
关键字：初始缺陷非线性稳定极限承载力ansys
1.概述
根据失稳的性质，结构稳定问题可分为两类。第一类是理想化情况，即达到某个荷载时，结构的平衡状态发生质的变化，称为平衡分叉失稳或分支点失稳，而数学处理上是求解特征值问题，故又称为特征值屈曲分析。第二类失稳是结构失稳，变形将大大发展，而不会出现新的变形形式，故平衡状态不发生质变。在这种失稳情况下，结构的平衡形式并没有发生质的改变，结构失稳临界荷载可通过荷载-变形曲线的荷载极值点得到，因此也称为极值点失稳。这种失稳形式通常是发生在具有初始缺陷的结构中，初始缺陷大小对临界荷载有一定的影响，通过计算分析，我们可以看到初始缺陷对网壳整体稳定的影响程度，同时改变失跨比，对比初始缺陷对结构的影响程度。本文使用K6凯特威网壳为例进行分析，凯特威网壳具有杆件类型较少，力分布均匀的特点，适用于大、中跨度结构。
2.凯威特网壳参数化建模总体思路
2.1计算控制参数。控制一个球面网壳的几何参数包括失高f、跨度Span，布置参数有杆件布置沿环向循环
对称区域个数Kn（径肋的数量）和环杆的圈数Nx。建模时用到的几何参数如图所示。
通过几何参数失高和跨度可以计算曲率半径R:
每个径杆对应的圆心角Dpha：
2.2建立球面坐标系。定义顶点为节点1，由第1圈开始，依次建立各圈节点。凯威特网壳的各圈节点数目
不同，每圈节点数目为Kn倍圈号，即第i圈有Kn*i个节点，因此，第i圈第j区节点编号为1+Kn*(i-
1)*i/2+j，节点坐标为(R,(j-1)*360/(Kn*i),90-i*Dpha)。
2.3定义单元类型、材料属性、实常数等。
2.4环向杆连接。利用循环命令，由向外依次连接环向相邻节点，第i圈第j区的单元是连接节点1+Kn*(i-
1)*i/2+j与节点1+Kn*(i-1)*i/2+j+1而成，各圈最后一对称区的单元由该圈首节点1+Kn*(i-1)*i/2+1
与末节点1+Kn*(i-1)*i/2+Kn*i连接而成。
2.5径向杆连接。由于各圈杆节点数目不同，利用三重循环命令，找到节点规律进行单元连接。
2.6施加边界约束和节点荷载。由于节点编号是由向外依次进行，可求得最后一圈起始节点编号为
1+Kn*(Nx-1)*Nx/2+1，小于该编号的节点施加荷载，大于该编号的节点施加位移约束。
3.等效节点荷载的施加
将外荷载按照静力等效原则，将节点所辖区域的荷载集中作用在该节点上。即将面荷载转化为节点荷载。具体过程见命令流。
4.静力分析与稳定性分析
4.1网壳结构静力分析
施加节点荷载，得到单层球面网壳静力分析结果。
4.2网壳结构的稳定分析
采用考虑几何非线性的有限元方法进行荷载-位移全过程分析，是网壳结构稳定分析的有效途径，通过跟踪网壳结构的非线性荷载-位移全过程响应可以合理确定其稳定承载能力。
参考《空间网格结构技术规程》4.3.3要求，球面网壳的全过程分析可按满跨均布荷载进行，进行网壳全过程分析时应考虑初始几何缺陷（即初始曲面形状的安装偏差）的影响，初始几何缺陷分布可采用结构的最低阶屈曲模态，其缺陷最大计算值可按网壳跨度1/300取值。
分析时，提取一阶模态位移值的0.1作为初始缺陷修改元模型节点坐标，根据分析结果绘制荷载-位移曲线并得到非线性屈曲荷载系数。
5软件分析过程及结果
5.1建立K6凯威特网壳，输入矢高f=8m，跨度Span=40m，径肋Kn=6，环杆的圈数Nx=5，如图。
5.2选择单元类型为beam4单元，输入截面特性，截面取为圆钢管Φ152.0X5.0，查截面特性表有，面积
A=0.002309，Iz=Iy=624.43。如图，
5.3输入材料属性，弹性模量E=，泊松比0.3，密度为7850kg/，单元类型号，材料属
性号，实常数号为1。如图
5.4施加面荷载，面荷载为2000N/。调用程序将面荷载转化为等效节点荷载。
等效节点荷载文件名及路径为E:\ANSYS\process\shell\example\equiforce.mac.
得到节点荷载如下表。
节点号方
向荷载大小（N）
节点
号
方
向荷载大小（N）
节点
号
方
向荷载大小（N）
1 fz -33614 31 fz -39337 61 fz -38244
2 fz -38617 32 fz -38921 62 fz -12251
3 fz -38617 33 fz -39337 63 fz -18632
4 fz -38617 34 fz -39337 64 fz -18597
5 fz -38617 35 fz -38921 65 fz -18597
6 fz -3861
7 36 fz -39337 66 fz -18632
7 fz -38617 37 fz -39337 67 fz -12251
8 fz -39602 38 fz -37806 68 fz -18632
9 fz -40286 39 fz -38244 69 fz -18597
10 fz -39602 40 fz -38243 70 fz -18597
11 fz -40286 41 fz -38244 71 fz -18632
12 fz -39602 42 fz -37806 72 fz -12251
13 fz -40286 43 fz -38244 73 fz -18632
14 fz -39602 44 fz -38243 74 fz -18597
15 fz -40286 45 fz -38244 75 fz -18597
16 fz -39602 46 fz -37806 76 fz -18632
17 fz -40286 47 fz -38244 77 fz -12251
18 fz -39602 48 fz -38243 78 fz -18632
19 fz -40286 49 fz -38244 79 fz -18597
20 fz -38921 50 fz -37806 80 fz -18597
21 fz -39337 51 fz -38244 81 fz -18632
22 fz -39337 52 fz -38243 82 fz -12251
23 fz -38921 53 fz -38244 83 fz -18632
24 fz -39337 54 fz -37806 84 fz -18597
25 fz -39337 55 fz -38244 85 fz -18597
26 fz -38921 56 fz -38243 86 fz -18632
27 fz -39337 57 fz -38244 87 fz -12251
28 fz -39337 58 fz -37806 88 fz -18632
29 fz -38921 59 fz -38244 89 fz -18597
30 fz -39337 60 fz -38243 90 fz -18597
91 fz -18632
5.5清除数据，回复模型，调用程序施加节点荷载可以得到网壳的静力分析结果，结果如下，最大位移点位
移为0.007848m。
大跨空间结构案例分析_图文(精)
通过这一个学期建筑结构选型将建筑结构分类如下:●平面结构 梁柱结构(框架结构 桁架结构 单层钢架结构 拱式结构 ●空间结构 薄壁空间结构 网架结构 网壳结构网格结构 悬索结构 薄膜结构 ●高层建筑结构 ●平面结构 平面屋盖结构空间跨度相比较小,节点、支座形式较简单。 2008年奥运会摔跤比赛馆总建筑面积约23950平方米,比赛馆平面是一个82.4*94米平面,屋面是反对称的折面,采用巨型门式钢钢架结构,将建筑塑造为富有韵律感的
造型,如图所示。三维整体模型工程屋盖由12榀空间门式钢钢架组成,跨度82.4米,中心距8,0米,钢刚架为四肢组合的格构式结构。构件间的连接节点均为相贯节点,钢架柱(钢管连接于看台部分的钢筋混凝土柱,屋盖结构外形简洁、流畅,节点形式简单,刚度大,几何特性好。 单榀空间门式钢刚架单榀空间门式钢刚架(有连系杆单榀空间门式钢刚架(有连系杆
刚架柱支座 ●空间结构 ●网格结构 ?网架结构 一:2008奥运会国家体育馆 国家体育馆位于北京奥林匹克公园中心区,建筑面积80 476m2 ,固定座席118 万座,活动座2 000座,用于举办2008 年奥运会的体操、手球比赛,赛后用于举办体育比赛和文艺演出。虽然体育馆在功能上划分为比赛馆和热身馆两部分,但屋盖结构在两个区域连成整体,即采用正交正放的空间网架结构连续跨越比赛馆和热身馆两个区域,形成一个连续跨结构。空间网架结构在南北方向的网格尺寸为815m,东西方向的网格有两种尺寸,其中中间(轴a和○K之间的网格尺寸为1210m,其他轴的网格尺寸为815m。按照建筑造型要求,网架结构厚度在11518~31973m之间。不包括悬挑结构在内,比赛馆的平面尺寸为114m ×144m,跨度较大,为减小结构用钢量,增加结构刚度,充分发挥结构的空间受力性能,在空间网架结构的下部还布置了双向正交正放的钢索,钢索通过钢桅杆与其上部的网架结构相连,形成双向张弦空间网格结构。其中最长桅杆的长度为91237m,钢索形状根据桅杆高度通过圆弧拟合确定。在
大跨度空间结构复习题
1空间结构的特点：1）空间结构具有合理形体，三维受力特性，内力均匀，结构整体刚度大，抗震性能好。对集中荷载的分散性较强，能很好的承受不对称荷载或较大的集中荷载。2）自重轻，经济性好。3）便于工业化生产4）形式多样化，造型美观。5）有较大的跨越能力，为建筑功能提供较大的空间。6）建筑，结构和使用功能的统一。 2大跨度空间结构分类按大跨度空间结构的受力特点可分为刚性，柔性空间结构和杂交结构体系按单元划分分为板壳单元，梁单元，杆单团，索单元和膜单元。 3刚性空间结构体系包括薄壳，空间网络和立体桁架结构。薄壳结构多为钢筋混凝土整体浇灌而成 4空间网格结构一般是由钢杆件按一定规律组成的网格状高次超静定空间杆系结构。空间网格结构根据外形分：网架——外形呈平板状，网壳——其外形呈曲面状 5立体桁架结构是以钢管通过焊接有机连接而成的一种空间结构。 6柔性空间结构体系是指由柔性构件构成，通过施加预应力而形成的具有一定刚度的空间结构体系（包括：悬索结构，膜结构，张拉整体结构）。 7杂交空间结构体系：第一类为刚性结构体系之间的组合，第二类为柔性结构体系于刚性结构体系的组合，第三类为柔性体系之间的组合。 8单层网壳由梁单元组成，而双层网壳由杆单元组成 9网架结构具有空间三维受力、整体性好、刚度好、施工简单、快捷等优点。优点：1，应用范围广2，建筑高度小，能更有效的利用建筑空间，获得良好的经济效益。3，网格结构的刚度大，整体性好，抗震性好。4，网格尺寸小，可采用小规模的杆件界面，并为采用轻型屋面提供了便利的条件。5）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，在工厂大量生产。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。6）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。 10网架结构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、点支承、三边支承和两边支承，周边支承与点支撑相结合的混合支承，按网格组成情况，可分为有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。根据搁置方式不同，可分为周边支承、点支撑、三边支撑和两边支承，以及周边支承与点支撑相结合的情况。 11双层网架由上下两个平放的平面构架做表层，上、下表层设有层间杆件相联系。组成上下表层的杆件称为网架的上弦杆或下弦杆，位于两层之间的杆件称为副杆。 12三层网架由3个平放的平面构架及层间杆件组成。三层网架结构的稳定性能比双层网架好，杆件密集，传力路径众多，结构有更好的安全储备，致使结构有很好的延性。三层网架结构杆件内力分布均匀。三层网架也存在不足之处是节点和杆件数量增多，中层节点上的链接的杆件较密。 13常用的柱帽形式有3种：1柱帽设置在网架下弦平面下，就是在支点处向下延伸一个网架高度，这种柱帽能很快将柱顶反力扩散，由于假设柱帽将占据一部分室内空间。2柱帽在网架上弦平面之上，就是在支点处向上延伸一个网架高度，其优点是不占室内空间，柱帽上凸部分可兼作采光天窗。3柱帽布置在网架内，将上弦节点直接搁置于柱顶，使柱帽呈伞形，其优点是不占室内空间，屋面处理较简单。这种柱帽承载力较低，适用轻屋盖或中小跨度网架。 14按网格形式分类,网架可分为平面桁架系和空间桁架系。平面桁架体系由平行斜架组成，杆件较多，刚度较大，适用与各种跨度。平面桁架体系分为1两向正交正放网架2两向正交斜放网架3两向斜交斜放网架空间桁架体系分为四角锥体系和三角锥体系四角锥体系是由许多四角锥按一定规律组成，组成的基本单位为倒置四角锥，这类网架上下弦平面均为方
大跨空间结构学习心得
大跨空间结构的学习心得 上大学以来，我总是喜欢看一些建筑类的书籍，每每看到那些对我来说不可思意的建筑，我都会被她们的雄伟气势、美妙绝伦的造型所深深吸引和被她们的设计者所完全折服。当然对于一个即将成为建筑人的我来说，这更是一种自豪。在这其中大跨空间结构，印象尤为深刻。这一学期的《大跨空间结构》课程让我更进一步的认识了空间结构。 记得小时候和朋友交换着把绳子在手指间支成各种各样的空间形状，那时侯的小游戏---“玩翻绳”，仔细想来它其实附含着一个很深的哲理---结构是变化的、是简单和复杂的综合体。两点一线、三点一面，面和面组合成空间。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。 大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，可分为如下这些类型：钢筋混凝土薄壳结构、平板网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构和索－膜结构。钢筋混凝土薄壁结构在50年代后期及60年代前期在我国有所发展，当时建造过一些中等跨度的球面壳、柱面壳、双曲扁壳和扭壳，在理论研究方面还投入过许多力量，制定了相应的设计规程。但这种结构类型日前应用较少，主要原因可能是施工比较费时费事。平板网架和网壳结构，还包括一些未能单独归类的特殊形式，如折板式网架结构、多平面型网架结构、多层多跨框架式网架结构等，总起来可称为空间网格结构。这类结构在我国发展很快，且持续不衰。悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作用，可总称为张力结构。这类结构富有发展前景。 薄壳结构也叫实体结构。从某些方面可以说他是拱的演变，这与他的受力和造型特点有关。早在古罗马时代，人们就建造了万神殿，其中央大殿为直径43.5米的半圆球型穹顶。与传统的平面结构相比，薄壳结构造型优美、传力路线直接、受力性能良好。薄壳结构除了承重结构作用外又是维护结构，
大跨空间结构答案.doc
大跨空间结构(答案整理) 一、单项选择题（共20分,每小题2分） 1. 下列哪一种空间结构在高空作业时施工费用最高（ B ） A. 网格结构 B. 折板结构 C. 平板结构 D. 混合结构 2. 下列哪一种网架结构的刚度最差（ D ） A. 两向正交正放网架 B. 两向正交斜放网架 C. 三向网架 D. 单向折线形网架 3. 若三角锥网架的全部杆件等长（其中h 为网架高度，s 为弦杆长度），必须满足下列哪 一种条件（ D ） A. 腹杆与高度方向的夹角为33arccos B. 腹杆与高度方向的夹角为2 3arccos C. 腹杆与高度方向的夹角为32arccos D. A 、B 、C 都不对 4. 下列哪种网架的节点处杆件汇交的数量最少（ B ） A. 两向正交正放网架 B. 蜂窝形三角锥网架 C. 棋盘形四角锥网架 D. 抽空三角锥网架 5. 下列哪种网架的节点处杆件汇交的数量最多（ A ） A. 三向网架 B. 三角锥网架 C. 四角锥网架 D. 星形四角锥网架 6. 下列哪一种网架屋面构造最为复杂（ D ） A. 星形四角锥网架 B. 棋盘形四角锥网架 C. 斜放四角锥网架 D. 两向斜交斜放网架 7. 正放四角锥网架须满足下列哪种条件方能做到所有杆件等长（ A ） A. 网架腹杆与弦杆的夹角为60° B. 网架腹杆与竖向的夹角为60° C. 网架腹杆与腹杆的夹角为60° D. 以上答案均不正确。 8. 下列哪一种网架受力的均匀性较差（ C ） A. 正放四角锥网架 B. 正放抽空四角锥网架 C. 星形四角锥网架 D. 棋盘形四角锥网架 9. 有一间接承受动力作用的网架，其受拉杆的容许长细比[]λ为（ D ） A. 180 B. 200 C. 250 D. 300
大跨度空间结构工程案例样本
大跨度空间结构案例及分析
1、大跨度空间结构选型的概念 跨度超过30米的空间结构就是大跨度空间结构。大跨度空间结构使建筑实现较大的跨度, 满足建筑大空间的使用要求, 而且结构轻巧, 造型优美, 受力合理, 实用耐久, 用钢量低。大跨度空间结构不但使空间的水平分隔的灵活性增大, 而且也增大了垂直方向的自由调整的可能性。大跨度空间结构的选型即大跨度空间结构体系方案的优化选择, 实际上就是对适合建筑设计的多种结构体系方案进行分析、比较、判断、假设、择优的过程。 2、大跨度空间结构选型的原则 大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈来愈复杂; 另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现, 促进了大跨度建筑的进步。因此大跨度空间结构的发展是在结构受力合理, 造型美观等诸多因素的限制下发展起来的。各种结构不同的优势与劣势, 只有将它们合理的运用起来, 才能达到技术与艺术都最合适的结构选择, 甚至创造出完美的建筑。 在大跨度空间结构中引入现代预应力技术, 不但使结构体形更为丰富而且也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示。经过适当配置拉索, 或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载。前者即为斜拉结构体系, 后者则为预应力结构体系。这一类”杂交”结构体系将改进原结构的受力状态, 降低内力峰值, 增强结构刚度、经济效果明显提高。
一、案例 南京医科大学新建新基础医学教学与科研楼/教研服务中心工程, 位于南京市江宁大学城,分教学楼和教研服务中心两部分。其建筑群皆为四周办公楼中间设中庭的结构形式,中庭跨度约55米,屋面采用折叠钢屋架结构,钢屋架上铺设玻璃采光天窗,有效的解决了楼内的采光问题,外观造型线条优美,气势磅礴,在满足使用功能的同时,又给人以美的享受。 1.1 工程概况 中庭钢结构屋面, 结构形式为一倾斜的折叠钢屋架。位于一区、二区、三区、四区之间, 高端支撑于一区和四区的屋面钢结构上, 经过固定支座与一区和四区的屋面钢结构相连; 低端支撑于二区和三区的屋面钢结构上, 经过滑动支座与一区和四区的屋面钢结构相连, 边榀下设箱型柱支撑。 中庭折叠钢屋架由5榀正三角形管桁架组成, 两边悬挑。低端钢桁架下弦标高从15.831米至17.271米, 上弦标高从17.940米至19.080米, 高约2米, 宽23.477米; 高端下弦标高20.490米至22.274米, 上弦标高从24.752米至26.524米, 高约4米; 跨度: 第一榀40.306米, 第二榀48.133米, 第三榀56.825米, 第四榀58.673米, 第五榀53.862米, 钢折梁屋面部
大跨空间结构认知总结
钢结构参观认知 课程名称：钢结构-房屋建筑钢结构设计 题目：大跨空间结构认知 院（系）：西建大华清学院 专业班级：土木1306班 姓名：张茂晨 学号： 41号 2016年5月7日
大跨空间结构认知 2016年4月29日早上10点30分，在钢结构老师的带领下参观了大跨空间结构体系中的网架结构模型，首先说说大框结构概念，国际壳体结构与空间结构协会的创始人,已故著名薄壳结构专家托罗哈有一句名言：“最佳结构有赖于其自身受力之形体，而非材料制潜在强度”。所谓空间结构是指：具有不易分解为平面结构体系的三维形体，具有三维受力特性，在荷载作用下呈空间工作的结构。刚架结构和排架结构（单层工业厂房），钢筋混凝土框架结构，桁架结构，拱结构都是平面结构，网架结构是典型的三维受力体系结构。 大跨结构空间结构发展历程，在无力学与结构理论情况，凭借经验与大胆的探索，古罗马最著名的穹顶是万神殿，也是建筑史 上最早，最大跨度的拱结构，万神殿的底 平面直径也为43.4米，与高度相等。万神 殿下半部为空心圆柱形，从高度一半的地 方开始，上半部为半球形的穹顶，穹顶的 墙面厚度逐渐减小，其下方墙厚6米，与 万神殿下半部墙壁等厚，到顶部则递减为 1.5米。为使穹顶墙厚的递减更有利于万 神殿整体建筑的稳固，万神殿穹顶内壁被 整齐划分为5排28格，每一格皆被由上而下雕凿凹陷，不仅使墙厚的递减更为合理，也增加了万神殿内部的美观性。还有公元前537年东罗马帝国的圣索菲亚教堂（砌体结构），中央大厅32.6m×68.6m，由一个整园穹拱和两个半圆穹顶覆盖，穹窿之下，柱拱之间，推力逐步传给更小的半圆穹顶。随着19世纪工业革命的发展，材料的进步，生铁出现，当时铁价比木材低廉，采用铁方便灵活又具有截面小等特点，在欧洲兴盛起来，1851年伦敦海德公园举行首届国际博览会的展览馆水晶宫，用的是钢材和玻璃建造的第一栋房屋，中央大厅采用了筒拱顶，支撑在空心铸铁柱上。随着钢结构快速的发展，钢筋混凝土结构也开始成熟起来，1886年英国阿士普丁发明混凝土。1886年德国冠农通过圆拱和平板荷载试验确定了钢筋受拉，混凝土受压的理论。1892年法国亨奈比克用钢筋植入混凝土中，渐渐的运用在房屋建筑中。空间结构理论研究也在同步发展，1826～1831年法国人首创薄壳理论及周边支撑筒壳近似分析法，1892年的径向剪力与弯矩理论为以后壳体结构发展打下基础。1924年天象仪概念创始人鲍尔斯费尔德教授非结构专业，用纯数学计算出自己提出的用15m直径的半圆形网壳结构的每根杆的位置和长度，建成了公认的真正意义上的空间结构的德国耶拿市蔡斯工厂的天文馆。该结构以网壳与薄壳的组合结构。其表面用钢丝覆盖后喷浆，钢的求网壳在施工中当了模架，水泥硬化后成为球壳的配筋。1925年第一个真正薄壳诞生于德国耶拿Schiff玻璃工厂厂房的旋转对称的球壳屋顶。 分类：①实体结构薄壳结构主要形式：圆柱面壳，圆球壳，双曲扁壳，双曲抛物面扭壳，与传统平面结构相比，薄壳结构造型优美，传力路线直接，受力性能好，既是承重结构又是围屋结构材料节约。案列罗马小体育馆，美国西雅图金郡体育馆，北京网球馆;折板结构主要形式：V,II,Z形，折线形横截面，大大增加了空间刚度，能做梁受弯，拱受压，便于制作。案列美国伊利诺大学会堂，武钢外国专家招待所文娱室。 ②网格结构杆件空间会交于节点，形成一个高次超静定结构。平板网架：外观为平板，多向传力，空间刚度大，整体性好，有良好的抗震性能，及适用大跨度建筑，也适用中小跨度房屋，能覆盖各种形状的平面；网壳：外观为曲面状，有单层和双层两类，主要承受压力，稳定问题比较突出，跨度较大时，不能充分发挥材料强度，杆件和节点的几何偏差，曲面偏离等初始缺陷对网壳内力和整体稳定影响较大。
大跨空间结构答案
四、简答题（共20分,每小题5分） 1.在进行网架节点设计时，有哪些基本要求？ 答：①牢固可靠，传力明确简捷；（1分） ②构造简单，制作简单，安装方便；（1分） ③用钢量省，造价低；（1分） ④构造合理，使节点尤其是支座节点的受力状态符合设计计算假设。（2分） 2.确定网架结构的网格尺寸时，需要考虑哪些因素？ 答： 1)与屋面材料有关。钢筋混凝土板尺寸不宜过大，否则安装有困难，一般不宜超过 3m；当采用有檩体系构造方案时，网架一般不超过6 m。（3分） 2)与网架高度有一定比例关系。夹角过大、过小，节点构造会产生困难。（2分） 3. 当网架只承受恒载、活载、风载作用时，应考虑哪些荷载组合？ 答： ①永久荷载+可变荷载（1分） ②②永久荷载+半跨可变荷载（2分） ③网架自重+半跨屋面板+施工荷载（2分） 4．在螺栓球节点网架中杆件的计算长度L0等于杆件几何长度L，而在焊接球节点网架中杆件的计算长度L0小于杆件几何长度L，试说明理由。 答：在焊接球网架中，焊接球通过焊缝与杆件连接，由于焊接抗弯刚度大，工作性能接近于刚节点，故计算长度L0 市场常供钢管。（4）考虑到杆件材料负公差的影响，宜留有适当的余地。 6.用有限单元法对网架进行分析时，采用了哪些基本假设？ 答：①假定节点为铰节点，每个节点有三个自由度，忽略节点刚度的影响；②荷载作用在网架节点上，杆件只承受轴力；③材料在弹性阶段工作，符合胡克定律；④假定网架的变形很小，由此产生的影响予以忽略。 7.屋面排水坡度的做法共有几种方式？这几种方式有何特点？ 答：（1）上弦节点上加小立柱找坡：当小立柱较高时，应注意小立柱自身的稳定性，此法构造比较简单。（2）网架变高度：当网架跨度较大时，会造成受压腹杆太长的缺点。（3)支承柱变高：采用点支撑的网架可用此法找坡。（4）整个网架起拱：一般用于大跨度网架。网架起拱后，杆件、节点的规格明显增多，使网架的设计、制造、安装复杂化。 8．焊接球节点有哪些优缺点？ 答：优点：构造和制造均较简单，球体外型美观、具有万向性，可以连接任意方向的杆件。缺点：用钢量较大，节点用钢量占网架总用钢量的20%~25%；冲压焊接费工，焊接质量要求高，现场仰焊、立焊占很大比重；杆件下料长度要求准确；当焊接工艺不当造成焊接变形过大后难于处理。 9.空间结构与平面结构有何不同？ 答：平面结构,荷载作用方向平行于结构中面并沿结构中面方向均匀分布,或不同平面的结构单一在各向平面内的平行荷载作用下相互间的合作效应没有影响或影响很小。空间结构，具有不宜分解为平面结构体系的三维形体,具有三维受力特性,在荷载作用下呈空间工作的结构。 10.空间结构有哪几种基本类型？各类基本类型有哪些主要形式？ 答：（1）实体结构（薄壳、折板、平板）。（2）网格结构（网架、网壳、立体桁架）。（3）张力结构（悬索、薄膜）。（4）混合结构（张弦梁（桁架）、斜拉网架（网壳）、索承网壳） 11.何为实体结构、网格结构、弦力结构、混合结构？ 答：实体结构：用钢筋混凝土材料建造，内部无空洞或空洞率很小的结构，特点①以薄膜压力为主，能充分发挥混凝土强度；②折板抗弯刚度大，可作为受弯和压弯构件；③既是承重结构，又是维护结构；④曲面壳体模板复杂，耗工、耗材、耗时。网格结构：由标准化的刚构件和加大组成，并按一定规律相连而成的高次超静定空间网状结构。张力结构：通过对 大跨度空间结构中的钢网架结构设计分析 发表时间：2019-11-15T16:04:56.187Z 来源：《建筑细部》2019年第12期作者：苏海丽[导读] 近些年，在社会发展的影响下，我国的城市建筑技术快速进步，以及人们生活空间需求的增大，城市建设中超大型复杂结构的建筑物不断涌现，钢结构有多方面的优势，在此类建筑中广泛运用。苏海丽 华电重工股份有限公司北京 100070 摘要：近些年，在社会发展的影响下，我国的城市建筑技术快速进步，以及人们生活空间需求的增大，城市建设中超大型复杂结构的建筑物不断涌现，钢结构有多方面的优势，在此类建筑中广泛运用。文章分析了大跨度空间钢网架结构的设计要点，供业内人士参考。 关键词：大跨度；钢网架结构；设计 引言 近些年来，钢网架结构设计在我国的空间结构设计中得到了广泛的应用，主要是因为自身重量较强，实际安装操作比较简便，受力传递比较合理，具有较强的刚度以及抗震性，所以设计师可以利用这些优点，根据自己的想象进行自由创作，为其提供了丰富的创作空间，可以将自己的想法充分的展现在建筑结构设计中。在建筑平面设计方面，可以适用圆形、矩形、多边形等多种形状，在外形上可以形成椭圆面、球面以及旋转抛物面等各种形式，所以能够展现出良好的外观。因为钢网架的杆件以及节点能够进行定型化，所以可在工厂中进行批量的定制，实施工业化生产，可有效的提高施工效率，节约施工成本。在实际设计的过程中，还需要根据建筑的用途以及周围环境进行合理构思，在保证各项技术参数合理的情况下，还要考虑到经济性，从而达到最高的性价比。 1钢网架结构的选型 钢网架结构是使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结构整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。网构架高度较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑，有效地利用建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构，外形可分为平板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。钢网架结构较为复杂，需要进行科学的选型，才能确认整体结构。钢网架结构是空间铰接杆系结构，一定要全面考虑到整体结构在力学上的问题，确保结构更加稳定。按现行标准要求，网架结构设计要满足受力需要，对外部压力、受力方向要严格遵守设计要点，保证在受到任何外力作用下，网架结构均稳定平衡，不发生几何变形问题，实现结构整体的安全性。要想从根本上确保网架结构稳定，就需要对网架结构做合理的选型，合理的选型结构直接关系到整体结构，所以要根据实际情况确定选型，保证安全稳定。选型时，一要全面考虑几何问题，因为结构几何不确定则会出现更多的可变量，影响到结构稳定。在实际施工过程中，网架结构样式非常多，要根据使用功能、所处区域特征做好选型，在具体选择时，要看建筑平面、尺寸、荷载、网架、安装及成本，做好全面选择，以经济性原则为出发点，从几个设计方案中择优选择一个设计思路。在选型时，要全方位考虑，一是看用钢量多少，用钢量是主要考虑的方向，要在经济性原则基础上，确保用量最少，材料最少；二是连接节点造价，杆件与节点连接部位造价也要保证安全的前提下，成本最低；三是安装费用，各种材料运输和安装费用也关系到经济效益，所以要综合考虑各项经济指标。通过实践证明，选型最好的结构是三角锥网格和四角锥网格，按这种几何单元确定的网架结构非常稳定，是施工中经常用到的几何单元形式，能够保证各个结构单元上的稳固，具有不变性的明显特点。 2大跨度钢网架结构的设计要点 大跨度钢网架结构的荷载形式应被重点关注，设计时应全面考虑荷载类型，荷载类型则主要包含永久荷载、可变荷载、偶然荷载三个方面。设计取值时，永久荷载应采用标准值作为代表值；可变荷载则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；偶然荷载，是按照设计的建筑结构使用的特点确定其代表值。下面就这几种荷载类型做具体说明。 2.1永久荷载 大跨度钢网架结构在设计时，永久荷载包含网架结构的自重、檩条的自重以及屋面覆盖材料的自重。网架结构的自重计算可由计算机自动完成，屋面覆盖材料的自重计算可由计算机自动完成或采用经验公式计算得出，檩条的自重根据檩距、拉条及撑杆的布置进行计算。屋面覆盖材料通常是指防水层、屋面板、屋面保温层等所有上盖材料的自重总和，此外，检修马道、屋内吊顶或设备管道等装修构造，则按实际情况计算。 2.2可变荷载 （1）屋面活荷载。根据《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）相关规定，屋面活荷载一般按屋面的水平投影面计算。对不上人的大跨度钢网架结构屋面，屋面活荷载标准值采用0.5kN/m2，但当施工或维修荷载较大时，应按实际情况设计取值，或在维修施工中采取特殊措施。 （2）雪荷载。屋面雪荷载取值主要考虑屋面几何形状、朝向和风向等相关要素。屋面雪荷载通常小于基本雪压，但有时也会产生积雪，如双跨或多跨曲面屋顶的交接处等，此时应该考虑雪荷载不均匀分布的情况。 （3）风荷载。当建筑周围的空气流动受到建筑物的阻挡时，就会在建筑物表面的方向形成吸力或压力，这些吸力或压力即设计时须考虑的建筑物所受的风荷载。由于风的特性，使得风荷载取值设计时须考虑风的静力和动力作用的双重特点。对风敏感的或大跨度（大于60m）的柔性屋盖结构，须考虑风压脉动对大跨度钢网架结构屋盖产生风振的影响。这种情况须先进行风洞试验，根据结果按随机振动理论计算确定风荷载取值。 3钢网架结构设计方法 3.1网架结构杆件设计 钢网架是网架结构设计中比较常用的一种形式，主要以Q235和Q345钢材较多。这两种钢材具有很好的力学性能，并且焊接性能较佳，具有很强的稳定性，所以应用范围较广。作为钢网架结构中的杆件，其截面形式有很多种，其中的空腹载面较好，包括圆钢管和方钢管，这两种截面形式在各向惯性矩方面都较强，易于承受一定的外力作用。在空腹截面焊接封闭后，内部不易受到腐蚀，并且在表面不易积水积灰，所以防腐性能较佳，也是应用比较广泛的原因。 大跨建筑结构构思与结构选型>>读书笔记大空间公共建筑结构与建筑有着密切的关系，建筑的形象及构筑，以及建筑的空间，都与结构形式息息相关。结构本身制约着建筑的外观造型，影响着建筑的构筑方式以及建设成本，在一定程度上影响或限制了设计师的构思。但是，如果掌握各种结构形式的特点并很好地利用，就可以由被动变主动，创作出别具特色的建筑作品。总之，建筑与结构在大空间公共建筑设计中有着很强的依存、制约和促进的关系。 在我国，自从实施改革开放政策以来，大空间建筑发展迅速，并出现了很多闻名世界的建筑。其中，体育建筑是重要的一份子。例如深圳体育馆和吉林冰球馆，都以其特殊的造型和结构形式被人们所熟知。博览建筑也因其重要的作用迅速发展，其中由于功能要求，大空间博览建筑如雨后春笋般出现。还有交通建筑，特别是航空港建筑发展迅速，规模巨大。几乎我国各省市中心城市都建设起现代化机场候机楼。这些机场采用了各种结构形式，造型多种多样，成为现代空间结构的一个重要展示场。国外经济发达国家的大空间公共建筑有着更长的历史和卓越的成就，罗马小体育馆和利雅得体育场、墨西哥城咖啡厅都以其独特的造型、结构形式和新材料新技术的应用得到世界各国的关注。现实表明，大空间建筑的构筑都与结构形式关系密切，不同的结构形式有着各自的特点，我们只有掌握了它们的优点和缺点，才能更好的利用它们，创作出更好的作品。 1、大空间建筑的构筑与结构形式 一、网架结构优点：用钢量比桁架等平面结构少得多，重量轻，施工简便（螺栓球节点），工期短，造价低，抗震性能好，刚度大等等。适用范围：广泛，小至一二十米的雨篷，大至上百米的屋盖。网架结构对建筑平面空间布局的制约相对较小，外观轻快平直，对建筑体型影响也较小，给建筑创作留有较大的构思余地。发展现状：在我国，经过多年的研究和大量实践的检验修正，网架结构设计理论已比较成熟，并培育了比较强大的设计和理论研究队伍，足以胜任各种网架结构设计任务。施工技术较成熟，经验丰富，并形成了专业化生产和施工的厂家。 二、网壳优点：靠空间体形受力，工厂生产构件现场组装的施工方便、快速，受力合理，刚度大，自重轻，体形美观多变，技术经济指标好。形式：球面网壳、双曲面扁网壳、柱面网壳、扭网壳（双曲抛物线面网壳），并有多种组合形式。缺点：因为网壳结构只有保持合理的空间体形才具备受力合理的特点，所以，对建筑的平面空间形状有很强的制约作用，对建筑体形有决定性的影响。 三、悬索结构受力特点：将结构内力的拉压分开，分别由长于受拉的钢索和长于受压的钢筋混凝土或木结构承受拉力和压力，发挥各自专长。优点：受力合理，耗材省。建筑轮廓流畅，形体优美。我国发展现状：轮辐式双层索系、双曲抛物面索系、索桁架平面索系、索桁架空间索系、单层平面索系、伞形单层辐射索系、悬挂索网、斜拉屋盖，以及组合式索网屋盖。 四、薄膜结构优点：材质轻薄透光、表面光洁亮丽、形状飘逸 施工技术：大跨空间结构学习小结 国培学员：SXF 大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。 随着科技水平的提高，我国空间结构理论分析近年来得到了长足的发展，计算方法由连续化分析到离散化分析，由近似计算到精确分析，由等效静力分析到直接动力分析，由线性分析到非线性分析。研究方法向理论、试验与大量计算机分析相结合的方向发展。 近年来，由于现代技术的支撑和新型材料的加盟，网架、网壳、管桁结构等大跨空间钢结构获得了广泛应用。然而，要保证大跨空间钢结构得以健康发展，还必须加快一系列空间结构行业标准的制定，加强钢结构企业资质认证与管理，提升大跨空间钢结构的设计、制作、安装水平。 上世纪60年代网架在我国开始获得应用以来，到80～90年代大、中、小跨度的网架几乎已遍及各地。以1990年北京亚运会为例，兴建的场馆中有7个馆采用了网架、网壳结构。在此期间机械、汽车、化工、轻工等行业先后兴建许多大面积工业厂房，也大量采用了多种形式的大跨空间钢结 构。近年来兴建的大型公共建筑大多采用了钢管杆件直接汇交的管桁结构，它们外型丰富、结构轻巧、传力简捷、制作安装方便、经济效果好，是当前应用较多的一种结构体系。 据专家介绍，在大跨度空间结构中引入现代预应力技术，不仅使结构体形更为丰富而且也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示。通过适当配置拉索，使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即为斜拉结构体系，后者则为预应力结构体系。这一类“杂交”结构体系改善了原结构的受力状态，降低内力峰值，增强结构刚度，技术经济效果明显提高。目前我国已在80余项大跨空间钢结构工程中应用了预应力技术。 弓式支架结构是我国科技人员研制开发的一种新型预应力空间钢结构，它具有传力明确、自重较轻、施工快捷以及可拆卸的特点，既可用于永久性建筑也可用于可拆卸的临时性建筑，还具有应用于开启式屋盖结构的可能。目前许多高校对索托结构、索网结构等以高强钢索与钢材为主承重结构的预应力钢结构新体系，正在进行理论研究，积极准备工程实践，可以预期新型的预应力大跨空间钢结构不久将涌现在各类建筑中。 结构新材料的应用进一步推动了大跨空间钢结构的发展。在普通碳素钢获得大量应用的同时，不锈钢、铝合金、膜材也在许多大跨度建筑中获得了应用。国际上已有许多专 《大跨空间结构设计与分析》读书报告 近30年来，各种类型的大跨空间结构在美、日、欧、澳等发达国家发展很快。建筑物的跨度和规模越来越大，采用了许多新材料和新技术，创造了丰富的空间结构形式。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人文景观。目前，大跨度和超大跨度建筑物及作为其核心的空间结构技术已成为代表一个国家建筑科技发展水平的重要标志之一。因此，对大跨空间结构设计和分析是非常有必要的。 《大跨空间结构设计与分析》可作为土木工程专业研究生教学用书，也可供相关工程技术人员参考，这种理论和实践并重的学术著作让我产生了浓重的学习兴趣，结合自身所学知识，我对杜新喜先生的《大跨空间结构设计与分析》进行了阅读和学习。《大跨空间结构设计与分析》系统地介绍了大跨空间结构的设计要点和难点，全书共分为7章，前4章介绍空间结构设计，后3章介绍网格结构性能研究，由于时间的制约，本次我只对该书的前四章进行了阅读，但只是前四章就已经让我对大跨空间结构设计有了新的认识。 《大跨空间结构设计与分析》第一章为空间结构类型及建模，在这一章里面，杜新喜先生系统的将空间结构分为网架结构、网壳结构、悬索结构等等，这种系统的分类更加清晰的明确了不同大跨空间结构的性质和特点，在第一章的理论支持下，结合其他学者的理论著作，我将大跨空间结构的部分类别和优缺点进行了统计，具体如下： 1 钢筋混凝土薄壳结构 薄壳结构主要是依靠膜内力来支承自重及外荷载。它的这一特点，使其得以充分发挥钢筋混凝土材料的强度。 薄壳结构的主要优点有：（1）可覆盖大跨度的空间而中间不设柱，造型美观，活泼新颖；（2）节约材料，经济效果好，即用一种材料同时起到承重和维护功能；（3）自重轻，刚度大，整体性好，有良好的抗震和动力性能。 相应的，薄壳结构的缺点有：（1）现浇薄壳需耗费大量模板，施工费时、 建筑设计原理Ⅲ课程论文 --------大跨度空间结构选型 班级：09城市规划（2）班 学号：09202020211 姓名：刘赛 指导教师：段伟 建筑与规划学院建筑系 2011-12 目录前言 1、大跨度空间结构选型的概念 2、大跨度空间结构的发展及现状 3、大跨度空间结构的形式及特点 3—1、点连接玻璃幕墙支承结构 3—2、膜结构 3—3、薄壳结构 3—4、悬索结构 3—5、网壳结构 3—6、网架结构 4、大跨度空间结构选型的原则 4—1、满足功能 4—2、造型美观 4—3、实用耐久 4—4、受力合理 4—5、安装简便 4—6、经济合理 5、结语 大跨度空间结构选型 前言 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。大跨度空间结构的发展使其结构选型的复杂性和重要性日益明显。各种大跨度空间结构形式的产生和发展，一方面为土木工程师能力的发挥提供了更大的余地，另一方面，由于大跨度结构设计问题的复杂性，选择余地的增大意味着选择的结构体系和类型不恰当的可能性大大增加。结构选型是建筑结构设计是最大的问题。结构的好坏直接关系到建筑物是否安全、适用、经济、美观。建筑结构也关系着建筑的整体强度、刚度、抗震能力、经济性能等等。大跨度结构的选型具有十分重要的意义。 摘要：大跨度结构发展迅速，应用广泛。大跨度空间结构设计应正确合理地运用不同的计算理论和程序方法进行精确的分析，同时在空间结构的形体设计中不能只注重美观，还必须注重结构受力的合理性和工程成本的等因素。本文简单概述了大跨度空间结构的发展现状，着重就大跨度空间结构主要形式的特点进行详细的介绍，然后以汽车站设计为例说明了大跨度空间结构选型的原则。 关键词：大跨度空间结构发展形式特点原则 1、大跨度空间结构选型的概念 跨度超过30米的空间结构就是大跨度空间结构。大跨度空间结构不仅可以使建筑实现较大的跨度，满足建筑大空间的使要求，而且结构轻巧，造型优美，受力合理，实用耐久，用钢量低。大跨度空间结构不仅使空间的水平分隔的灵活性增大，而且也增大了垂直方向的自由调整的可能性。大跨度空间结构的选型即大跨度空间结构体系方案的优化选择，实际上就是对适合建筑设计的多种结构体系方案进行分析、比较、判断、假设、择优的过程。 2、大跨度空间结构的发展及现状 建筑物的跨度和规模越来越大，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；大跨度空间结构形式丰富多彩，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。例如 1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”，直径207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳；现在这一地位已被1993年建成直径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，采用膜结构技术，其近似圆形平面的直径为204m；美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”采用新颖的整体张拉式索一膜结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。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。 日本福冈体育馆“后乐园”棒球馆“佐治亚穹顶” 3、大跨度空间结构的形式及特点 3—1、点连接玻璃幕墙支承结构 由点支撑装置和支撑结构构成玻璃幕墙的结构为点连接玻璃 幕墙支承结构。点式玻璃幕墙的玻璃是用不锈钢爪件穿过玻璃上 预钻的孔固定的。 点连接玻璃幕墙支撑结构的建筑具有很多优点。（1）通透性 好：玻璃面板仅通过几个点连接到支撑结构上，几乎无遮挡，透 过玻璃视线达到最佳，视野达到最大，将玻璃的透明性应用到极 限。（2)灵活性好：在金属紧固件和金属连接件的设计中，为减 少、消除玻璃板孔边的应力集中，使玻璃板与连接件处于铰接状 态，使得玻璃板上的每个连接点都可自由地转动，并且还允许有 少许的平动，用于弥补安装施工中的误差。采用点支式玻璃幕墙 技术可以最大限度地满足建筑造型的需求。(3)安全性好：由于 点支式玻璃幕墙所用玻璃全都是钢化玻璃的，属安全玻璃，并且点连接玻璃幕墙 使用金属紧固件和金属连接件与支撑结构相连接，耐候密封胶只起密封作用，不承受荷载，即使玻璃意外破坏，钢化玻璃破裂成碎片，形成所谓的“玻璃雨”，不会出现整块玻璃坠落的严重伤人事故。(4)工艺感好：点支式玻璃幕墙的支撑结构有多种形式，支撑构件加工精细、表面光滑，具有良好的工艺感和艺术感。(5)环保节能性好：点支式玻璃幕墙的特点之一是通透性好，因此在玻璃的使用上多选择无光污染的白玻、超白玻等，尤其是中空玻璃的使用，节能效果更加明显。 3—2、膜结构 膜结构是以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。 膜结构既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻。膜结构跨度大；建筑造型自由丰富；施工方便；具有良好的经济性和较高的安全性；透光性和自结性好。但是耐久性较差。 3—3、薄壳结构 薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋 模拟试题二 一、填空题 1. 球节点是网架、网壳结构的一类基本节点形式， 和焊接球节点最为常用。正确答案：螺栓球 2. 正确答案：零 / 0 3. 正确答案：空间桁架位移法 / 空间桁架有限元法 4. （酸洗）除锈三种。正确答案：喷砂除锈 / 机械喷砂除锈 5. 正确答案：结构找坡 / 短柱找坡 / 支托找坡 6.对于张力结构，所谓的“形”指结构的曲面形状，所谓的“态”指结构内部的 正确答案：预张力 7. 正确答案：钢丝缆索 8. 织物膜材的基材种类有：正确答案：玻璃纤维 9. 2008 的气枕，这种膜材属于非织物膜材。正确答案：ETFE膜材 尽可能精确地拟合空间曲 面上的相应条块。其实质是研究一定约束条件下的空间曲面的平面展开问题。正确答案：剪裁 二、简答： 网架结构外形一定是平面吗？是否可能是曲面形式？为什么？（5分） 正确答案：不一定，可能是曲面。（2分）因为网架结构在荷载下是以受弯为主的，只要符合网架结构的受力特点，无论是平面的或曲面的，都可称之为网架结构。（3分）或答：工程中也有一些实例是曲面的，例如折板网架或曲板网架。（可给2分） 三、简答： 列举网架结构支承布置的几类主要形式，并简述其特点或适用范围。（5分） 正确答案：（1）周边支承，传力直接，受力均匀。适用于周边支承条件好的情况。（2）点支承，受力与无梁楼盖近似，支座处受力大。适用于开敞建筑。（3）周边与点支承结合，受力合理，可有效减小网架内力峰值及挠度。适用于工业厂房、展览建筑，仓库等。（4）三边或两边支承，自由边的存在对网架内力分布和挠度都不利。在飞机库、影剧院、工业厂房、干煤棚等中应用。（5）单边支承，受力与悬挑板相似。多用于挑篷结构。 四、简答： 列举一些影响网壳结构稳定性的因素。（5分） 正确答案：影响网壳稳定性的因素极其复杂，（1）材料的物理特性如弹性模量、强度；（2）结构的几何形体组成，杆件的截面尺寸；（3）支承条件以及荷载类型；（4）结构的初始缺陷；（5）网壳稳定性进行分析所采用的方法。 五、简答： 单层悬索体系的形状稳定性不好体现在哪方面？应采用哪些措施提高其形状稳定性？（5分） 正确答案：单层悬挂体系是一种可变体系，其平衡状态随外荷载分布的变化而变化，抗风能力差。提高稳定性措施：（1）采用重屋面；（2）采用钢筋混凝土悬挂薄壳；（3）增加横向加劲构件。 六、论述： 形效结构的定义，并说明实腹式梁，拱和悬索是不是形效结构。（5分） 正确答案：形效结构是指结构构件沿纵轴的形状与外荷载的分布形式有关，以实现构件以受轴力为主的目的。实腹梁不是形效结构；悬索是典型的手拉形效结构。 七、论述： 如图（1）为Geiger体系的索穹顶，（2）是以Geiger体系为基础改进而成的，请指出图（3）是什么体系的索穹顶，它的优点是什么？（5分） 正确答案：（2）是Levy体系的悬索穹顶。其优点是：1）膜单元为菱形双曲抛物面，可自然绷紧成形；2）整体空间作用加强，在不对称荷载作用下，强度有较大的提高。 大跨度空间结构复习题（一） 一、单项选择题 1. 焊接球网架中的某根受压腹杆（注：不是支座腹杆，也不是直接承受动力荷载的腹杆）， 其长度为3m ，请问下列何种圆管可满足最小截面规格的要求（ ） A. 476?φ B. 5.348?φ C. 489?φ D. 4114?φ 2. 螺栓球网架中的某根受拉杆件，其截面规格为4114?φ，截面为A=1 3.82cm 2 ,承受250kN 的轴力，考虑到钢管一般都存在负公差，请问下列那一种应力最为合理（ ） A. 181N/mm 2 B. 201N/mm 2 C. 213N/mm 2 D. 以上答案均不正确 3. 螺栓球网架结构中，当最大弦杆截面与最小腹杆截面会交于一点时，可能会出现是么情 况（ ） A. 高强螺栓被剪断 B. 腹杆被拉断 C. 腹杆弯曲 D. 以上说法不正确 4. 网架中的某根压杆，截面规格为489?φ，其毛截面面积为2 cm 10.68 A =,净截面2n cm 9.612A =，稳定系数为95.0=?，承受150kN 的压力，则该杆件的应力为（ ） A. 156N/mm 2 B. 148N/mm 2 C. 140N/mm 2 D. 以上答案均不正确 5. 在网格尺寸、平面尺寸不变的情况下，下列哪种网架的杆件数量最少（ ） A. 两向正交正放网架 B. 正放四角锥网架 C. 棋盘形四角锥网架 D. 三角锥网架 6. 在网格尺寸不变的情况下，下列哪种网架的杆件夹角最大（ ） A. 三向网架 B. 三角锥网架 C. 正放四角锥网架 D. 星形四角锥网架 7. 下列哪种说法是正确的（ ） A. 在重力荷载作用下，正交正放网架的下弦截面规格不大于上弦 B. 正放四角锥网架的支承平面内需增加斜撑杆方能保证结构几何不变 C. 螺栓球网架的支座腹杆，其计算长度系数可取0.9 D. 以上答案均不正确。大跨度空间结构中的钢网架结构设计分析
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