大跨度空間結構設計

前言

　　大跨度空間結構的設計、建造所采用的技術已成為衡量一個國家建筑水平的重要標志。大跨度空間結構以合理的受力及優(yōu)美的造型在體育建筑、公共建筑，諸如展覽館、候機大廳、候機樓、會堂、大型室內游樂中心、商業(yè)中心、大型工業(yè)廠房、飛機庫等得到了廣泛的應用，許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當?shù)氐南笳餍詷酥竞椭娜宋木坝^。近幾十年，科學技術的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的大大提高，計算機的廣泛應用，以及高強度材料和新型材料的出現(xiàn)，極大地促進了大跨度空間結構的發(fā)展，使越來越多的學者重視大跨度空間結構研究，這也對未來從事土木工程專業(yè)人員提出了更高的要求。本書力求較全面、較系統(tǒng)地反映大跨度空間結構的設計分析理論及工程應用，以適應當前形勢的需要?！　∪珪鴥热莘譃槲逭?。第一章為緒論，介紹了大跨度空間結構的特點、分類、發(fā)展概況和研究歷程，使學生對大跨度空間結構有一個總體認識。第二、三章分別討論了網(wǎng)架和網(wǎng)殼結構形式，該部分為本書的重點內容，編寫思路為結構形式－分析理論－設計計算，強調結構選型的重要性，注重基本概念和基本思路的介紹，強調設計中的構造設計。大跨度空間結構是高次超靜定結構，精確的分析計算一般采用有限元分析方法，為適應這一要求，本書在介紹了有限元的基本計算步驟后，對通用分析軟件SAP2000和專業(yè)分析設計MSTCAD在大跨度空間結構分析中的應用進行了介紹，便于學生盡快了解、認識和運用軟件。第四章介紹了懸索結構的特點、形式、分析理論、設計要點。第五章討論大跨度空間結構的新體系，內容包括組合網(wǎng)架、斜拉結構、拉索預應力網(wǎng)格結構、張弦結構、膜結構、張拉整體結構和開合結構，以反映當前新型空間結構的發(fā)展和工程應用，使學生對這些新型結構形式有所了解，達到拓寬學生知識面的目的。附錄包括一些常用的設計資料，便于在設計中查閱?！　”緯牡谝弧⒍?、第五章的第1～4節(jié)、第6、7節(jié)和附錄由孫建琴編寫，第三、四章和第五章第5節(jié)由李方慧編寫，全書由孫建琴統(tǒng)稿。本書編寫中引用了許多專家的著述和研究成果，均用參考文獻的方式附在書稿末尾，便于讀者進一步參考。此外，本書在編寫過程中得到蘭州交通大學李從林教授的指導，本書成稿后經(jīng)上海交通大學博士生導師陳務軍教授主審，他們?yōu)楸緯岢隽嗽S多寶貴意見，作者在此表示衷心的感謝。

內容概要

本書著重介紹了大跨度空間結構體系的分類、特點及工程應用，系統(tǒng)闡述了主要的大跨度結構體系分析理論和工程設計。全書內容包括緒論、網(wǎng)架結構、網(wǎng)殼結構、懸索結構和大跨度空間結構新體系，共五章。本書注重理論聯(lián)系實際，分別對通用軟件SAP2000和專業(yè)軟件MSTCAD在空間結構分析中的應用進行了介紹。書中附有學習要點、小結和復習思考題與習題，書后附有常用的設計資料，另外還附帶電子課件光盤。    本書可作為高等院校土木工程專業(yè)及相關專業(yè)的教學用書，也可供建筑工程設計人員和施工技術人員參考。

書籍目錄

前言第一章 緒論  1.1 空間結構的概念和特點    1.1.1 空間結構的概念    1.1.2 空間結構的特點  1.2 大跨度空間結構的分類    1.2.1 按受力特點劃分    1.2.2 按單元劃分  1.3 大跨度空間結構的發(fā)展概況和研究歷程    1.3.1 空間結構的發(fā)展概況    1.3.2 空間結構的研究歷程  小結  復習思考題與習題第二章 網(wǎng)架結構  2.1 網(wǎng)架結構的形式與選型    2.1.1 網(wǎng)架結構的形式    2.1.2 網(wǎng)架結構的選型  2.2 網(wǎng)架的整體構造    2.2.1 網(wǎng)架結構的網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度    2.2.2 網(wǎng)架結構的起拱、屋面排水和容許撓度  2.3 網(wǎng)架結構的計算分析    2.3.1 網(wǎng)架結構的作用和作用效應組合    2.3.2 網(wǎng)架結構計算方法    2.3.3 網(wǎng)架的溫度內力計算    2.3.4網(wǎng)架的動力反應分析    2.3.5網(wǎng)架的抗震構造要求  2.4 網(wǎng)架結構的桿件設計    2.4.1 桿件材料和截面形式    2.4.2 桿件的計算長度和容許長細比    2.4.3 桿件的容許最小截面尺寸    2.4.4桿件設計  2.5 網(wǎng)架的節(jié)點及設計    2.5.1 網(wǎng)架結構節(jié)點的特性和類型    2.5.2 常用節(jié)點的設計    2.5.3 支座節(jié)點設計  2.6 網(wǎng)架的制作和施工    2.6.1 網(wǎng)架的制作    2.6.2 網(wǎng)架的拼裝    2.6.3 網(wǎng)架的安裝  2.7 網(wǎng)架(格)結構設計分析軟件介紹    2.7.1 通用分析軟件    2.7.2 專業(yè)分析軟件  小結  復習思考題與習題第三章 網(wǎng)殼結構  3.1 網(wǎng)殼結構分類    3.1.1 網(wǎng)殼結構的分類    3.1.2 球面網(wǎng)殼的網(wǎng)格劃分    3.1.3 柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格劃分  3.2 網(wǎng)殼結構設計基本原理    3.2.1 網(wǎng)殼結構設計基本要求    3.2.2 穩(wěn)定性分析  3.3 網(wǎng)殼算例  3.4 防腐與防火    3.4.1 鋼結構防腐涂裝工程    3.4.2 鋼結構防火涂裝工程  小結  復習思考題與習題第四章 懸索結構  4.1 懸索結構特點及受力分析    4.1.1 懸索結構特點    4.1.2 懸索結構的受力變形分析  4.2 懸索結構形式及結構選型    4.2.1 懸索結構形式    4.2.2 懸索結構選型  4.3 懸索結構的設計    4.3.1 初始形態(tài)分析    4.3.2 懸索結構抗風設計  4.4 懸索材料及錨具    4.4.1 索材料    4.4.2 錨具及鋼拉桿  小結  復習思考題與習題第五章 大跨空間結構新體系  5.1 組合網(wǎng)架    5.1.1 組合網(wǎng)架的特點和分類    5.1.2 組合網(wǎng)架的計算要點    5.1.3 組合網(wǎng)架的工程應用  5.2 斜拉結構    5.2.1 斜拉結構的特點和分類    5.2.2 斜拉結構的工程應用  5.3 拉索預應力網(wǎng)格結構    5.3.1 拉索預應力網(wǎng)格結構的特點和分類    5.3.2 拉索預應力網(wǎng)格的設計特點及工程應用  5.4 張弦結構    5.4.1 張弦結構的特點和分類    5.4.2 張弦結構的工程應用  5.5 膜結構    5.5.1 膜結構的特點和分類    5.5.2 膜結構的計算分析要點    5.5.3 膜結構的材料和節(jié)點構造  5.6 張拉整體結構    5.6.1 張拉整體結構的概念    5.6.2 索穹頂結構  5.7 開合結構    5.7.1 簡述    5.7.2 開合結構的開合方式及工程應用  小結  復習思考題與習題附錄 常用的設計資料  一 管材的截面特性  二 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定系數(shù)  三 螺栓球規(guī)格系列及代號  四 高強度螺栓抗拉極限承載力  五 焊接空心球產(chǎn)品代號及規(guī)格系列主要參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　學習要點：本章介紹了空間結構的概念、特點、分類，大跨度空間結構的發(fā)展和研究歷程。理解空間結構的概念和優(yōu)缺點，掌握空間結構的分類，了解空間結構的發(fā)展及未來的發(fā)展趨勢，以對大跨度空間結構有一定的初步認識?！　?.1 空間結構的概念和特點　　1.1.1 空間結構的概念　　為了滿足社會生活和居住環(huán)境的需要，人們向建筑物提出要求，盡量減少內部的隔墻和柱子以提供更大的覆蓋空間，如大型的集會場所、候機樓、工業(yè)廠房、體育館、飛機庫等，跨度要求很大，達幾百米或更大。我們所熟知的平面結構如梁、桁架、平面剛架、拱等，單向受力，由于其結構形式的限制，很難跨越大的空間，從技術經(jīng)濟方面講，也很難滿足建筑平面和造型的要求，而解決這一難題就需要空間結構。所謂空間結構是指建筑結構的形體具有三維空間形狀，在荷載作用下具有三維受力特性、呈立體工作狀態(tài)的結構。例如，薄殼結構、網(wǎng)架結構、網(wǎng)殼結構如圖l.1所示。觀察自然界我們會發(fā)現(xiàn)許多空間結構，如蛋殼、烏龜殼、蚌殼、花生殼、各種植物種子的外殼等，是一種受力性能很好的空間結構（薄殼結構）；蜂窩也是空間結構（空間網(wǎng)格結構）；蜘蛛網(wǎng)屬于索網(wǎng)結構；肥皂泡是典型的空間結構（充氣薄膜結構）。從自然界的進化演變過程來看，以仿生原理來理解和發(fā)展空間結構形體有著特別重要的意義。人類在觀察大自然中，創(chuàng)造了很多既經(jīng)濟又美觀的空間結構為建造房屋所用。

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