大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

　　大跨度空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、建造所采用的技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家建筑水平的重要標(biāo)志。大跨度空間結(jié)構(gòu)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(jī)大廳、候機(jī)樓、會(huì)堂、大型室內(nèi)游樂中心、商業(yè)中心、大型工業(yè)廠房、飛機(jī)庫(kù)等得到了廣泛的應(yīng)用，許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當(dāng)?shù)氐南笳餍詷?biāo)志和著名的人文景觀。近幾十年，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的大大提高，計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，以及高強(qiáng)度材料和新型材料的出現(xiàn)，極大地促進(jìn)了大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展，使越來越多的學(xué)者重視大跨度空間結(jié)構(gòu)研究，這也對(duì)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析理論及工程應(yīng)用，以適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)的需要?！　∪珪鴥?nèi)容分為五章。第一章為緒論，介紹了大跨度空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、分類、發(fā)展概況和研究歷程，使學(xué)生對(duì)大跨度空間結(jié)構(gòu)有一個(gè)總體認(rèn)識(shí)。第二、三章分別討論了網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式，該部分為本書的重點(diǎn)內(nèi)容，編寫思路為結(jié)構(gòu)形式－分析理論－設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)選型的重要性，注重基本概念和基本思路的介紹，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)中的構(gòu)造設(shè)計(jì)。大跨度空間結(jié)構(gòu)是高次超靜定結(jié)構(gòu)，精確的分析計(jì)算一般采用有限元分析方法，為適應(yīng)這一要求，本書在介紹了有限元的基本計(jì)算步驟后，對(duì)通用分析軟件SAP2000和專業(yè)分析設(shè)計(jì)MSTCAD在大跨度空間結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，便于學(xué)生盡快了解、認(rèn)識(shí)和運(yùn)用軟件。第四章介紹了懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、形式、分析理論、設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第五章討論大跨度空間結(jié)構(gòu)的新體系，內(nèi)容包括組合網(wǎng)架、斜拉結(jié)構(gòu)、拉索預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、張弦結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)和開合結(jié)構(gòu)，以反映當(dāng)前新型空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展和工程應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)這些新型結(jié)構(gòu)形式有所了解，達(dá)到拓寬學(xué)生知識(shí)面的目的。附錄包括一些常用的設(shè)計(jì)資料，便于在設(shè)計(jì)中查閱?！　”緯牡谝?、二章、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(xiàn)的方式附在書稿末尾，便于讀者進(jìn)一步參考。此外，本書在編寫過程中得到蘭州交通大學(xué)李從林教授的指導(dǎo)，本書成稿后經(jīng)上海交通大學(xué)博士生導(dǎo)師陳務(wù)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(nèi)容概要

本書著重介紹了大跨度空間結(jié)構(gòu)體系的分類、特點(diǎn)及工程應(yīng)用，系統(tǒng)闡述了主要的大跨度結(jié)構(gòu)體系分析理論和工程設(shè)計(jì)。全書內(nèi)容包括緒論、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)和大跨度空間結(jié)構(gòu)新體系，共五章。本書注重理論聯(lián)系實(shí)際，分別對(duì)通用軟件SAP2000和專業(yè)軟件MSTCAD在空間結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。書中附有學(xué)習(xí)要點(diǎn)、小結(jié)和復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題，書后附有常用的設(shè)計(jì)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(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可供建筑工程設(shè)計(jì)人員和施工技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第一章 緒論  1.1 空間結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn)    1.1.1 空間結(jié)構(gòu)的概念    1.1.2 空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)  1.2 大跨度空間結(jié)構(gòu)的分類    1.2.1 按受力特點(diǎn)劃分    1.2.2 按單元?jiǎng)澐? 1.3 大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況和研究歷程    1.3.1 空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況    1.3.2 空間結(jié)構(gòu)的研究歷程  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題第二章 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)  2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式與選型    2.1.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式    2.1.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的選型  2.2 網(wǎng)架的整體構(gòu)造    2.2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度    2.2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的起拱、屋面排水和容許撓度  2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析    2.3.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的作用和作用效應(yīng)組合    2.3.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算方法    2.3.3 網(wǎng)架的溫度內(nèi)力計(jì)算    2.3.4網(wǎng)架的動(dòng)力反應(yīng)分析    2.3.5網(wǎng)架的抗震構(gòu)造要求  2.4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件設(shè)計(jì)    2.4.1 桿件材料和截面形式    2.4.2 桿件的計(jì)算長(zhǎng)度和容許長(zhǎng)細(xì)比    2.4.3 桿件的容許最小截面尺寸    2.4.4桿件設(shè)計(jì)  2.5 網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)及設(shè)計(jì)    2.5.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的特性和類型    2.5.2 常用節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)    2.5.3 支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)  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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)  復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題第三章 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)  3.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分類    3.1.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理    3.2.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)防腐涂裝工程    3.4.2 鋼結(jié)構(gòu)防火涂裝工程  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題第四章 懸索結(jié)構(gòu)  4.1 懸索結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力分析    4.1.1 懸索結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    4.1.2 懸索結(jié)構(gòu)的受力變形分析  4.2 懸索結(jié)構(gòu)形式及結(jié)構(gòu)選型    4.2.1 懸索結(jié)構(gòu)形式    4.2.2 懸索結(jié)構(gòu)選型  4.3 懸索結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)    4.3.1 初始形態(tài)分析    4.3.2 懸索結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)  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(jié)  復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題第五章 大跨空間結(jié)構(gòu)新體系  5.1 組合網(wǎng)架    5.1.1 組合網(wǎng)架的特點(diǎn)和分類    5.1.2 組合網(wǎng)架的計(jì)算要點(diǎn)    5.1.3 組合網(wǎng)架的工程應(yīng)用  5.2 斜拉結(jié)構(gòu)    5.2.1 斜拉結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和分類    5.2.2 斜拉結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用  5.3 拉索預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)    5.3.1 拉索預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和分類    5.3.2 拉索預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及工程應(yīng)用  5.4 張弦結(jié)構(gòu)    5.4.1 張弦結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和分類    5.4.2 張弦結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用  5.5 膜結(jié)構(gòu)    5.5.1 膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和分類    5.5.2 膜結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析要點(diǎn)    5.5.3 膜結(jié)構(gòu)的材料和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造  5.6 張拉整體結(jié)構(gòu)    5.6.1 張拉整體結(jié)構(gòu)的概念    5.6.2 索穹頂結(jié)構(gòu)  5.7 開合結(jié)構(gòu)    5.7.1 簡(jiǎn)述    5.7.2 開合結(jié)構(gòu)的開合方式及工程應(yīng)用  小結(jié)  復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題附錄 常用的設(shè)計(jì)資料  一 管材的截面特性  二 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)  三 螺栓球規(guī)格系列及代號(hào)  四 高強(qiáng)度螺栓抗拉極限承載力  五 焊接空心球產(chǎn)品代號(hào)及規(guī)格系列主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章介紹了空間結(jié)構(gòu)的概念、特點(diǎn)、分類，大跨度空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展和研究歷程。理解空間結(jié)構(gòu)的概念和優(yōu)缺點(diǎn)，掌握空間結(jié)構(gòu)的分類，了解空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展及未來的發(fā)展趨勢(shì)，以對(duì)大跨度空間結(jié)構(gòu)有一定的初步認(rèn)識(shí)?！　?.1 空間結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn)　　1.1.1 空間結(jié)構(gòu)的概念　　為了滿足社會(huì)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(nèi)部的隔墻和柱子以提供更大的覆蓋空間，如大型的集會(huì)場(chǎng)所、候機(jī)樓、工業(yè)廠房、體育館、飛機(jī)庫(kù)等，跨度要求很大，達(dá)幾百米或更大。我們所熟知的平面結(jié)構(gòu)如梁、桁架、平面剛架、拱等，單向受力，由于其結(jié)構(gòu)形式的限制，很難跨越大的空間，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)。所謂空間結(jié)構(gòu)是指建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。例如，薄殼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)如圖l.1所示。觀察自然界我們會(huì)發(fā)現(xiàn)許多空間結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)（薄殼結(jié)構(gòu)）；蜂窩也是空間結(jié)構(gòu)（空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)）；蜘蛛網(wǎng)屬于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；肥皂泡是典型的空間結(jié)構(gòu)（充氣薄膜結(jié)構(gòu)）。從自然界的進(jìn)化演變過程來看，以仿生原理來理解和發(fā)展空間結(jié)構(gòu)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(jì)又美觀的空間結(jié)構(gòu)為建造房屋所用。

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