大跨空間結構

前言

　　本書是根據“土木工程專業(yè)系列選修課教材”編審委員會1999年3月南京會議審定的“大跨空間鋼結構編寫大綱”編寫的?！　∪珪鴩@我國有關大跨空間鋼結構工程方面的技術規(guī)程，以結構設計為主線，緊密結合工程實際。本書既可作為土木工程專業(yè)本科選修教材，也可供工程設計人員參考。　　由于本課程學時少，教學內容較多，宜采用電化教學方式。第1、第2章內容是教學的重點，第3、第4章內容應講清基本概念和基本方法。　　本書第1章的1.1、1.2、1.3.1、1.3.2節(jié)和第3章由合肥工業(yè)大學完海鷹教授編寫；第1章的1.2.3節(jié)、第2章的2.4、2.5、2.6、2.7、2.11節(jié)和第4章的4.1、4.3節(jié)由南京建筑工程學院黃炳生副教授、博士編寫；第2章的2.1、2.2、2.3、2.8、2.9、2.10節(jié)和第4章的4.2節(jié)由蘇州城建環(huán)保學院方恬副教授、博士編寫。全書由完海鷹、黃炳生主編并統(tǒng)稿，由東南大學博士生導師單健教授主審?！　械牟蛔阒帲瑧┱堊x者及把本書作為教材的師生提出寶貴意見，以便再版時修改。

內容概要

　　《大跨空間結構》共分為4章，主要闡述大跨空間結構中的網架結構、網殼結構和懸索結構的結構形式、特點和應用范圍，并圍繞設計展開描述。此外，對雜交結構、張拉結構、膜結構等一些空間結構體系也做了簡要介紹。書后附有必要的設計選用表格。由于這是一門選修課程，使用時可根據具體要求選擇《大跨空間結構》的部分章節(jié)講授。

書籍目錄

第1章 概論1.1 空間結構的發(fā)展概況1.1.1 空間結構的概念1.1.2 空間結構的歷史與發(fā)展1.2 空間結構的特點與分類1.2.1 剛性空間結構1.2.2 柔性空間結構1.2.3 雜交空間結構第2章 網架結構2.1 網架的形式與選型2.1.1 網架結構的基本單元及幾何不變性2.1.2 網架結構的形式2.1.3 網架結構的選型2.2 網架的高度與網格尺寸2.2.1 網格尺寸2.2.2 網架高度2.3 網架的整體構造2.3.1 屋面材料及屋面構造2.3.2 網架的起拱和屋面排水2.3.3 網架結構的容許撓度2.4 荷載和作用2.4.1 永久荷載2.4.2 可變荷載2.4.3 溫度作用2.4.4 地震作用2.4.5 荷載組合2.5 網架結構的靜力計算——空間桁架位移法2.5.1 基本假定2.5.2 單元剛度矩陣2.5.3 結構總剛度矩陣2.5.4 邊界條件處理2.5.5 對稱性利用2.5.6 總剛度方程求解2.5.7 桿件內力計算2.5.8 計算步驟2.5.9 例題2.6 網架在溫度作用下的內力計算2.6.1 網架不考慮溫度作用下內力的條件2.6.2 網架溫度作用下內力的計算2.7 網架在地震作用下的內力計算2.7.1 網架結構的動力特性2.7.2 網架不需要抗震驗算的條件2.7.3 地震作用下的內力計算2.7.4 網架的抗震構造要求2.8 網架的桿件與設計2.8.1 桿件材料及截面型式選擇2.8.2 桿件的計算長度及容許長細比2.8.3 網架桿件的最小截面尺寸2.9 網架的節(jié)點與設計2.9.1 節(jié)點型式及選擇2.9.2 螺栓球節(jié)點2.9.3 焊接空心球節(jié)點2.9.4 鋼板節(jié)點2.10 網架的支座節(jié)點2.10.1 壓力支座節(jié)點2.10.2 拉力支座節(jié)點2.10.3 板式橡膠支座節(jié)點2.11 網架的制作和安裝2.11.1 網架的制作2.11.2 網架的拼裝2.11.3 網架的安裝第3章 網殼結構3.1 網殼結構的形式與選型3.1.1 網殼結構的基本曲面及形成3.1.2 網殼結構的常用形式3.1.3 網殼結構的選型3.2 網殼結構靜力分析的有限單元法3.2.1 一般計算原則3.2.2 空間桿系有限單元法3.2.3 空間梁系有限單元法3.2.4 斜邊界約束及處理方法3.3 網殼結構的穩(wěn)定性計算3.3.1 網殼結構的失穩(wěn)現象3.3.2 網殼結構的穩(wěn)定性計算3.4 地震作用下網殼的內力計算3.4.1 網殼結構的抗震分析3.4.2 地震作用下網殼結構的內力計算3.5 網殼結構設計與構造3.5.1 概述3.5.2 桿件設計3.5.3 節(jié)點設計第4章 懸索結構4.1 懸索結構的形式的特點4.1.1 懸索結構的分類4.1.2 懸索結構的特點4.2 懸索結構的計算4.2.1 單索的計算4.2.2 單向單層懸索結構計算4.2.3 單向雙層懸索結構計算4.2.4 輻射式雙層懸索結構計算4.3 懸索結構的設計和構造4.3.1 懸索結構的選型及布置4.3.2 懸索結構的設計要點4.3.3 懸索結構的節(jié)點構造4.3.4 懸索結構的施工附錄I 管材的截面特性參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　概論　　1.1　空間結構的發(fā)展概況　　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，人們需要更大的覆蓋空間，如大型的集會場所，體育館，飛機庫等，跨度要求很大，達幾百米或更大。而我們所熟知的平面結構剛.架、桁架、拱、梁等，由于其結構形式的限制，很難跨越大的空間。而解決這一難題就需要空間結構。什么是空間結構呢？凡是建筑結構的形體成三維空間狀并具有三維受力特性、呈立體工作狀態(tài)的結構稱為空間結構。空間結構不僅僅依賴材料的性能，更需要的是依賴自己合理的形體，充分利用不同材料的特性，以適應不同建筑造型和功能的需要，跨越更大空間。較直觀的例子是：平面拱就是依據自己的拱形結構，去吻合簡支彎矩圖，使得結構主要承受壓力，充分發(fā)揮了混凝土或石材的受壓性能，而能跨越較大跨度。在自然界中，空間結構良好的受力特性比比皆是，如蛋殼、肥皂泡、蜂窩、蜘蛛網等。詳細觀察自然界的進化演變過程，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。計算機技術的廣泛應用解脫了長期以來空間結構的形體研究在計算方法上的束縛，使的尋求形體與受力的完美組合成為可能，因此，空間結構近十幾年來以其異乎尋常的速度發(fā)展起來?！　?.1.2空間結構的歷史與發(fā)展　　大跨度總是強烈地吸引著建筑師及工程師們?？臻g結構提供了一種既方便又經濟的覆蓋大面積的方法。由于其結構形式的優(yōu)點及造型美觀，常常為建筑師和工程師所采用。最早的空間結構要追述到公元前705～681年，它是一組亞述柱淺浮雕，表現了半球形和帶尖頂覆蓋的建筑群?！　】臻g結構的發(fā)展同建筑材料的發(fā)展密切相關。最早，用石頭來建造穹頂，后來逐漸被輕的磚石結構代替。中世紀人們使用木材來建造穹頂，有些那個時期木穹頂保存至今。在19世紀，人們認識了鐵的輕質、高強的優(yōu)點，這為建筑師們的發(fā)揮開創(chuàng)了新紀元。其中施韋德勒、亨內貝格、莫爾等對空間結構的發(fā)展及其結構特性理論研究做出了很大貢獻?！　×_馬人用混凝土來建造穹頂，無筋混凝土穹頂必須做得非常厚實，如英國威斯敏斯特（Westminster）大天主教堂穹頂跨度18.3m，拱腳處厚度達0.91m.?！　≡诨炷林屑尤脘摻钐岣吡嘶炷恋氖芾芰Γ瑥亩_辟了結構工程的新領域。1912年，由馬克斯·貝格（MaxBerg）設計的波蘭洛茲拉夫（wroclaw）市紀念大廳，是一個帶肋穹頂，直徑達65m。1922年，由瓦爾特·鮑爾斯費爾德（Walter Batlersfeld）建造的第一座鋼筋混凝土薄殼穹頂，凈跨25m，厚60.3ram，標志著建筑史上的驚人進步。法國巴黎的國家工業(yè)與技術展覽中心采用此種結構，跨度已達206m。我國在60～70年代也建造了一批鋼筋混凝土薄殼結構，如新疆某機械廠金工車間，直徑60m。特別是五六十年代，鋼筋混凝土薄殼發(fā)展迅速。

編輯推薦

　　《大跨空間結構》可作為土木工程專業(yè)高年級學生教學用書，也可供建筑工程設計人員和施工技術人員參考。

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