大跨度空间结构选型设计研究
发布时间：2020-12-08 10:17
随着人们生活需求的提高,涌现出越来越多的大跨空间结构,而大跨空间结构的选型对于建筑的美观性、经济性和施工的难易性至关重要。本文结合某超级生态城项目,对比不同的结构形式的各类评价指标,进而优选大跨屋盖钢结构方案。首先,选取200300m的计算跨度,基于结构受力性能、建筑外观、使用空间、围护结构面积、经济性等评价指标,分别研究了梁式结构体系、拱式结构体系和悬索结构体系的性能指标。提出了适合梁式结构体系的推荐高跨比指标,针对悬索结构,得出了膜表面合理的等效静风荷载分布,对比了中心区采用混凝土塔柱或者钢结构-格构柱支承方式的合理性。其次,针对本文研究的几种结构形式,研究了膜材、金属幕墙、玻璃幕墙与主体结构的匹配性,分析了围护结构的适用跨度、连接节点、排水、除雪功能的实现性,根据不同围护结构体系的重量,分析了其对主体结构经济性指标的影响。最后,针对本课题研究的主要结构体系,研究了其在西安地区典型地质条件下的基础设计计算方法,通过不同持力层、不同基础埋深、不同基础布置和计算方法对比分析采用天然地基、复合地基等基础方案的技术经济指标,找到了最优基础设计计算方法,并提出合理化建议...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：165 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
代表性空间结构建筑
为结构专业工作人员的挑战，在上世纪六十年代，西方发达国家如：美国、英国、法国等国家的专家，对此作了深入的研究，并创造性的提出了部分思路与实施方案，部分方案具有一定的可行性，也得到各国专家的认可。[15,16]近些年来不少建筑技术工作者都提出了类似的设想，1968 年，美国结构工程师 Fuller 提出一个大胆的方案见图 1-2（a）,被称为“曼哈顿穹顶计划”[17]，尺寸也相当惊人，底部边缘直径 3200m，竖向超过 1600m 超级穹顶，可以整体覆盖的曼哈顿岛 21~64 街区。设计者认为虽然结构自重荷载达到 4000t，考虑到巨大的空间尺寸，在地表热空气作用下建筑物将受到极大的上浮力，极大很好的克服自重[18,19,20]。另外，由于顿穹的存在能为该地区创造舒适环境的，减弱自然变化的影响，夏季减少空调、冬天采暖及风雪影响，也节约了大笔开支。通过经济对比，合理的建造成本，10 年间节约的开支就能回收工程成本。到了 1971 年，德国结构工程师 Frei Otto 提出前端的设想，准备在地球上最极端的地点北极上空设想建造一个直径达到 2000m 的充气膜结构，取名为“北极之城”，见下图 1-2（b），主要用于改善北极考察人员的生活与工作环境。该类结构自重轻、自身刚度小，在暴风雪肆虐的北极能否安全站立是个极大的考验，该想法虽然有不少优点，也有许多响应，但迄今仍处于初步设想阶段。
第 1 章绪论美国是一个多飓风的国家，为抵御自然灾害，美国设计师曾经设想在休斯敦上空建造一个三层城市穹顶，平面尺寸超过 1500 米，净高达到 450 米，自外而内三层作法分别为，ETFE 围护层、网壳结构结构层、最里侧为索网层，为外侧网壳骨架层提供支撑与刚度如图 1-3（a），从受力安全上能抵抗 5 级飓风，结构轻盈透光性能好。2009 年美国电视探索频道曾为此做了专门报道。美国 Span Systems 索膜结构专业公司提出另一种结构体系并申请了国际专利，Spantheon 结构体系，如图 1-3（b），主要设计思路为外表面采用轻型索膜，覆盖在内层拱桁架形成的支撑结构上，拱桁架在弧形顶点交汇一起，互相支撑形成稳定结构。此外，世界其他国家也作出了实质性的探索，在西伯利亚一个废弃的大尺寸矿坑，利用矿坑自然形状，俄罗斯设想建造一个城市部落，设计尺寸约 1200m 可容纳上万人。未雨绸缪，世界上有能力的主要国家都对此提出了设想与研究，我国目前在该领域尚处空白。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨空间结构选形优化方法比较研究[J]. 刘霞,郭立君,易伟建. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]我国体育场馆的大跨度空间结构选型探讨[J]. 谢羽,许云鹏,黄文武. 首都体育学院学报. 2017(02)
[3]航空类大跨度维修机库结构选型及抗震防冲击性能的研究进展[J]. 魏晓刚,麻凤海,李广慧. 地震研究. 2017(01)
[4]某大跨度空间钢结构屋面的结构方案选型[J]. 钟迅,左小青,李治. 钢结构. 2016(09)
[5]大跨度正交平面桁架钢屋盖设计优化与分析[J]. 汤剑,丁世涛,孙忠国. 建筑施工. 2015(11)
[6]珠海市博物馆中央大厅结构设计[J]. 齐国红,方伟,刘枫,王杨. 建筑钢结构进展. 2015(03)
[7]临沂机场航站楼结构设计[J]. 陈雷,邢宁波. 建筑结构. 2013(S1)
[8]大跨度公共建筑的结构选型探析[J]. 薛思寒,刘成才. 中州大学学报. 2011(05)
[9]体育场挑篷结构在中国近期的发展与应用[J]. 丁洁民,张峥. 建筑结构. 2011(04)
[10]新型张弦网架组合结构受力性能研究[J]. 沈银澜,牟在根,肖坚,范重. 建筑结构学报. 2010(S1)
硕士论文
[1]基于遗传神经网络的大跨空间结构选型辅助专家系统[D]. 张琼.东北石油大学 2017
[2]800米超大跨度穹顶巨型网格结构选型研究[D]. 阚博.重庆大学 2015
[3]大跨度双层网壳结构选型分析[D]. 杨明珠.广西大学 2015
[4]大跨度空间结构风振响应及等效静力风荷载研究[D]. 李先婷.石家庄铁道大学 2012
[5]大型连体网壳结构分析[D]. 蔡敏.广西大学 2012
[6]某大跨三心圆柱面网壳结构设计及风荷载特性研究[D]. 段巍巍.太原理工大学 2012
[7]圆柱面Kelvin多面体空间刚架结构的几何构成与受力性能研究[D]. 庞崇安.浙江大学 2011
[8]大跨公共建筑的性格表达研究[D]. 李欣.哈尔滨工业大学 2010
[9]大跨复杂网壳与下部结构协同工作性能研究[D]. 王磊.兰州理工大学 2009
[10]大跨度空间结构抗震设计方法研究[D]. 黄鑫.天津大学 2007
本文编号：2904925
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：165 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
代表性空间结构建筑
为结构专业工作人员的挑战，在上世纪六十年代，西方发达国家如：美国、英国、法国等国家的专家，对此作了深入的研究，并创造性的提出了部分思路与实施方案，部分方案具有一定的可行性，也得到各国专家的认可。[15,16]近些年来不少建筑技术工作者都提出了类似的设想，1968 年，美国结构工程师 Fuller 提出一个大胆的方案见图 1-2（a）,被称为“曼哈顿穹顶计划”[17]，尺寸也相当惊人，底部边缘直径 3200m，竖向超过 1600m 超级穹顶，可以整体覆盖的曼哈顿岛 21~64 街区。设计者认为虽然结构自重荷载达到 4000t，考虑到巨大的空间尺寸，在地表热空气作用下建筑物将受到极大的上浮力，极大很好的克服自重[18,19,20]。另外，由于顿穹的存在能为该地区创造舒适环境的，减弱自然变化的影响，夏季减少空调、冬天采暖及风雪影响，也节约了大笔开支。通过经济对比，合理的建造成本，10 年间节约的开支就能回收工程成本。到了 1971 年，德国结构工程师 Frei Otto 提出前端的设想，准备在地球上最极端的地点北极上空设想建造一个直径达到 2000m 的充气膜结构，取名为“北极之城”，见下图 1-2（b），主要用于改善北极考察人员的生活与工作环境。该类结构自重轻、自身刚度小，在暴风雪肆虐的北极能否安全站立是个极大的考验，该想法虽然有不少优点，也有许多响应，但迄今仍处于初步设想阶段。
第 1 章绪论美国是一个多飓风的国家，为抵御自然灾害，美国设计师曾经设想在休斯敦上空建造一个三层城市穹顶，平面尺寸超过 1500 米，净高达到 450 米，自外而内三层作法分别为，ETFE 围护层、网壳结构结构层、最里侧为索网层，为外侧网壳骨架层提供支撑与刚度如图 1-3（a），从受力安全上能抵抗 5 级飓风，结构轻盈透光性能好。2009 年美国电视探索频道曾为此做了专门报道。美国 Span Systems 索膜结构专业公司提出另一种结构体系并申请了国际专利，Spantheon 结构体系，如图 1-3（b），主要设计思路为外表面采用轻型索膜，覆盖在内层拱桁架形成的支撑结构上，拱桁架在弧形顶点交汇一起，互相支撑形成稳定结构。此外，世界其他国家也作出了实质性的探索，在西伯利亚一个废弃的大尺寸矿坑，利用矿坑自然形状，俄罗斯设想建造一个城市部落，设计尺寸约 1200m 可容纳上万人。未雨绸缪，世界上有能力的主要国家都对此提出了设想与研究，我国目前在该领域尚处空白。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨空间结构选形优化方法比较研究[J]. 刘霞,郭立君,易伟建. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[2]我国体育场馆的大跨度空间结构选型探讨[J]. 谢羽,许云鹏,黄文武. 首都体育学院学报. 2017(02)
[3]航空类大跨度维修机库结构选型及抗震防冲击性能的研究进展[J]. 魏晓刚,麻凤海,李广慧. 地震研究. 2017(01)
[4]某大跨度空间钢结构屋面的结构方案选型[J]. 钟迅,左小青,李治. 钢结构. 2016(09)
[5]大跨度正交平面桁架钢屋盖设计优化与分析[J]. 汤剑,丁世涛,孙忠国. 建筑施工. 2015(11)
[6]珠海市博物馆中央大厅结构设计[J]. 齐国红,方伟,刘枫,王杨. 建筑钢结构进展. 2015(03)
[7]临沂机场航站楼结构设计[J]. 陈雷,邢宁波. 建筑结构. 2013(S1)
[8]大跨度公共建筑的结构选型探析[J]. 薛思寒,刘成才. 中州大学学报. 2011(05)
[9]体育场挑篷结构在中国近期的发展与应用[J]. 丁洁民,张峥. 建筑结构. 2011(04)
[10]新型张弦网架组合结构受力性能研究[J]. 沈银澜,牟在根,肖坚,范重. 建筑结构学报. 2010(S1)
硕士论文
[1]基于遗传神经网络的大跨空间结构选型辅助专家系统[D]. 张琼.东北石油大学 2017
[2]800米超大跨度穹顶巨型网格结构选型研究[D]. 阚博.重庆大学 2015
[3]大跨度双层网壳结构选型分析[D]. 杨明珠.广西大学 2015
[4]大跨度空间结构风振响应及等效静力风荷载研究[D]. 李先婷.石家庄铁道大学 2012
[5]大型连体网壳结构分析[D]. 蔡敏.广西大学 2012
[6]某大跨三心圆柱面网壳结构设计及风荷载特性研究[D]. 段巍巍.太原理工大学 2012
[7]圆柱面Kelvin多面体空间刚架结构的几何构成与受力性能研究[D]. 庞崇安.浙江大学 2011
[8]大跨公共建筑的性格表达研究[D]. 李欣.哈尔滨工业大学 2010
[9]大跨复杂网壳与下部结构协同工作性能研究[D]. 王磊.兰州理工大学 2009
[10]大跨度空间结构抗震设计方法研究[D]. 黄鑫.天津大学 2007
本文编号：2904925
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