大跨度空间结构的发展现状

大跨度空间结构的发展现状【摘要】：结构的发展是适应两个要求：一个是人类本身对结构的使用要求，另一方面降低施工费。从使用需求来说，结构既要满足承载能力，又要满足耐久性和结构的消防围护等功能需求。大跨度空间结构的是伴随着人类对大体积空间的需求而产生和发展的。现今广泛应用的有张拉结构和网格结构。它们在应用中在展示其优势的同时，出现了不少的问题。对它们本身存在的优劣的对比与分析有利于对空间结构优化方向的改善和对新型结构的探讨。【关键词】：空间结构；索膜结构；空间网格；空间网架。1引言空间结构是一种具有三维空间形体,且在荷载作用下具有三维受力特性的结构。相对平面结构而言,空间结构具有受力合理,重量轻,造价低以及结构形式多样等优点,因此被广泛应用在各种建筑中,诸如体育场馆、展览馆、大型商场、车站、飞机库、工厂车间、干煤棚、仓库等各类大、中、小跨度公共和工业建筑。现在常见的大跨空间结构有索膜结构和网格结构，下面对它们的利弊以及利弊产生的原因进行分析。大跨空间结构的优劣主要体现在两个方面：1.结构的可靠和稳定和耐久，空间的跨度，结构功能性需求。2造价的高低。其中造价的高低受时代发展的影响，首先，随着物流业的发展，工业化分工程度越高造价越低。其次，材料的节约，劳动力的节约，以及工期的缩短是相互制约影响的，结构的发展和它们在结构花费中所占比例相关。接下来，从以上两个方面，对索膜结构和空间网格结构的优劣分别进行分析。2正文2.1索膜结构2.1.1索膜结构索膜结构体系是在刚性或张紧的柔性边缘构件上，通过张拉建立预应力并获得确定形状。其以丰富的建筑造型和优异的结构受力特性得到了广大建筑师、结构师的青睐。广泛应用于大跨度建筑结构及建筑小品中。索膜结构的的主要组成是是张拉索和膜结构的，在选用材料时，要使其物理性能可以满足结构的功能要求，选用徐变较小的材料做为拉锁结构2.1.2索膜结构的优缺点概括而言，索膜结构有以下的优点和缺点。粒从结构的使用灌上来看使用优点耕一是，热它首先满足了吹更大跨度的建超筑空间。由于雾膜结构自重轻糟，膜建筑可以悬不需要内部支史承肃。否其二甘膜有良好的透段光性，透光率台为在7%羊抖～衡20%佣抱，可以充分利防用自然光，并汪且具有良好的桥阻燃性和自洁巷性。缺点朽首先是逢耐久性不好：查在材料技术还土不够完善的现蚕在，饺首先玻膜结构的耐久幸性较差，究具有张拉力学捷性能的有机材别料具有容易老经化的特点膏。委也就是说，用拘索模淘结构来做永久犬性的建筑有局叫限园。属迄今我国的膜肃结构大都采用诊半永久性膜犁材幅默(志聚酯纤粥维肾+PVC旷锯涂垄层横)更曲建然造隶特。永久性膜及材榜悉(留玻璃纤企维猾+PT茶FE豪雁涂父层腿)于故在制作安装时兵要求更高的技侮术水纪平您迁,瞒对国内企业来火说尚有一定难正度义咱。虽其次，该类结殖构的惜抗风振能力不首良率：与网架结构过和网壳结构相筒比，张拉结构禽的柔性较大，从使得自振频率烧比较低，远是风敏感结货构年秃,罚研究这种结构个在风作用下老的动力响应十倦分重永要垃能。浑，浩在风作用下局腐部膜单元的速糠度和加速度响忠应较泼大企电,奋可能对周围流融场产生影悟响苗榨,磁形成明显的流唇固耦合作袜用票喘,址导致较明显的药气弹反应和可冬能的动力失稳感现象擦对结构的动力曾性能不利。烦2耽）搭从施工方面来骡看施工参施工来看松，索模结构具典有较为明显的涨优势惠。它有着裕更短的施工周血期。膜工程中笨所有加工和制毫作均可依照设快计在工厂内完惑成，现场只进钩行安装作业。绑相比传统建筑授的施工周期，晶它几乎可以缩陪短一半。洗施工周期的缩逐短，不仅缩短叉资金回笼时间盗，还节约了劳日动力成本。抬2.2苹漠网格怎结构衔2.换2.产1汉网格结构臣分为网架结构弦与网壳结构霉网架结构是以蜡多根杆件按照诊一定的规律组妥合而成的网格卧状高次超静定然空间杆系结构造网壳结构是将骡杆件沿着某个吨曲面有规律的碌布置而成的空指间结构体系，练其受力特点与能薄壳结构类似债，其大部分荷便载由网桥杆件既的轴向力承受宿。构落网壳结构的分趣类均按网格组成情呈况分类，网架泪结构主要有四泛大类基1愧）平面精架系语网架榆平面精架系是礼由平面析架发瓦展和演变过来愈的。组成这类吴网架结构的基衬本单元是网片面，它是由槽一根上弦杆，稼一根斜根及二趁根竖杆组成。戴相邻的网片是待通过公共的竖菜杆连接起来的客，许多网片的记集合便构成整皂个网架。以2谎）四角锥体系偏网架嫁这类网架结构球组成的基本单按元是四角锥体杂，该四角锥体算是震由挎4钩根弦杆，近4兄根斜杆构成的密正四角锥体，勿即五面体冬。衫锥体可以顺置贯也可以倒置，励由这些四角锥券体排列组成网伐架时疤，骂还要用土弦杆号或下弦杆把相面邻锥体顶连接荣起来。设3蚂）三角锥体系诉网架英这类网架是由液三角锥组成，兰它的基本单元浊是由专1脂根弦杆，妄3声根斜杆所构成念的正哪三耍-帝角锥体，即四扁面体衣。阻三角锥可以顺腾置，也可以倒常置。学4肆）六角锥组成窃的网架结构希它的基本单元扁体是由炼6末根弦杆挣，凯6轰根斜杆构成的雀六角锥体，即世七面体。这类变网架的一种主膀要形式即为六税角锥网架，它努由顺置的密排什六角锥体与三辅向互成岔600桃的上弦杆连接耻而盟成我，竭所形成的上，狡下弦网格分别相为正三角形、坡正六角形。交士于上弦节点的逼杆件数为柔12欺根秩，桂交于下弦节点晶的杆件数为嘉6调根，相对来说袄，这也是一种舰杆件数和节点伍数较多的网架扇。矮2.脚2.3衰怨网格结构具有绩较大的优势爱1庙）祥从结构的使用氧上来看睛使用贝1只.惧能够具有较大弱的跨度择：其具有轻质违，刚度大的特制点，因此可以躁获得朴较大的空间跨录度练。枝网格结构中的疾网壳结构在多斩维多点输入地仰震作用漠下勒忆,显受拟静力位移决影响较大的区靠域均主要集中和于支座附近。势对于柱海壳浸亲,授在软弱土场四地有杨,危需要考虑拟静梅力位移对结构肝的影响的跨度腰为虹100m担材,米中软土场地和摧中硬土场侧地白放,堂在跨填度歼10淋0名～里120m摘遗之滴间事寻,始但后者略大于境前急者单懒,蒜坚硬土场歼地株柏,夜需要考虑拟静曾力位移影响的条跨度谊为占120m等套,灭球壳规律与此救大致相同擦2讽．映动力性能与稳偏定性较好：达网格结构穴由于杆件惯由杆件按一定皂规律组歉成别过乔网格茅状段塘高次超静滚定摧挎范空间杆系炼，其静定次数根高，因此刚度叹大，浴整体稳定性好绘，馋自振频率高，袖从而可以获得睁较好的兆抗俗风振伏性能夫。夫2漂）林从施工方面来连看塞施工威1叨．汉适合工业化生炮产晒：衫空间网格结构束构件的尺寸和扭结构尺寸相比揪很小障,膊具有大致相同定的网格或单元冰,哄所以组成网格纱结构的杆件和枯节点可以在工勇厂成批生喊产廉,屡困正好适应目前藏工业化大生产确的基本要构求村,霞所以可以大幅催度地降低造价器。捞2为遗节约建筑材料罢：价它受力合吐理差,雀自重杏轻睁,朋临与传统平面钢着屋架遗舟(始包括檀条和支纸承相钥比锋,停似可节近省荷20纱%蓝的钢该材掘,谷雨如采用轻型屋储面立,狮慰钢材可节魄省微40%,俊籍甚至可与钢筋沉混凝土屋架所推用的钢筋用钢半量相比。傅缺点：结构刚浑度较大，因而俊对支撑的承载艳能力要求较高司，在受到地面武震动所带来的祥位移时，会产待生较大的结构命内力。3.小结：票从以上的优缺类点不难看出，独在索模结构中钉，何存在的最大问窃题是耐久性，混因而索膜结构凉适合于建造临核时性建筑和非净永久性建筑，巩其次，对于抗信风振，可以通宇过减小索模结仗构的单跨来增板加结构的刚度赶，提高抗风振雕能力。网格结导构的优势较为识明显，至于结断构的变位引起颗较大的结构内富力这一点，可横以通过对材料忧抗力的增强来骄解决。4.参考文献勇[1]警婶刘赚博叛,榨冠刘桂寸臣讽,虾悠冯东利芦爹,毅等。编大跨空间网壳棵结构界限跨度棒值研究变[J]谎册。墙水利与建筑工赚程学报住,诸2007感,妈5负(毕4)折:棚104论[2]羞五罗德础昌役童,陵梅庭玉。空间悬结构的发展现葬状与展开望乔[J]养.达南昌高专学报师，屈2006,6朝7(6):1妨19~120辟[3]嫩预郭俊琼。大跨兵度索膜结构浅虑析批[J原]投四川建筑短2011,3辛1颂(灾2梢)箱:114~1蒙15皂[4]层跌李国范玉。茄大跨空间结构犹的分类及发展庭特征怖[J]魄涝。从平顶山工学美院学报