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膜结构:网壳构造剖析
日期:2012-1-9 9:36:22

景观膜结构、膜结构车棚、膜结构看台友情导读:      网壳构造是一种曲面收集构造,兼有杆系构造结构简略和薄壳构造受力合理的特点;因此遇有跨越才能大、刚度好、资料省、杆件单一、制造装置便利等特点,是大跨度空间构造中一种无足轻重的构造方式,也是近半个世纪以来开展最快、使用最广的一种空间构造。网壳构造的开展方式和人类生涯出产的需求、科技技能程度以及物质前提亲密相连。早期的各类资料的穹顶修建足以阐明一点。
      意大利罗马小体育宫屋盖是混凝土网格型薄壳构造,圆顶直径60cm,它以精巧的圆形屋顶著称与世。屋顶直径60m,由1620个钢筋混凝土预制棱形构件拼合组成,这些构件最薄的当地只要25mm厚,它们不单在力学上非常合理,并且构成了一个十分完好秀美的天顶图案。该修建的外观和平面仰望或俯视都像一个怒放的向日葵。

 

      第二次世界大战今后,特殊是近40 年来,网壳构造获得注重并飞速开展,首要是由于钢筋混凝土构造薄壳施工时需求很多的模板,制造坚苦,劳动量大,费用高,高空浇筑费工费时。.还跟着核算机技能的开展,普遍使用于杆系构造核算的有限元法和网壳构造的成型技能等催进了网壳构造的使用于开展。网壳构造本身也阅历了分歧的开展阶段,跨度不时增大,从几十米到几百米,造型也由根本方式向各类方式转变,功用单一贯可开启方式开展,理论研讨也进行了承载力、构造不变性及抗震功能剖析各个方面的深化研讨,这些都标记着网壳构造的研讨、设计和制造程度的不时进步,还新的资料、新的施工工艺以及新的运用功用都获得了很大的改良。因而,越来越多的大跨度构造都采用了网壳构造。国表里网壳工程建造的数目良多,国外很早就采用各类资料建造网壳构造,如美国建造美国塔科马市体育馆的胶合木网壳构造,直径达160m 。

 

      网壳构造的开展和很多的工程理论使用,网壳构造为修建后果供应了一种新奇合理的构造方式,这首要是网壳构造具有以下长处:
      (1)网壳构造兼有杆件构造和薄壳构造的首要特征,受力合理,可以跨越较大的跨度。网壳构造是典型的空间构造,合理的曲面可以使构造力流平均,构造具有较大的刚度,构造变形小,不变性高,节流资料。
      (2)具有美好的修建造型,无论是修建平面、外形和外形都能给设计师以充沛的创作自在。薄壳构造与网格构造不克不及完成的形状,网格构造简直都可以完成。既能显示静态美,又能经过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的转变显示动态美。
      (3)使用局限广,既可以用于中、小跨度的名用和工业修建,也可用于大跨度的各类修建,也别是超大跨度的修建。在修建平面上可以顺应多种外形,如圆形、矩形、多边形、扇形以及各类不规矩的平面。在修建外形上可以构成多种曲面。
      (4)可以用小的构件构成很大的空间,并且杆件单一,这些构件可以在工场预制完成工业化出产,装置简洁疾速,顺应采用各类前提下的施工工艺,不需求大型设备,因而综合经济目标较好。
       (5 )核算便利。当前我国已有很多合用于多种核算机类型的各类言语的核算软件,为网壳构造的核算、设计和使用发明买有利前提。
      (6 )因为网壳构造呈曲面外形,构成了天然排水功用,不需像网架构造那样采用小立柱找坡。固然,网壳构造也存在缺乏之处,这也是制约网壳构造开展的首要要素,首要有:
      l )杆件和节点几何尺寸的偏向以及曲面的偏离对网壳的内力、全体不变性和施工精度影响较大,这就给构造设计带来了坚苦。别的,为减小初始缺陷,关于杆件和节点的加工精度应提出更高要求,这就给制造加工添加了坚苦。这些缺陷在大跨度网壳中显得愈加凸起。
      2 )网壳构造可以组成大空间,但当矢高很大时,曲面外形添加了屋面面积和不用要的修建空间,有些空间是不克不及用的,并添加了修建资料和动力耗费,屋面结构也比拟复杂,某些形体的网壳若修建上不加妥帖处置,则会影响其音响结果。
     跟着科学技能的提高,只需精心设计,精心施工,网壳构造存在的缺陷和问题是会逐渐获得处理的。
     因为网壳构造具有很大的优胜性,很多国度都在研讨、开展和推行这种构造。网壳构造的开展与概念设计亲密相关,新型构造系统获得开拓,新资料的使用更是使得网壳构造具有更大的开展空间。
      1 .应用网壳构造的长处完成共同的造型
      现代修建师的设计思维日益坦荡、不时立异,关于大跨度网壳构造不拘泥于某种特定的形体,可以依据运用要求,因而制宜选择出最佳的方案,即在体型上呈现多样化,在处置手法上具有灵敏性。本年来,有不少的研讨者应用仿生学道理开拓出了新型的网壳构造方式,建成造型各别的非几何曲面网壳,或应用若干种曲面组组成新奇的构造,以及与其他构造如索、拱、梁构造组成杂交构造,或称为组合构造。
      甘肃省嘉峪关气候塔工程修建设计基于共同的设计理念,造型上采用了立体海豚的空间造型,整个构造高度百米,外立面设计为钢管方式的单层网壳构造,节点管管相贯,该构造系统既有单层网壳受力特征,又具有空间框架构造的刚度,整个构造与中心混凝土筒体相衔接,构成了钢—混凝土一起用作的夹杂构造系统,因而剖析中就不克不及采用惯例的设计软件剖析,以确保工程平安又经济合理。
      2 .网壳构造的跨度越来越大
      世界上很多有名设计师以为网壳构造是空间构造中可以掩盖最大跨度和空间的构造方式。凯威特从理论上剖析以为联方形网壳的跨度可以到达427m 。1959 年富勒曾提出建造一个直径达3 . 22km 的短程线球面网壳,掩盖纽约市第23 一59 号街区,该网壳重约80000t ,每个单位重5t ,应用直升飞机可以在三个月装置终了。日本的巴组铁工所以为21 世纪将是人类发明舒适、洁净、节能的新型城市的时代,因而曾经提出建造500m 的全天候多功用体育、文娱场合和跨度r000m 的将来幻想城市的弯顶空间。当然关于如斯大的空间构造的可行性和适用性的研讨照样一个值得讨论的问题。
      3.可挪动或可开启的网壳构造
      近年来越来越多的体育修建为了知足非凡体育竞赛的需求,风雨无阻,节省动力降低工程的造价,采用了可挪动或可开启的网壳构造。当前网壳构造挪动的办法有:扭转滑移法、程度挪动法和提滑法。
      4.新型空间网壳构造减震系统
      越来越多的修建跨度越来越大,构造的平安性要求也越来越高,而大跨度构造的动力呼应跟着跨度的添加也越来越分明,因而无论从平安的角度,照样从设计理念上,各类新型网壳减震系统应运而生。
      5.新型屋面资料的开展

      大跨度空间构造的平安性包罗平安性及运用平安性,大跨度构造的经久要求也越来越高,因而维护构造的配套技能办法直接影响到整个构造的长时间运用。研讨和出产轻质高强和防火功能好的维护构造以及效能高的保温隔热资料和防水资料都十分主要,新资料和新工艺的开展将极大的促进空间构造的疾速开展

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