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空间网格结构(网架结构)的兴起

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人气:-发表时间:2020-05-13 15:25【

钢筋混凝土薄壳结构尽管有诸多优点,但经过若干年工程实践,工程技术人员逐渐发现这种结构的缺点:钢筋混凝土薄壳施工时需要架设大量模板,工程量很大,施工速度较慢,工程造价很高。因而人们逐渐对之丧失兴趣,开始寻求新的结构构造形式。随着铁、钢材、铝合金等轻质高强材料出现及应用,富有想象力的工程师开始着力于穹顶结构各种杆件形式的发展。公认的“穹顶结构之父”-德国工程师施威德勒对穹顶网壳的诞生与发展起了关键性的作用。他在薄壳穹顶的基础上提出了一种新的构造形式,即把穹顶壳面划分为经向的肋和纬向的水平环线,并连接在一起,而且在每个梯形网格内再用斜杆分成两个或四个三角形。这样穹顶表面的内力分布会更加均匀,结构自身重量也会进一步降低,从而可跨越更大的空间。这样的穹顶结构实际上已经是真正的网壳结构,即沿某种曲面有规律的布置大概相同的网格或尺寸较小的单元,从而组成空间杆系结构。

 

网架结构

在20世纪50年代后期以杆件组成的空间网格结构崭露头角。空间网格结构分为两种,平板形的称为网架结构,曲面形的称为网壳结构。我国采用网架构的首都机场四机位机库和采用双层球面网壳结构的天津新体育馆,它们是空间网格结构的典型代表。网架结构的出现晚于网壳结构。第一个平板网架是1940年在德国建造的,而此时传统的肋环型穹顶已有100多年的历史。


在众多形式的空间结构中,网架结构是近半个世纪以来在国内外得到推广和应用最多的一种形式。网架是以多根杆件按照一定规律组合而成的网格状高次超静定结构,杆可以由多种材料制成,如钢、木、铝、塑料等,尤以钢制管材和型材为主。20世纪60年代,计算机技术的发展和应用解决了网架力学分析的困难,使得网架结构迅速发展起来。

 

1964年,我国建成的第一个平板网架-上海师范学院球类房正放四角锥网架,跨度为31.5mX40.5m。1967年建成的首都体育馆,采用正交斜放网架,其矩形平面尺寸为99mX112m,厚6m,采用型钢构件,高强螺栓连接,用钢指标65kg/㎡。1973年建成的上海万人体育馆采用圆形平面的三向网架,净跨达到110m,厚6m,采用圆钢管构件和焊接空心球节点,用钢指标47kg/㎡。这些网架是早期成功采用平板网架结构的杰出代表。此后陆续建成的南京五台山体育馆、上海体育馆、福州市体育馆等,也都采用了网架结构。20世纪80年代后期北京为迎接1990亚运会兴建的一批体育建筑中,多数仍采用平板网架结构。

 

目前,我国网架结构的发展规模在全世界位居前列。网架结构在我国从20世纪80年代初开始发展,进入90年代开始普及。据统计,从20世纪90年代至今,我国网架结构每年约有1000余座工程,覆盖面积约150万平方米以上,而且目前仍然朝气蓬勃、经久不衰,健康发展。

 

 


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