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浅谈大跨度空间结构优化设计

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泛应 用于体育场馆 、交通枢纽 、会展 中心 、大 型商场 、影剧
院等 。而这些造型独 特、结构新 颖的建筑物往往 成为衡 量一 个 国家或地 区建筑 技术水平 的重要 标志。如何衡 量大跨度空
间 结 构 设 计 的 优 劣？ 怎 样 才 能 做 出 优 秀 的 空 间 结构 设 计 ？ 本
ｄｅｉ ｓｇ ｎ
反 力 ，无水 平反 力；张弦 结构 、弦支 穹顶 结构 本身 刚性上弦
最 周边支座产 生压力 ，但通过 柔性的下弦拉 索对支座产 生拉 近年 来 ，我 国大跨 度空 间结构 的建筑工程越 来越 多 ，广 力 ，二者互相抵 消 ，内力 自平衡 ，对边界产 生的水平反 力很
完 整 的 大 跨 度 空 间 结 构 体 系 应 包 括 屋 盖 结 构 、支 承 结 构 和 基 础 三 部 分 ，在 结 构 选 型 和 优 化 设 计 时 要 统 筹 兼 顾 ，不 应 顾 此 失 彼 。 对 于 拱 、 壳体 、 网壳 、悬 索 结 构 和 膜 结 构 等 屋 盖
ｂｅ ｖｉ ｓａ ｔｕｃｕｒ ｅ ｔ ｅ ，ｓ ｅ ｍ ｅｈｏｄ ｎｄ ｓ ｉｌ ｈｅ ｈａ ｏｒ ｎｄ ｓｒ ｔ ｅ ｆａｕｒ ｓ ｏｍ ｔ ｓ ａ ｋ ｌ ｏｆｔ ｓ
小 ，结构对边界约束 的要 求较低 。
当屋盖结构 不可避免地对 支座产生水平反 力时 ，应尽量
避 免 由侧 面 框 架 结 构 直 接 承 受 ，可 通 过 屋 盖 结 构 自身 增 设 拉 杆 、刚性 水平 环肋 等针 对性 措施 来 抵消 或减 轻支 座水 平反
文结合实际工程经验 对这 些问题展开论述。
矢高 约２ ｍ，矢跨 比为１４３ ７ ／ ．，采用预应 力肋环型穹顶结构体 系 ，由径 向变高度 、变厚度的空腹 刚架与环向桁架组成 球面 网壳 ，壳体支承 于倒 三角形环桁架 上 ；底部受拉 圈梁支承于
时 ，节 点刚性容 易满足 ，但构 件 以承 受轴 力为主 ，采 用Ｈ 型 截 面反而不 能充 分利 用材料强 度 ，优化设计 的结果往往是采
ａ ａｙ ｉ ｈｏｕ ｄ ｎｏ ｇｅ ｔ ｄ ｄ ｉｎｇ ｔ ｎｔｒ ｅ ｉｎ ｓａ ． ｎ ｌｓｓｓ ｌ ｔｂｅｎｅ ｌｃ ｅ ｕｒ ｈｅｅ ｉｅ ｄ ｓｇ ｔｇｅ
力 ，这 已经成为保证屋盖 结构 整体 稳定重要 内容。 最有效 的办法 当然是 避免采 用对支座 产生水平推 （ ） 拉
价 大跨度空 间结 构设 计优秀 的标准应该蕴含 着建筑美观 、结
构 安全 、 造价 经 济 、 施 工 便 利 四方 面 内容 。
理而使地基基础复杂化 、综合造价 反而过高。
２ ．利 用相 对刚度判断节点刚接铰接
钢结构节 点设计通常假 定为理想 刚接、理想铰接 。从 受 力分析看 ，理想 刚接 既传 递弯矩 ，也传 递剪力 ；理想铰 接只
建筑结构对外 部荷载 的抵抗 、力的平衡 、变形的协调 以 及 由此产 生的构 件 内力都是通过 结构的整体 刚度、构件 自身
（ 图１），其 中，Ｈ 为节 点弯矩 ， ０ 为杆件 的相对转 角。可通
俗 地理解为 ：实际工程上 节点连接在相 对刚度满足一定 条件
下 方 可 简 化 为 理 想 刚接 或 理 想 铰 接 。
结构体 系 ，不仅要 求体系受 力合理 ，更加注重结构体 系高效 受 力。无论是结构 方案 比选还是构造 细节处理上 ，同样可 以
关键词 ：空间结构 预应 力 刚度
优化设计
运 用力学和 结构规律 进行。 １．灵活处理支座 水平反 力
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｔｈｉ ｐ ｐ ｒ ｈ ｓｓ ｍｍ ａ ｉｅ ｏ ｒ ｓａ ｄ ｒ ｓｏ ｔａ ｔ ｓ ａ ｅ ａ ｕ ｒｚ ｄ ｆ ｕ ｔｎ ａ ｄ ｆ
浅 谈 大 跨 度 空 间 结 构 优 化 计 设
Ｄ ｉ ｃ ｓ ｏ ｈｅ ｌ ｒ 。 ｓ ｎ ｓ ｔａ ｔ ｕｃ ｕｒ ｓ ｕｓ ｉ ｎ ｏｎ ｔ ａ ｇｅ— ｐａ ｐａ ｉ ｌｓ ｒ ｔ ｅ ｏｐｔｍ ａ ｓｇ — ｉ ｌｄｅ ｉ ｎ
梁 杰发
Ｌ ａ ｇＪｅａ ｉｎ ｉｆ
与 支 承 融 为 一 体 ，力 的 传 递 顺 势 而 下 ，直 接 传 给 基 础 ，此 时 传 力路 径 最 短 ， 既避 免 了复 杂 的支 承 结 构 ，有 效 降低 主 体 造 价 ，又 使 得 建 筑 造 型 更 Ｓ Ｉ 自 然 ，一 举 两 得 。在 地 质 条 件 Ｈ Ｎ畅
在我 国钢 结构工程领域 的最高奖项 莫过于 “ 中国钢结构
金奖 ” ，钢 结构工程 结构 设计优秀 奖是其 中专 项奖之一 ，评
选 标 准 之 一 是 “ 构 选 型 合 理 、传 力路 线 明 确 ：节 点 构 造 简 结
便易 行 、便 于施 工操作 和 确保 质 量 ：设 计 参数 取值 合理 、 选材恰 当、合 理 用钢 、经 济适 用 ；技术 先进 、具有 示范 作
的线刚度 以及构件 之 间的相对 刚度来反映和体现 的 ，刚度概
念贯穿于结构设计的全过程。
弓舯 ｊ ；
荤罩 叠 间 结 构 按 屋 盖 刚性 大 小 可 分 为 刚性 体 系 、 柔 性 ｆ大 跨 度 空 ［ ！
体 系 、 刚柔 杂 交 体 系 三 大 类 ，改 变 大 跨 结 构 整体 刚 度 的 有 效
力的屋盖结 构体系。一般 情况下 ，梁 、桁 架、平面 网架 、折
板 等 屋 盖 结 构 自身 能 保 持 结 构 稳 定 ，对 支 承 体 系 只 产 生 竖 向
Ｋｅ ｗ ｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： ｓ ａ ｉ ｔ ｃｕ ｅ ｐ ｅｔｅ ｓ ｒ ｉ ｉｙ ｏ ｔ ａ ｐ ｔ ｓｒ ｔ ｒ ； ｒ ｓ ｓ ； ｉ ｄ ｔ ； ｐ ｉ ｌ ｌ ａ ｕ ｒ ｇ ｍ
结构 ，支承 结构不仅 为其提供竖 向支撑 ，还提供水平推 力或 拉 力。如何 合理 、有 效地处理屋盖结 构对支座产生 的水 平反
ｌｒ ｅ —ｐ ｎ ｓ ａ ｉｌｓｒ ｃ ｕ ｅ ｓ ａ ｉ ｎ ｐ ｉ ｌ ｄ ｓ ｎ ｎ ｒ ａ ｇ — ａ ｐ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ｈ ｐ ｎｇ ａ ｄ ｏ ｔｍａ ｅ ｉ ｉ ｇ ａ ｅ ｓ ａ ｇ ｓ ｍｍａ ｉｅ ｙ ｔ ｋｎ ｒｃ ｉａ ｒ ｓ ｅ ａ ｐ ｅ ． ｉ ａｌ ｉ ｔ ｕ ｒ ｄ ｂ ａ ｉ ｇ ｐ ａ ｔ ｌ ｚ ｃ ｗｏ ｋ ａ ｘ ｍ ｌｓ Ｆ ｎ ｌ ｐｏｎ ｓ ｙ ｏ ｔ ｔ ａ ｏ ｈ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ａ ｔ ｒ ａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｕ ｈ ｔｂ ｔ ｈ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ｆ ｃ ｏ ｓ ｎ ｅ ｈ ｏ－ｅ ｏ ｏ ｃ ｃ ｎ ｍｉ
不太理想 的情况下 ，应对屋盖结构 、支承体系 、基础 三者进
用”。王仕统教 授也 曾提 出衡 量大跨度 空间结构优 劣的五个
行综合 的技 术经济对 比分 析 ，不应 因支 座水平反 力的落地处
指标 ：材料 强度充分发 挥 ，基础推 （ ） 反 力合理处理 ，施
工安装费用小 ，跨 度大 ，结构 的艺术作 用。由此可概括 ，评
ｔ ｈｅ ｏｕｔｔ ｎｄｉ ｓａ ｎｇ ａ ｇ ｌ ｒ ｅ—ｓ ｎ ｓ ｔａ ｔｕｃ ｕｒ ｓ ｒｉｔｃ ｅ ｕｒｔ ｐａ ｐａ ｉｌｓｒ ｔ ｅ ：ａ ｔｓｉ ，ｓ ｃ ｉｙ， ｅ ｏｎｏ ｙ． ｏｎ ｎ ｅ ｅ Ａ ｎ ｔ ｎ ｎ ｃ ｃ ｍ ｃ ｖｅ ｉｎｃ ． ｄ ｈｅ ｉ ｏｍ ｂ ｎ ｔｏ ｗ ｉｈ ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌ ｉ ａｉ ｎ ｔ ｃ ｎｉａ
结 构 总 造 价 几 乎 ８ ％ 决 于 结 构 方 案 ，剩 下 的 ２ ％ 于 结 构 构 ０取 ０在 造 的细 节 处 理 。 因此 ，结 构 选 型 与优 化 设 计 的 重 点 应该 在 于
化设计 的一些方 法、技 巧。最后指 出设 计阶段也 需要 适 当考
虑施工 因素 ，重视技 术经济对比分析。
式 ，同时又明确节点设计 荷载必须在节 点的初始 刚度 即直线
段 的 范 围 内 ，两 个 条 件 同 时 满 足 时 可 以 认 为 是 刚接 节 点 。
（ 形式 ），如索穹顶结构 等 ，可以说 ，没有预 应力技术 ，就 没 有索穹项 结构 ； （ 预 应力技术可 以作 为预制构 件 （ ３） 单 元 杆件 或组 合构 件 ）装配 的手 段 ，从 而形成 一种 新 型的结 构 ，如 弓式预 应 力钢 结构 ： （ 采 用预应 力技术后 ，或可 ４）
摘要 ：本文概括 了优 秀大跨度 空间结构的 四方面标准 ：
建 筑 美观 、 结 构 安 全 、 价 经 济 、施 工便 利 ，并 以 工程 实 际 为 例 、 结合 力 学 和 结 构规 律 总 结 了 大跨 度 空 间结 构 选 型 和 优
工 程设 计人 员都 有一个基本 的共 识 ：任何一个建筑 物的
传递杆端尖利 ，不传递杆 端弯矩。这反 映在结构概念上 ，理
二 、遵循 力学和结构规律 想刚接节点必须 具有足够 的匹配刚度 ，连接杆件 之间无相对
一
６ — ９
转角 ；理想铰接 节点无 匹配 的抗弯 刚度 ，连 接杆件之 间的相
４ ．采 用 预 应 力 实 现 刚柔 结 合
对转角趋 于无 穷大。连 接特性 主要反 映在连接 的弯矩 一 转角 （ 一０ ） 系和 初始刚度 。连接 的弯矩一 Ｍ 关 转角 （ —Ｏ）关系 Ｈ
具有如 下的特 色和优 势 ： （ 可 以改变结 构的 受力状态 ， １）
满足 设 计人 员所 要求 的结 构 刚度 、内 力分布 和位 移控 制 ； （ 通 过 预 应 力 技 术 可 以 构 成 新 的 结 构 体 系 和 结 构 形 态 ２）
取ａ ２ ｉ ＝ ｉ ＝ ０ ，ｂ ２ 。谭坚 等推荐 了一种节 点刚接 的实 用判 断方 法 ，即采 用初始刚度大于 １ １ １ ５ ｋ ．． ｄ １ ．３ Ｘ ０ Ｎｎ ｒ － 为判断公 １ａ
当 连 接 节 点 初 始 刚 度 Ｒ ｉ 小 于 某 一 规 定 值 ａ ，节 点 为 ｋ不 时

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空间大跨结构浅析

空间大跨结构浅析

空间大跨结构浅析------------------------亚运会羽排球训练馆空间大跨度结构是建筑工程发展的一个重要标志，我国自五十年代以来就开展了对薄壳结构、悬索结构的研究开发与应用，建成了一批有影响的代表性工程，并取得了一大批研究成果。

八十年代由于计算机技术的发展，空间网格结构在理论研究、标准规范和工程实践等方面均取得了举世瞩目的成绩。

随着国力的增强，新材料的不断出现，空间结构由单一结构形式发展为组合结构、混合结构等多种结构形式，应用范围也从公共建筑、体育建筑发展到工业建筑乃至建筑的各个领域。

50年来，空间大跨度结构取得的辉煌成就使我们能充满信心地去营造21世纪更广阔的空间。

大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，大跨度楼盖结构包括：门式刚架结构，薄腹梁结构，桁架结构，拱结构，薄壳结构，网架结构，悬索结构，薄膜结构和充气结构等。

网架结构以比较简单的结构使他有它自己广泛的使用范围，跨度不拘大小；而已近几年在一些重要领域扩大了应用范围。

八十年代中至九十年代初，针对网架结构的受力特征，尤其是网架结构的稳定问题作了从连续化到离散化的大量研究工作。

网架的节点形式，特别是对于单层网架，有采用焊接球节点、嵌入式毂式节点，当跨度较小的单层球面网壳有加粗螺栓，加大套筒的螺栓球节点。

由于成熟的网架加工与施工安装技术，可方便地应用于网架，因此在八十年代后期至九十年代初网架结构发展很快，据不完全统计这一时期的网壳工程有五、六十项之多。

结构分有单层、双层，类型上分有球面壳、圆柱面壳、双曲扁壳、扭壳及各种复杂曲面壳及组合曲面网壳。

单层球面网架当时首推建成于l989年的山西稷山选煤厂煤库，直径47.2m，用嵌入式毂式节点。

济南动物园l989年建成两座单层球面网架，直径分别为40m与46m，采用焊接空心球节点。

建成于1989年的濮阳中原化肥厂尿素散装库，平面尺寸58m×135m，采用双层圆柱面壳。

嘉兴发电厂干煤棚，平面尺寸80m×102m，采用双层三心圆柱面网架。

浅谈大跨度工业厂房的优化设计

浅谈大跨度工业厂房的优化设计

浅谈大跨度工业厂房的优化设计摘要：近年来，由于轻钢结构的大力发展，门式刚架因具有，梁柱联合受力，结构合理，整体性好等优点，成为大跨度厂房最受欢迎的结构形式。

相对屋架形式的厂房来说，除了简洁明快、制作简单、便于安装、降低厂房高度等优点外，在厂房吊车吨位不是太大，上阶柱不太高的情况下，对减少钢材消耗量也有一定优势。

笔者根据多年设计经验，就大跨度工业厂房的屋面系统设计的优化提出了自己的宝贵意义。

关键词：大跨度；设计；荷载Abstract: in recent years, due to the strong development of light steel structure, the door frame for has, beam-column joint force, reasonable structure, and the advantages of integrity, become a big span plant the most popular form of the structure. Relative roof form of workshop for, in addition to concise and lively, make simple, convenient in installation, reduce the plant height, etc advantages outside, in workshop crane tonnage is not too big, not too much of the column on order, to reduce steel consumption also have certain advantages. The author according to years of design experience, big span industrial workshop roof system design optimization puts forward his own precious significance.Keywords: big span; Design; load一、引言传统结构设计中，跨度较大的普钢厂房屋面系统一般采用屋架式，一般可分为梯形屋架、三角形屋架、两铰拱屋架、三铰拱屋架和梭型屋架等。

大跨度桥梁设计要点及优化措施

大跨度桥梁设计要点及优化措施

大跨度桥梁设计要点及优化措施摘要：随着我国经济的发展，全国各个地区的道路建设也在不断完善和推进，大跨度桥梁的建设工程也越来越多。

大跨度桥梁工程设计复杂，对设计水平要求很严格，如果不了解其设计要点，很难真正做到科学合理。

想要提高大跨度桥梁的设计质量，需要设计人员在充分掌握设计要点的同时，做好相应的优化措施。

因此，本文将重点分析大跨度桥梁的设计要点，并给出相应的设计优化措施，以供参考。

关键词：大跨度桥梁；设计要点；优化措施引言大跨度桥梁是我国城乡建设中重要的道路及地标性工程，不论是在道路实用还是城市美观建设方面都有着非常重要的意义和价值。

但由于我国对大跨度桥梁设计以及相关优化措施的研究很少，很多设计方案还有着较大的优化空间。

只有不断深入对大跨度桥梁设计要点的分析和优化，我国的大跨度桥梁建设才能获得更上一层楼的发展。

通过对大跨度桥梁设计要点的局部设计、整体设计、上下结构设计的分析和优化，我国后面的大跨度桥梁设计工作展开能有更加丰富的资料参考和指导。

一、大跨度桥梁设计优化的重要性桥梁的结构设计应综合各个方面的考量，再经过力学分析、验算等最后敲定，设计方案的质量受设计人员的主观影响较大，即便是同一个地址的大跨度桥梁设计，不同的设计人员做出来的方案设计也会存在很大差别。

传统的桥梁结构设计分为假设、分析、校核、重新设计几个阶段，对工程设计进行优化主要是为了综合考虑桥梁施工地区的实际情况，将其设计相关的所有计量全部用数学手段重新计算，在界定范围内得到最优解，再以最优解的结果为准来优化和调整设计方案。

通过这种方式，桥梁工程结构的设计质量能够能到有效提升。

对桥梁设计进行优化，能够有效提高设计质量，优化桥梁结构，缩短设计周期。

传统的桥梁设计主要通过人为的计算来确定方案，如果方案无法满足桥梁设计要求，则需要进行人工的重新计算、调整、校核等，其设计周期长，效率低，并且人工计算的结果很容易出现偏差，校核后的优化结果也未必是最优解。

浅析大跨度建筑结构形式与设计

浅析大跨度建筑结构形式与设计

浅析大跨度建筑结构形式与设计【摘要】:大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。

而大跨度结构的表现形式是多种多样的，五大空间结构及各类组合空间结构。

组成了体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等形态各异的空间结构。

【关键词】：大跨度建筑；网架结构；网壳结构；膜结构；悬索结构；薄壳结构Abstract: building and large span spatial structure as the core technology development situation is representative of a country the important sign of science and technology building level. Large span structural and expressional form is varied, five large space structure and all kinds of combined space structure. Composition of the stadiums, convention centers, theaters, shopping malls, factories and workshops of different forms of spatial structure.Key words: long-span architecture; grid structure; shell structure; membrane structure; cable structure; shell structure前言随着科技水平的发展，建筑的形式不断的更新，为满足各种需要应运而生的各种的建筑类型，各种结构类型不断地发展演变。

大空间也越来越热门，大空间的设计也越来越充满挑战。