800米超大跨度穹頂巨型網(wǎng)格結(jié)構選型研究.pdf

1、我國大跨度空間結(jié)構的基礎原來比較薄弱，但隨著國家經(jīng)濟實力的增強和社會發(fā)展的需要，近十余年來也取得較為迅猛的發(fā)展。空間結(jié)構的類型和形式漸趨多樣化，相應的理論研究和設計技術也逐步完善。大跨度建筑主要用于民用建筑的影劇院、體育場館、展覽館、航空港及其他大型公共建筑，在工業(yè)建筑中則主要用于飛機裝配車間、飛機庫、航天裝配廠房等。大跨度空間結(jié)構是目前發(fā)展最快的結(jié)構類型，而建筑功能的日益多樣化，也要求建筑物能提供更大的使用空間。大跨度建筑及作為其核心

2、的空間結(jié)構技術的發(fā)展狀況是代表一個國家建筑科技水平的重要標志之一。
　　與此同時，隨著人類社會的發(fā)展進步，超大跨度穹頂結(jié)構建造需求日益顯現(xiàn)：在極地、沙漠以及外星球等自然條件極為惡劣地區(qū)，營造適合人類生存的區(qū)域小環(huán)境；保護城市居民免受環(huán)境惡化、自然災害的影響；滿足城市發(fā)展過程中節(jié)能減排的要求等。早在二十世紀六十年代，歐美發(fā)達國家的建筑結(jié)構大師開始對千米級超大跨度穹頂結(jié)構展開研究，并提出若干概念性設計方案?？v觀空間結(jié)構發(fā)展歷史，如何提

3、高建筑結(jié)構跨越能力一直是空間結(jié)構工程師的不懈追求。自古羅馬時期萬神廟到1957年的小羅馬體育宮，在如此漫長的歷史進程中，受制于建筑材料發(fā)展水平，結(jié)構跨越能力幾乎沒有提高；近三十年來，隨著新材料、新工藝、新技術、新結(jié)構形式不斷涌現(xiàn)，空間結(jié)構發(fā)展實現(xiàn)巨大飛躍，結(jié)構跨度已達300m量級?？臻g結(jié)構發(fā)展為更大跨度穹頂結(jié)構探索提供了一定的技術支撐。
　　超大跨度穹頂結(jié)構研究是一項多學科的系統(tǒng)工程，而其剛性結(jié)構方案中的巨型網(wǎng)格結(jié)構又是近年新興起

4、的結(jié)構體系，研究頗少，對于如此大跨度、且承受復雜荷載的結(jié)構，選取什么形式的巨型網(wǎng)格結(jié)構體系，使其既能跨越足夠大的跨度，又具有更好的技術經(jīng)濟指標，是其首先需要解決的問題。圍繞800m超大跨度穹頂巨型網(wǎng)格結(jié)構方案選型問題，本文主要開展了以下研究工作：
　?、俳⒔y(tǒng)一的結(jié)構方案評價標準
　　以現(xiàn)行相關工程設計規(guī)范為基礎，并結(jié)合當前科技發(fā)展水平，建立了包括結(jié)構方案設計與結(jié)構性能分析的統(tǒng)一技術標準。首先，為提高方案選型效率，整改了桁架

5、式構件的滿應力設計程序，并驗證了其正確性；其次，為解決應用有限元方法求解結(jié)構全過程分析中存在的計算不收斂、“回漂”等問題，通過不斷調(diào)整弧長半徑調(diào)節(jié)系數(shù)、荷載子步數(shù)等方法來予以解決。
　　②巨型網(wǎng)格結(jié)構方案探索
　　巨型網(wǎng)格結(jié)構是近年來迅速發(fā)展的一種結(jié)構模式，在超大跨度穹頂結(jié)構方案選型中應用較少。針對巨型網(wǎng)格結(jié)構方案，從凱威特型巨構出發(fā)，改進為凱威特巨構雙層網(wǎng)殼組合型結(jié)構，并建立肋環(huán)型巨構、井字加強肋環(huán)型巨構、肋環(huán)巨構雙層網(wǎng)殼