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《大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1.1引言世界進(jìn)入21世紀(jì)，回望人類建筑歷史的發(fā)展，歸納總結(jié)可得到一個明顯的特征：人類生產(chǎn)生活的建筑空間正不斷地得到提高與擴(kuò)大。原始社會，人類為了生存，或居于洞穴，或棲息于樹洞，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用，伐木、伐竹筑屋，發(fā)展到當(dāng)今的高樓大廈。從直徑42米的古羅馬圣彼得大教堂發(fā)展到現(xiàn)代英國跨世紀(jì)建設(shè)成千年穹頂（直徑320米周圈大于1000m），反映出人類大跨度建筑的研究已經(jīng)達(dá)到很高的水準(zhǔn)。21世紀(jì)是人類歷史上思想最開放、交流最廣泛的時代，在全球范圍內(nèi)的交流中，給人類的建筑結(jié)構(gòu)帶來各種不同程度的融合發(fā)展。在人們的各種交往過程中中，體育比賽在和平年代是最能反映各國
2、綜合實力的平臺。因此，奧林匹克體育競賽館、世界杯足球比賽場等紛紛在世界各地堀起。各種學(xué)術(shù)研究、文化交流、藝術(shù)欣賞與商業(yè)洽談促使很多城市建成各種規(guī)模的的會展中心、各種臨時性或永久性的展覽會。自從20世紀(jì)噴氣式客機(jī)的問世后，人們對使用飛機(jī)出行越來越重視，對每個城市飛機(jī)場的要求越來越高，因而規(guī)模龐大的候機(jī)大廳和機(jī)庫在各地涌現(xiàn)。由于以上提到的各種對建筑空間的需求，因此跨度大、自重輕、造型變化多樣等特點(diǎn)就成為這些建筑的共同特征，甚至有些設(shè)計還根據(jù)使用者的要求對所圍護(hù)的空間能夠控制打開與閉合，如加拿大多倫多天空穹頂，就是目前世界上能夠開啟頂棚的最大跨度建筑。根據(jù)以往的設(shè)計案例得到的實踐，在創(chuàng)作設(shè)計時經(jīng)常
3、需要選擇使用三維的空間結(jié)構(gòu)來滿足其要求，所以成為了設(shè)計師的首選方案。在人類的建筑史中很早就出現(xiàn)了利用空間結(jié)構(gòu)來建造房屋的案例，例如我國半坡遺址中人們就利用一個原始的空間骨架來建筑自己的家園，而遠(yuǎn)在大洋彼岸的北美印第安人利用枝條搭成的穹頂與現(xiàn)代網(wǎng)殼則非常的相似。后來自歐洲文藝復(fù)興時代出現(xiàn)的各種教堂建筑,位于梵蒂岡的圣彼得大教堂、意大利威尼斯的圣馬可大教堂、法國巴黎圣母院和德國科隆大教堂等著名的哥特式教堂以磚石為材料制成的穹頂雖然非常厚重，但在一定程度上體現(xiàn)出空間結(jié)構(gòu)的作用。現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和發(fā)展，應(yīng)該從20世紀(jì)初期興起的鋼筋混凝土薄殼開始算起，這正是由于當(dāng)時出現(xiàn)了
新型的建筑材料—混凝土和鋼
4、鐵。在二戰(zhàn)結(jié)束后，各國都需要從廢墟中重建，建筑科學(xué)飛速發(fā)展，使空間結(jié)構(gòu)遇到蓬勃發(fā)展的最佳機(jī)遇。到二十世紀(jì)50年代后期興起1大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分析了以桿件為材料組成的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中平面形的結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)架,曲面形的結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)殼。這種桿件材料一般由鋼材或鋁合金等金屬材料制成,通過節(jié)點(diǎn)連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。近幾十年出現(xiàn)了以承受拉力為主要受力特征的張拉結(jié)構(gòu)，從最初的以鋼索承重為主的懸索結(jié)構(gòu)，發(fā)展到以高分子合成材料織物來受力的膜結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)自重上能看出,磚石屋頂?shù)?500㎏/㎡發(fā)展到膜結(jié)構(gòu)的10㎏/㎡，表明了建筑結(jié)構(gòu)跨越性的進(jìn)步。綜上所述，大跨度鋼結(jié)構(gòu)能最大程度的滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)在空間上的各種要求，對于大跨度鋼
5、結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)成為當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)學(xué)科中最重要的領(lǐng)域之一[5]。1.1課題的提出與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或砌體結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)因其本身所特有的自重輕、施工快、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，在"高、大、輕"三個方面有用得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。具體體現(xiàn)在以下三點(diǎn)：一、能得到較大的建筑使用空間，這是鋼筋混凝土不能相比的；二、節(jié)約鋼材，由于鋼筋混凝土自重大、剛度小的特點(diǎn)，必然需要使用更多的建筑材料，同時也不利于環(huán)保；三、鋼材材質(zhì)較為均勻，更符合力學(xué)計算的假定條件，相應(yīng)的力學(xué)計算分析更符合實際。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和建筑科技水平的發(fā)展，長久以來混凝土和砌體結(jié)構(gòu)為主的局面正在發(fā)生改變。鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品廣泛的應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)、廠房、多層及小高層甚至高
6、層住宅建筑中，成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師的首選結(jié)構(gòu)。大跨度鋼結(jié)構(gòu)方向由于其結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，規(guī)模大，建造過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各式各樣的問題。通過現(xiàn)有資料統(tǒng)計，此類結(jié)構(gòu)的工程事故由于設(shè)計、施工的原因而發(fā)生結(jié)構(gòu)倒塌事故的并不少見。對于這些大跨度鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計，目前可以借鑒的實際經(jīng)驗仍然較少，尤其是對結(jié)構(gòu)的受力性能、地震穩(wěn)定性能、地震動力性能等方面研究較少。所以，使用適當(dāng)?shù)姆治龇椒ㄟM(jìn)行大跨度鋼結(jié)構(gòu)模擬分析對結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工及管理方面具有非常重要的意義。雖然大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展速度恨快，各種不同造型復(fù)雜結(jié)構(gòu)也越來越多，但目前的國家結(jié)構(gòu)規(guī)范還沒有對此類問題進(jìn)行深入的研究和探討，也沒有更多的實際經(jīng)驗可以借鑒，所以這一新興的研究
7、課題已經(jīng)得到了國內(nèi)外諸多學(xué)者的密切關(guān)注。正是因為具有空間形式優(yōu)美、受力合理以及用鋼量低等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)今的大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展十分的迅速。其合理的內(nèi)部受力本身就可以抵抗一部分外荷載作用，達(dá)到力學(xué)平衡。正因如此，大跨度鋼結(jié)構(gòu)對現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)影響越來越重要，成為了衡量一個國家建筑科技水平的重要標(biāo)志之一。2河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文1.1國外大跨度鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀在二十世紀(jì)七八十年代前后,正是由于采用輕質(zhì)高強(qiáng)的構(gòu)件、鋼索、膜材料應(yīng)
