鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

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1、鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用　　空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是由大致相同的格子或尺度較小的基本結(jié)構(gòu)單元組合而成，可均勻三向傳遞力流的空間結(jié)構(gòu).鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)包含單、雙層網(wǎng)殼和網(wǎng)架.若按節(jié)點(diǎn)剛度分類，鋁合金網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼屬鉸接體系，鋁合金單層網(wǎng)殼屬剛接體系.即在對(duì)網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，可假定節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只承受軸力;對(duì)單層網(wǎng)殼可假定節(jié)點(diǎn)為剛接，桿件除承受軸力外，還承受彎矩、扭矩和剪力等.若按單元組成分類，鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)均屬剛性單元結(jié)構(gòu)，包括以梁?jiǎn)卧鳛榛緲?gòu)件的單層網(wǎng)殼和以桿單元作為基本構(gòu)件的網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼.上述

2、兩種分類方法中，桿單元對(duì)應(yīng)于鉸接體系，節(jié)點(diǎn)具有3個(gè)自由度，構(gòu)件單元僅受軸力作用;梁?jiǎn)卧獙?duì)應(yīng)于剛接體系，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6個(gè)自由度，構(gòu)件單元在承受軸力的同時(shí)受到不可忽略的彎矩作用.事實(shí)上用于工程中的任何節(jié)點(diǎn)體系都是既非理想鉸接又非理想剛接，節(jié)點(diǎn)都處于半剛性狀態(tài)，而結(jié)構(gòu)分析中所采用的模型只是一種分析簡(jiǎn)化方法，在結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)盡可能采用符合結(jié)構(gòu)實(shí)際受力行為的結(jié)構(gòu)模型，充分考慮其合理性以保證結(jié)構(gòu)的安全性.　　從形態(tài)學(xué)角度來(lái)看，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)件密度高于單層網(wǎng)殼，桿件的高密度布置導(dǎo)致網(wǎng)架構(gòu)件的高冗余性，存在承載力過(guò)剩問(wèn)題，而單層網(wǎng)殼

3、冗余構(gòu)件較少或不存在冗余構(gòu)件，這對(duì)結(jié)構(gòu)整體屈曲性能有著不可忽視的影響.　　鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在國(guó)外的應(yīng)用　　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)最早可追溯到1863年，有“穹頂之父”之稱的德國(guó)人Schwedler設(shè)計(jì)建造了第一個(gè)鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu).最早的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)于1940年建成于德國(guó)，采用Mero體系.近幾十年來(lái)，以網(wǎng)殼和網(wǎng)架為代表的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)飛速發(fā)展.相比于鋼網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較晚，1951年建成的英國(guó)“探索”穹頂是世界上建成最早的鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu).隨著加工技術(shù)的不斷發(fā)展，制造工藝的改進(jìn)，節(jié)點(diǎn)體系的不斷創(chuàng)新，計(jì)算分析以及設(shè)計(jì)

4、水平的提高，鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)不但在諸如體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、劇場(chǎng)等公共建筑中被采用，而且在大型石油化工產(chǎn)品的儲(chǔ)罐、火力發(fā)電廠的干煤庫(kù)及污水處理廠等工業(yè)領(lǐng)域也得到了廣泛的推廣和應(yīng)用.表1列舉了國(guó)外部分具有代表性的鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu).　　鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用　　空間結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用始于上世紀(jì)五十年代，其中最具代表性的是1956年建成的天津體育館屋蓋，我國(guó)的螺栓球節(jié)點(diǎn)體系也是70年代引入Mero節(jié)點(diǎn)體系概念發(fā)展起來(lái)的.自20世紀(jì)90年代以來(lái)，鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用也逐漸增多.到目前為止，我國(guó)各地已建

5、成了多座包括網(wǎng)殼、網(wǎng)架在內(nèi)的鋁合金空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu).