單層球面網(wǎng)殼的選型優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要thanthatwithsmallratioofrisetospan.Whenratioofrisetospanislessthan1/7,ratioofthebucklingloadanddesigningloadwillapproachthelimitedvalueofapplicablestandards.Sowhensmallersingle-layerreticulateddomeswillbedesigned,constraintconditionshouldbeimprovedtoincreasesafetys

2、tock.Keywords:single-layerreticulateddomes,buckleanalysis,structuraloptimumdesign,geneticalgorithmV重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論1緒論1.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系概述1.1.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的發(fā)展和現(xiàn)狀在過(guò)去的20世紀(jì)中，建筑業(yè)成為世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的支柱性產(chǎn)業(yè)?？臻g結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)也得到迅速的發(fā)展，并且空間結(jié)構(gòu)技術(shù)被譽(yù)為一個(gè)國(guó)家建筑業(yè)水平的象征。我國(guó)跨入80年代后，隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑的規(guī)模、功能、造型和相應(yīng)的建筑技術(shù)越來(lái)越大型化、復(fù)雜化和多樣化。新材料

3、、新設(shè)備、新技術(shù)也日益和建筑業(yè)相結(jié)合，各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)無(wú)不呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的局面?？臻g結(jié)構(gòu)也不例外，因?yàn)榭臻g結(jié)構(gòu)是解決大跨度建筑的最有競(jìng)爭(zhēng)性的結(jié)構(gòu)。所謂空間結(jié)構(gòu)是指：結(jié)構(gòu)的形體呈三維狀態(tài)，在荷載作用下，具有三維受力的特性并且呈空間工作的結(jié)構(gòu)。空間結(jié)構(gòu)形式甚多，大致分為以下幾種類(lèi)型：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、折板結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)以及以上幾種組成的組合結(jié)構(gòu)。在自然界中，貝殼、蜂窩、蛛網(wǎng)以至花卉、樹(shù)木等，都是以空間結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)的一些實(shí)例。人們?cè)谟^察大自然的過(guò)程中，創(chuàng)造了很多既經(jīng)濟(jì)又美觀的空間結(jié)構(gòu)為自己建造房屋所用，像澳大利亞悉尼歌劇院類(lèi)似貝殼的殼體屋蓋至

4、今還是空間結(jié)構(gòu)優(yōu)異形式的典范。這二十年來(lái)，我國(guó)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展無(wú)異有了長(zhǎng)足地進(jìn)步，其發(fā)展速度大于歷史上任何一個(gè)相同的年代，先后建成了煙臺(tái)體育館、天津體育館、北京奧林匹克體育中心綜合體育館等一大批空間屋蓋結(jié)構(gòu)。在空間結(jié)構(gòu)這個(gè)大家族中，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)既古老、又年輕，它覆蓋跨度大、受力合理、造型優(yōu)美且富有藝術(shù)表現(xiàn)力、自重輕、桿件單一、施工安裝方便，隨著其理論研究的逐步完善，是目前最有發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)型式之一。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在我國(guó)起步較晚，但是發(fā)展很快。其中有由建筑師呂彥直設(shè)計(jì)并于1931年建成的廣州中山紀(jì)念堂鋼穹頂，1973年重建的天津市體育館比賽廳，還有同濟(jì)大學(xué)禮堂、

5、錢(qián)塘江海岸結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室和烏魯木齊機(jī)場(chǎng)飛機(jī)庫(kù)等一大批網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。球面網(wǎng)殼是目前我國(guó)應(yīng)用最多的一種網(wǎng)殼形式。由煤炭部太原煤礦設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的山西租山洗煤廠儲(chǔ)煤倉(cāng)頂蓋，采用了單層聯(lián)方型球面網(wǎng)殼，直徑52.8米，矢高14.598米，這是我國(guó)最早建成的最大跨度的單層球面網(wǎng)殼。新近建成的山東濟(jì)南動(dòng)物園的兩個(gè)喚鳴館屋蓋為單層斜放的球面網(wǎng)殼。單層短程線型網(wǎng)殼在我國(guó)也己經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于公共建筑和油罐、濃縮池等的頂3蓋中。例如已建成的撫順3萬(wàn)m內(nèi)浮頂油罐的短程線網(wǎng)殼頂蓋。柱面網(wǎng)殼目前在我國(guó)多用于倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、和展覽館等建筑中。其中跨度較大的柱面網(wǎng)殼是1989年建成的中原化肥廠尿素廠

6、尿素散裝倉(cāng)庫(kù)的柱面網(wǎng)殼。此外還1重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論有黑龍江省展覽館和第11屆亞運(yùn)會(huì)主賽館之一的北京北郊體育館屋蓋等。另外，雙曲拋物面網(wǎng)殼在我國(guó)也日益得到重視和發(fā)展，廣泛應(yīng)用于公用與工業(yè)建筑中。例如，1986年建成的北京燕山石化公司向陽(yáng)化工廠苯酚儲(chǔ)運(yùn)站、北京體育學(xué)院體育館和淮陰體育館等一大批建筑中均采用了雙曲拋物面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。除了上述幾種主要型式的網(wǎng)殼外，我國(guó)還建成了其它型式的網(wǎng)殼，如山東省青島展覽館采用了單層二向格子穹頂網(wǎng)殼和北京電影宮屋蓋的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是從柱面網(wǎng)殼中切出一塊扇形殼體，巧妙地形成了建筑所需要的扇形平面和高低曲面的空間。雖然網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在我

7、國(guó)起步較晚，但是隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、綜合國(guó)力的增強(qiáng)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)理論研究的完善和施工技術(shù)的成熟，將會(huì)有更多、更大跨度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展必定蒸蒸日上。1.1.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分類(lèi)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按層數(shù)劃分可分為單層網(wǎng)殼、雙層網(wǎng)殼和局部雙層(單層)網(wǎng)殼。其中，單層網(wǎng)殼構(gòu)造簡(jiǎn)單，重量輕，但是由于穩(wěn)定性差，只適用于中小跨度的屋蓋。而雙層網(wǎng)殼不但具有薄膜剛度，并且具有很好的抗彎剛度，所以雙層網(wǎng)殼在結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面較單層網(wǎng)殼有無(wú)庸置疑的優(yōu)越性，在一些跨度較大或支承較弱的矩形平面建筑中更多的采用雙層網(wǎng)殼。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按曲面的曲率半徑可以劃分為正高斯曲率網(wǎng)殼、零高斯曲率網(wǎng)殼

8、和負(fù)高斯曲率網(wǎng)殼。按曲面外形可劃分為球面網(wǎng)殼、雙曲面網(wǎng)殼、圓柱面網(wǎng)殼、雙曲拋物面網(wǎng)殼等四類(lèi)。按