索穹頂結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀與展望

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1、索穹頂結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀與展望第7卷第6期2007年12月金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院VoL7No.6Dec.2007索穹頂結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀與展望王永,龍謀識(shí)(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇徐州221008)摘要:闡述了索穹頂結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?就其發(fā)展現(xiàn)狀及口前取得的成果作了簡(jiǎn)要的論述，主要集中在索穹頂結(jié)構(gòu)的找形分析，受力分析及施工方法等幾個(gè)方面?目前，許多重要的研究領(lǐng)域如結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力模態(tài)及優(yōu)化設(shè)計(jì),極限承載能力，抗風(fēng)和抗震性能等方面的研究述需要深入.關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)特點(diǎn):受力分析;發(fā)展前景中圖分類(lèi)號(hào):TU39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671—3699(2007)06—0025-

2、05TheSummarizeofCableDomeSystermWANGYong,RongMou?shi.(ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,China)Abstract:Thispaperexpatiatesthedevelopedcoupeandstructuretrait,brieflydiscussingthestatusinquoandpresentoutcome,itconcentratesontheaspectsofshaping,forcedanalyses,constr

3、uctionmethodetc.Atthepresent,lotsofimportantresearchfieldssuchasmodalsandoptimizedesigningofpre-stressstructure,utmostbearingcapacity,windandearthquakeresistingperformanceneedtodomoreWOrk?Keywords:structuretrait;forcedanalysis;developingforeground1索穹頂結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.1索穹頂結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程索穹頂

4、結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一種大跨度空間結(jié)構(gòu)，屬?gòu)埨w體系.索穹頂屮壓桿少而短,結(jié)構(gòu)效率極高，其外形類(lèi)似穹頂,而主要構(gòu)件系鋼索，故命名為索穹頂?屋面使用薄膜材料，所以結(jié)構(gòu)自重很輕.且結(jié)構(gòu)單位面積的平均重量和平均造價(jià)不會(huì)隨結(jié)構(gòu)跨度的增大而明顯增加?因此，該結(jié)構(gòu)形式非常適合于超大跨度建筑的屋蓋設(shè)計(jì)f]-21.1962年，著名建筑大師富勒在他的專(zhuān)利中提出了一種由三角形網(wǎng)格的索網(wǎng)和嵌于其問(wèn)的部分壓桿構(gòu)成張拉整體結(jié)構(gòu)的思想?到了80年代，美國(guó)著名結(jié)構(gòu)工程師蓋格爾發(fā)展了富勒的張拉整體結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫问?構(gòu)造出一種用連續(xù)受拉索和不連續(xù)受壓桅桿組成的預(yù)應(yīng)力空問(wèn)結(jié)構(gòu)體系，

5、并首次將這種結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用于1988年漢城奧運(yùn)會(huì)體操館和擊劍館的建設(shè).此后，美國(guó)工程師列維又對(duì)蓋格爾索穹頂中索網(wǎng)平面內(nèi)剛度不足和易失穩(wěn)的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)?消除了結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的機(jī)構(gòu)，并取消起穩(wěn)定作用的谷索，成功設(shè)計(jì)了1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)的主體育館佐治亞穹頂?這兩種具有代表性的索穹頂結(jié)構(gòu)的建造.展示了這種新型結(jié)構(gòu)的獨(dú)特魅力，引起了世界各國(guó)工程界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注.1.2索穹頂體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)索穹頂結(jié)構(gòu)兼有穹頂和索結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理及特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)處于連續(xù)張力狀態(tài)，從而使”壓力成張力海洋中的孤島”（富勒）.與索結(jié)構(gòu)一樣,索穹頂?shù)膭偠戎饕款A(yù)應(yīng)力提供.結(jié)構(gòu)幾乎不存在自然

6、剛度.因此,結(jié)構(gòu)的形狀，剛度與預(yù)應(yīng)力分布及大小密切相關(guān).索穹頂?shù)姆治龊驮O(shè)計(jì)主要基于形態(tài)分析理論，只有找到結(jié)構(gòu)的合理形態(tài)才能有良好的工作性能.作為一種自平衡體系，它在結(jié)構(gòu)成型過(guò)程中不斷自平衡?在荷載態(tài)，立柱下端的環(huán)索和支承結(jié)構(gòu)屮的鋼筋混凝土環(huán)梁或環(huán)形立體鋼構(gòu)架均是自平衡構(gòu)件?結(jié)構(gòu)加載后，特別是在非對(duì)稱(chēng)荷載作用下，結(jié)收稿FI期:2007—08—20作者簡(jiǎn)介:王永（1981一），男，漢族，江蘇徐州人沖國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑T程學(xué)院碩士研究生.張雷（1982—），男，漢族，江蘇徐州人，江蘇省徐州市銅山縣建筑設(shè)計(jì)院助理T程師.26金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院構(gòu)產(chǎn)生變形，同時(shí)其剛度也

7、發(fā)生了變化，當(dāng)卸載后，結(jié)構(gòu)的形狀，位置，剛度均不能完全恢復(fù).就施工過(guò)程而言，索穹頂?shù)某尚瓦^(guò)程就是施工過(guò)程，結(jié)構(gòu)在安裝過(guò)程中同時(shí)完成了預(yù)應(yīng)力及結(jié)構(gòu)成型嘲.2索穹頂結(jié)構(gòu)的分類(lèi)2」按網(wǎng)格組成分2.1.1蓋格體系索穹頂蓋格體系f圖1）又稱(chēng)肋環(huán)型網(wǎng)格索穹頂,為美國(guó)蓋格于1986年提出?其代表建筑為1988年漢城奧運(yùn)會(huì)體育館和擊劍館?這種結(jié)構(gòu)由連續(xù)拉索和不連續(xù)的受壓立柱構(gòu)成，由預(yù)應(yīng)力提供剛度且與外環(huán)梁起組成自平衡結(jié)構(gòu)?荷載均從中央的張力環(huán)，通過(guò)系列的脊索，張力索和斜索傳遞至周邊的壓力環(huán)?該體系具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工容易,且對(duì)施工誤差不皺感等優(yōu)點(diǎn)?但由于其幾何形狀類(lèi)似平

8、面桁架，體系平面剛度較小,口該體系內(nèi)部存在機(jī)構(gòu)，當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)分枝點(diǎn)失穩(wěn)［6