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空間網格結構(網架結構)的興起

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人氣:-發表時間:2020-05-13 15:25【

鋼筋混凝土薄殼結構盡管有諸多優點,但經過若干年工程實踐,工程技術人員逐漸發現這種結構的缺點:鋼筋混凝土薄殼施工時需要架設大量模板,工程量很大,施工速度較慢,工程造價很高。因而人們逐漸對之喪失興趣,開始尋求新的結構構造形式。隨著鐵、鋼材、鋁合金等輕質高強材料出現及應用,富有想象力的工程師開始著力于穹頂結構各種桿件形式的發展。公認的“穹頂結構之父”-德國工程師施威德勒對穹頂網殼的誕生與發展起了關鍵性的作用。他在薄殼穹頂的基礎上提出了一種新的構造形式,即把穹頂殼面劃分為經向的肋和緯向的水平環線,并連接在一起,而且在每個梯形網格內再用斜桿分成兩個或四個三角形。這樣穹頂表面的內力分布會更加均勻,結構自身重量也會進一步降低,從而可跨越更大的空間。這樣的穹頂結構實際上已經是真正的網殼結構,即沿某種曲面有規律的布置大概相同的網格或尺寸較小的單元,從而組成空間桿系結構。

 

網架結構

在20世紀50年代后期以桿件組成的空間網格結構嶄露頭角??臻g網格結構分為兩種,平板形的稱為網架結構,曲面形的稱為網殼結構。我國采用網架構的首都機場四機位機庫和采用雙層球面網殼結構的天津新體育館,它們是空間網格結構的典型代表。網架結構的出現晚于網殼結構。第一個平板網架是1940年在德國建造的,而此時傳統的肋環型穹頂已有100多年的歷史。


在眾多形式的空間結構中,網架結構是近半個世紀以來在國內外得到推廣和應用最多的一種形式。網架是以多根桿件按照一定規律組合而成的網格狀高次超靜定結構,桿可以由多種材料制成,如鋼、木、鋁、塑料等,尤以鋼制管材和型材為主。20世紀60年代,計算機技術的發展和應用解決了網架力學分析的困難,使得網架結構迅速發展起來。

 

1964年,我國建成的第一個平板網架-上海師范學院球類房正放四角錐網架,跨度為31.5mX40.5m。1967年建成的首都體育館,采用正交斜放網架,其矩形平面尺寸為99mX112m,厚6m,采用型鋼構件,高強螺栓連接,用鋼指標65kg/㎡。1973年建成的上海萬人體育館采用圓形平面的三向網架,凈跨達到110m,厚6m,采用圓鋼管構件和焊接空心球節點,用鋼指標47kg/㎡。這些網架是早期成功采用平板網架結構的杰出代表。此后陸續建成的南京五臺山體育館、上海體育館、福州市體育館等,也都采用了網架結構。20世紀80年代后期北京為迎接1990亞運會興建的一批體育建筑中,多數仍采用平板網架結構。

 

目前,我國網架結構的發展規模在全世界位居前列。網架結構在我國從20世紀80年代初開始發展,進入90年代開始普及。據統計,從20世紀90年代至今,我國網架結構每年約有1000余座工程,覆蓋面積約150萬平方米以上,而且目前仍然朝氣蓬勃、經久不衰,健康發展。

 

 


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