發(fā)布時間：2020-12-08 10:17

　　隨著人們生活需求的提高,涌現(xiàn)出越來越多的大跨空間結(jié)構(gòu),而大跨空間結(jié)構(gòu)的選型對于建筑的美觀性、經(jīng)濟性和施工的難易性至關(guān)重要。本文結(jié)合某超級生態(tài)城項目,對比不同的結(jié)構(gòu)形式的各類評價指標,進而優(yōu)選大跨屋蓋鋼結(jié)構(gòu)方案。首先,選取200³00m的計算跨度,基于結(jié)構(gòu)受力性能、建筑外觀、使用空間、圍護結(jié)構(gòu)面積、經(jīng)濟性等評價指標,分別研究了梁式結(jié)構(gòu)體系、拱式結(jié)構(gòu)體系和懸索結(jié)構(gòu)體系的性能指標。提出了適合梁式結(jié)構(gòu)體系的推薦高跨比指標,針對懸索結(jié)構(gòu),得出了膜表面合理的等效靜風荷載分布,對比了中心區(qū)采用混凝土塔柱或者鋼結(jié)構(gòu)-格構(gòu)柱支承方式的合理性。其次,針對本文研究的幾種結(jié)構(gòu)形式,研究了膜材、金屬幕墻、玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)的匹配性,分析了圍護結(jié)構(gòu)的適用跨度、連接節(jié)點、排水、除雪功能的實現(xiàn)性,根據(jù)不同圍護結(jié)構(gòu)體系的重量,分析了其對主體結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性指標的影響。最后,針對本課題研究的主要結(jié)構(gòu)體系,研究了其在西安地區(qū)典型地質(zhì)條件下的基礎設計計算方法,通過不同持力層、不同基礎埋深、不同基礎布置和計算方法對比分析采用天然地基、復合地基等基礎方案的技術(shù)經(jīng)濟指標,找到了最優(yōu)基礎設計計算方法,并提出合理化建議... 

【文章來源】：北京建筑大學北京市

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

代表性空間結(jié)構(gòu)建筑

為結(jié)構(gòu)專業(yè)工作人員的挑戰(zhàn)，在上世紀六十年代，西方發(fā)達國家如：美國、英國、法國等國家的專家，對此作了深入的研究，并創(chuàng)造性的提出了部分思路與實施方案，部分方案具有一定的可行性，也得到各國專家的認可。[15,16]近些年來不少建筑技術(shù)工作者都提出了類似的設想，1968 年，美國結(jié)構(gòu)工程師 Fuller 提出一個大膽的方案見圖 1-2（a）,被稱為“曼哈頓穹頂計劃”[17]，尺寸也相當驚人，底部邊緣直徑 3200m，豎向超過 1600m 超級穹頂，可以整體覆蓋的曼哈頓島 21~64 街區(qū)。設計者認為雖然結(jié)構(gòu)自重荷載達到 4000t，考慮到巨大的空間尺寸，在地表熱空氣作用下建筑物將受到極大的上浮力，極大很好的克服自重[18,19,20]。另外，由于頓穹的存在能為該地區(qū)創(chuàng)造舒適環(huán)境的，減弱自然變化的影響，夏季減少空調(diào)、冬天采暖及風雪影響，也節(jié)約了大筆開支。通過經(jīng)濟對比，合理的建造成本，10 年間節(jié)約的開支就能回收工程成本。到了 1971 年，德國結(jié)構(gòu)工程師 Frei Otto 提出前端的設想，準備在地球上最極端的地點北極上空設想建造一個直徑達到 2000m 的充氣膜結(jié)構(gòu)，取名為“北極之城”，見下圖 1-2（b），主要用于改善北極考察人員的生活與工作環(huán)境。該類結(jié)構(gòu)自重輕、自身剛度小，在暴風雪肆虐的北極能否安全站立是個極大的考驗，該想法雖然有不少優(yōu)點，也有許多響應，但迄今仍處于初步設想階段。

第 1 章緒論美國是一個多颶風的國家，為抵御自然災害，美國設計師曾經(jīng)設想在休斯敦上空建造一個三層城市穹頂，平面尺寸超過 1500 米，凈高達到 450 米，自外而內(nèi)三層作法分別為，ETFE 圍護層、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)層、最里側(cè)為索網(wǎng)層，為外側(cè)網(wǎng)殼骨架層提供支撐與剛度如圖 1-3（a），從受力安全上能抵抗 5 級颶風，結(jié)構(gòu)輕盈透光性能好。2009 年美國電視探索頻道曾為此做了專門報道。美國 Span Systems 索膜結(jié)構(gòu)專業(yè)公司提出另一種結(jié)構(gòu)體系并申請了國際專利，Spantheon 結(jié)構(gòu)體系，如圖 1-3（b），主要設計思路為外表面采用輕型索膜，覆蓋在內(nèi)層拱桁架形成的支撐結(jié)構(gòu)上，拱桁架在弧形頂點交匯一起，互相支撐形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。此外，世界其他國家也作出了實質(zhì)性的探索，在西伯利亞一個廢棄的大尺寸礦坑，利用礦坑自然形狀，俄羅斯設想建造一個城市部落，設計尺寸約 1200m 可容納上萬人。未雨綢繆，世界上有能力的主要國家都對此提出了設想與研究，我國目前在該領(lǐng)域尚處空白。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]航空類大跨度維修機庫結(jié)構(gòu)選型及抗震防沖擊性能的研究進展[J]. 魏曉剛,麻鳳海,李廣慧.  地震研究. 2017(01)
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[7]臨沂機場航站樓結(jié)構(gòu)設計[J]. 陳雷,邢寧波.  建筑結(jié)構(gòu). 2013(S1)
[8]大跨度公共建筑的結(jié)構(gòu)選型探析[J]. 薛思寒,劉成才.  中州大學學報. 2011(05)
[9]體育場挑篷結(jié)構(gòu)在中國近期的發(fā)展與應用[J]. 丁潔民,張崢.  建筑結(jié)構(gòu). 2011(04)
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碩士論文
[1]基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡的大跨空間結(jié)構(gòu)選型輔助專家系統(tǒng)[D]. 張瓊.東北石油大學 2017
[2]800米超大跨度穹頂巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)選型研究[D]. 闞博.重慶大學 2015
[3]大跨度雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型分析[D]. 楊明珠.廣西大學 2015
[4]大跨度空間結(jié)構(gòu)風振響應及等效靜力風荷載研究[D]. 李先婷.石家莊鐵道大學 2012
[5]大型連體網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析[D]. 蔡敏.廣西大學 2012
[6]某大跨三心圓柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設計及風荷載特性研究[D]. 段巍巍.太原理工大學 2012
[7]圓柱面Kelvin多面體空間剛架結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)成與受力性能研究[D]. 龐崇安.浙江大學 2011
[8]大跨公共建筑的性格表達研究[D]. 李欣.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[9]大跨復雜網(wǎng)殼與下部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作性能研究[D]. 王磊.蘭州理工大學 2009
[10]大跨度空間結(jié)構(gòu)抗震設計方法研究[D]. 黃鑫.天津大學 2007



本文編號：2904925