[分享]钢结构初学者—空间结构(3) 力学性能和设计上的问题 A

发表于2017-11-13     880人浏览     4人跟帖     总热度:65  

钢结构初学者—空间结构(3) 力学性能和设计上的问题 A_1
(1) 抗弯、抗剪体系的空间结构—空间网格
如前所述,空间网格作为刚性连续体的基本单元,将板、梁等抵抗弯曲、剪切的结构经杆系置换后形成结构体系。因此空间网格只有将连续体离散化的特证,空间网格的性能和这一“离散化”密切相关。空间网格结构可以分为单层和多层两类,后者依靠网格高度(上下弦间的距离)抵抗弯曲,依靠腹杆抵抗剪力,而单层网格则属于利用形态负担荷载的体系。
空间网格结构,如前介绍,是随工业生产的进步而发展起来的结构。到现在为止、即使是近代空间网格结构,也有将近一个个纪的发展历史。其间,随着生产、加工技术和计算机的飞速进步、Nc加工技术的发展,解析技术的提高。分析模型的高精密化得以实现。也就是说,不管建筑师期望何种形成、何种规模的结构、通过程序化的作业步骤加以实现的工具和工作环境都已经具备。
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应用这种已经普及化了的成熟技术形成的空间网格结构,其设计上的主要问题,集中于构件节点上的内力如何传递。特别是采用木材、铝合金等作为结构构件时,节点的刚度、抗力、以及内力传递的分析是重要的。
对连接近行系统分类,有 焊接连接、螺栓、螺纹、装配式等。节点不仅力的传递、构件的结合和过渡上起重要作用,而且是制作误差和结构安装误差的汇综点。为此。设计及施工上,虽然就机理而相对简单,但需要满足吸收制作误差和施工误差对节点灵活性的要求。此外.省节点设计为刚性连接时。对引起次应力的弯矩以及剪力的传递也必须进行研究。
钢结构初学者—空间结构(3) 力学性能和设计上的问题 A_3
(2) 抗压体系的空间结构一拱、穹顶
拱的力学性质,与形成拱结构的构件受弯曲作用、拱两端支座被约束等有关。由于竖向分布荷载作用下。拱在支座处有推力,从单元的平衡考虑。一定形状的拱要做到无弯矩产生、则对应的荷裁分布模式是唯一的。例如对于均匀分布荷载.抛物线拱仅承受轴力,而其他形状的拱则有弯矩,变形也增大。
设计供结构时,要注意由于非对称荷载作用使得应力和变形增大的问题。面内和面外失稳的计算也是重要的。矢高较小、推力较大的拱,如果系杆刚度较小,容易发生跳跃型失稳。
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穹顶结构也具有相同的性质。穹顶下部沿圆周力向布置的环梁,和拱的系杆具有相同作用。
但是,由单层空间网格形成的穹顶结构中,构件的屈服、失稳,节点的破坏,结构的局部大稳和整体失稳等作常复杂地相互交织在一起。
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(3) 抗拉体系的空间结构—索结构 结构
索结构、膜结构等属于抗拉体系的空间结构(张拉结构),具有很大的柔性,形状设计的自由度高、其反面,对于拉力控制、非线性等问题、设计上必须注意的问题则较多。以下就索结构和膜结构为对象设计上需要的注意问题加以说明。
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设计索结构时,主要有以下4点必须加以注意。
1) 初始体形的确定、形状非线性的考虑
索结构中,索的拉力与索的形状密切相关,为求得长期荷载作用时的形状,必须进行形状分析、考虑形状引起的非线性效应进行内力和变形的分析。
2) 初期张力(预拉力)的设定
在设计荷载作用下产生压力的构件,通常在施工中预先施加数值上大与压力的拉力。施工时施加的拉力称为预应力(PS)。除此以外,PS的大小,还需综合考虑初期增长变形的大小、对结构的加强作用等加以确定。
3) PS的施加方法
PS的施加方法.PS大小的控制,制作、施工误差的吸收方法等的确定、索的自重,初期伸长、PS施加时的变形等的分析和判断、不仅关系到构造细节和施工方法.而且是左右结构整体性能的重要因素。
4) 容许变形量的设定
索结构和其他结构相比、容易产生较大的变形和振动。索结构的容许变形量,必须在综合考虑装修材料的变形追随性、居住性、索的疲劳、造价等因素后给予适宜的规定。
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另一方面,膜纳构设计时,主要必须注意如下问题:
1) 作抗压性
出于膜是非抗压的,设计时必须首先考虑膜面总是保持受拉状态。特别当膜结构经受过风或雪荷载之后,膜结构会有敏感的拉力减少的性质.为此,对这种情况下是否有必要再次施加拉力需加以研究,这是重要的事项。
2) 曲面形成的可能件
设计时,通常先求得无折皱的目标形状,据此进入确定制作曲面而进行立体裁剪的阶段。目标形状是由支承位置的形状和膜内施加的张力唯一确定的,并非总能得到建筑师要求的形状。
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3) 柔软件
研究膜面保持稳定和刚度的方法,设定容许变形量.以及考虑与刚件构件的连接构造是重要的。
4) 材料非线性(初始拉伸)
较低应力状态下初始的执伸变形主要在横向纤维方向较大,经过荷载的若干次反复作用后有变形减少的特性。这一性质和膜材的徐变和松弛特性密切相关。设计时基于这一特性,需要设定膜材创作时的缩小率,以及考虑若干年后再次进行张拉的细节设计。

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 发表于2017-11-13   |  只看该作者      

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非常不错的学习资料,感谢分享

 发表于2017-11-13   |  只看该作者       筑龙币+10

3

谢谢楼主分享,已经收藏学习。希望楼主多多分享干货出来

 发表于2017-11-15   |  只看该作者       筑龙币+10

4

内容对我很有帮助,谢谢楼主分享

 发表于2017-11-23   |  只看该作者       筑龙币+10

5

资料确实不错,值得学习。已经分享收藏

偏执的麻花辫

  | 结构设计

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