隨著人們生活需求的提高,涌現(xiàn)出越來(lái)越多的大跨空間結(jié)構(gòu),而大跨空間結(jié)構(gòu)的選型對(duì)于建筑的美觀性、經(jīng)濟(jì)性和施工的難易性至關(guān)重要。本文結(jié)合某超級(jí)生態(tài)城項(xiàng)目,對(duì)比不同的結(jié)構(gòu)形式的各類(lèi)評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)而優(yōu)選大跨屋蓋鋼結(jié)構(gòu)方案。首先,選取200³00m的計(jì)算跨度,基于結(jié)構(gòu)受力性能、建筑外觀、使用空間、圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積、經(jīng)濟(jì)性等評(píng)價(jià)指標(biāo),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(biāo)。提出了適合梁式結(jié)構(gòu)體系的推薦高跨比指標(biāo),針對(duì)懸索結(jié)構(gòu),得出了膜表面合理的等效靜風(fēng)荷載分布,對(duì)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(duì)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(hù)結(jié)構(gòu)的適用跨度、連接節(jié)點(diǎn)、排水、除雪功能的實(shí)現(xiàn)性,根據(jù)不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的重量,分析了其對(duì)主體結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的影響。最后,針對(duì)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(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方法,通過(guò)不同持力層、不同基礎(chǔ)埋深、不同基礎(chǔ)布置和計(jì)算方法對(duì)比分析采用天然地基、復(fù)合地基等基礎(chǔ)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),找到了最優(yōu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算方法,并提出合理化建議... 

【文章來(lái)源】：北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：165 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

代表性空間結(jié)構(gòu)建筑

為結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)工作人員的挑戰(zhàn)，在上世紀(jì)六十年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家如：美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家的專(zhuān)家，對(duì)此作了深入的研究，并創(chuàng)造性的提出了部分思路與實(shí)施方案，部分方案具有一定的可行性，也得到各國(guó)專(zhuān)家的認(rèn)可。[15,16]近些年來(lái)不少建筑技術(shù)工作者都提出了類(lèi)似的設(shè)想，1968 年，美國(guó)結(jié)構(gòu)工程師 Fuller 提出一個(gè)大膽的方案見(jiàn)圖 1-2（a）,被稱(chēng)為“曼哈頓穹頂計(jì)劃”[17]，尺寸也相當(dāng)驚人，底部邊緣直徑 3200m，豎向超過(guò) 1600m 超級(jí)穹頂，可以整體覆蓋的曼哈頓島 21~64 街區(qū)。設(shè)計(jì)者認(rèn)為雖然結(jié)構(gòu)自重荷載達(dá)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(fēng)雪影響，也節(jié)約了大筆開(kāi)支。通過(guò)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，合理的建造成本，10 年間節(jié)約的開(kāi)支就能回收工程成本。到了 1971 年，德國(guó)結(jié)構(gòu)工程師 Frei Otto 提出前端的設(shè)想，準(zhǔn)備在地球上最極端的地點(diǎn)北極上空設(shè)想建造一個(gè)直徑達(dá)到 2000m 的充氣膜結(jié)構(gòu)，取名為“北極之城”，見(jiàn)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(lèi)結(jié)構(gòu)自重輕、自身剛度小，在暴風(fēng)雪肆虐的北極能否安全站立是個(gè)極大的考驗(yàn)，該想法雖然有不少優(yōu)點(diǎn)，也有許多響應(yīng)，但迄今仍處于初步設(shè)想階段。

第 1 章緒論美國(guó)是一個(gè)多颶風(fēng)的國(guó)家，為抵御自然災(zāi)害，美國(guó)設(shè)計(jì)師曾經(jīng)設(shè)想在休斯敦上空建造一個(gè)三層城市穹頂，平面尺寸超過(guò) 1500 米，凈高達(dá)到 450 米，自外而內(nèi)三層作法分別為，ETFE 圍護(hù)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(jí)颶風(fēng)，結(jié)構(gòu)輕盈透光性能好。2009 年美國(guó)電視探索頻道曾為此做了專(zhuān)門(mén)報(bào)道。美國(guó) Span Systems 索膜結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)公司提出另一種結(jié)構(gòu)體系并申請(qǐng)了國(guó)際專(zhuān)利，Spantheon 結(jié)構(gòu)體系，如圖 1-3（b），主要設(shè)計(jì)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(diǎn)交匯一起，互相支撐形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。此外，世界其他國(guó)家也作出了實(shí)質(zhì)性的探索，在西伯利亞一個(gè)廢棄的大尺寸礦坑，利用礦坑自然形狀，俄羅斯設(shè)想建造一個(gè)城市部落，設(shè)計(jì)尺寸約 1200m 可容納上萬(wàn)人。未雨綢繆，世界上有能力的主要國(guó)家都對(duì)此提出了設(shè)想與研究，我國(guó)目前在該領(lǐng)域尚處空白。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大跨空間結(jié)構(gòu)選型輔助專(zhuān)家系統(tǒng)[D]. 張瓊.東北石油大學(xué) 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(xué) 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(xué) 2015
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[5]大型連體網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析[D]. 蔡敏.廣西大學(xué) 2012
[6]某大跨三心圓柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及風(fēng)荷載特性研究[D]. 段巍巍.太原理工大學(xué) 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(xué) 2011
[8]大跨公共建筑的性格表達(dá)研究[D]. 李欣.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[9]大跨復(fù)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(xué) 2009
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本文編號(hào)：2904925