根据提供的文件内容,我们可以归纳出以下相关知识点: ### 一、大跨度结构概述 #### 1.1 空间结构的特点及类型 - **1.1.1 空间结构定义**: - 相对于平面结构而言的空间结构指的是具有三维几何体系的结构,这些结构具有三向刚度和三向传力的能力,无法简单地将其分解为多个独立的平面计算模型。 - 在手工计算时代,空间结构通常被平面分解以简化计算;而在计算机时代,几乎所有类型的结构都可以进行三维计算。 - **1.1.3 现代空间结构类型**: - **刚性结构体系**: - 由刚性构件(如梁、杆、板、壳等)组成,结构中构件的变形可以忽略不计。 - 特点包括:结构构件为刚性构件;结构无需预应力即可承载;设计计算理论基于线弹性理论。 - **柔性结构体系**: - 由柔性构件(如索、膜等)形成,结构中的构件变形与其截面尺寸相比不可忽略。 - 特点包括:结构单元为柔性(索、膜),仅能承受拉力;施加预应力后结构曲面呈反向曲面;设计计算理论为非线性弹性理论。 - **杂交结构体系**(刚柔组合结构体系): - 结合了刚性构件和柔性构件的特性,实现了长拉短压的效果。 - 这种结构充分利用了不同材料的特点,无预应力时结构仍然具有一定的刚度,设计计算理论为非线性弹性理论。 ### 二、刚性结构体系的设计要点 - 选择合适的体系对受力性能和经济性有很大影响。 - 大跨度结构的变形控制可能成为设计的关键因素之一。 - 设计过程中需考虑结构中可能存在受压杆件的情况。 - 受压构件的设计可能成为设计的控制因素。 - 结构的整体稳定性问题也需要重视。 - 某些情况下,节点构造可能会比较复杂。 - 支座节点的要求可能较为特殊,例如需要具备滑动或转动功能。 - 材料利用效率可能不是最高。 ### 三、柔性结构体系及其设计特点 - **索结构**(如悬索结构、索桁架、索网架等): - 需要强大的锚固构件。 - 结构变形大,非线性效应显著。 - 结构形状与预应力分布紧密相关。 - 设计与施工过程相互关联。 - 张拉方法不同可能导致不同的结构内力分布。 - 张拉过程中可能存在几何位移。 - 膜材的清洁与老化问题需要注意。 - **膜结构**(如充气膜结构、张力膜结构等)也具有类似的特性。 ### 四、杂交结构体系的特点 - 通过刚性构件和柔性构件的组合实现长拉短压效果。 - 受拉构件一般采用高强度材料,而受压构件则采用普通材料,这样可以最大化利用各自材料的优点。 - 即使在没有预应力的情况下,结构仍然保持一定的刚度。 - 设计计算理论同样基于非线性弹性理论。 - 杂交结构适用于大跨度结构,既经济又美观。 ### 五、计算特点 - 对于柔性结构及杂交结构,常用的计算方法为空间索杆体系非线性有限元法。 - 形状确定是计算过程中的一个重要环节,包括给定几何尺寸的形状确定、构件放样长度给定的形状确定以及预张力给定的形状确定。 - 受力分析需要考虑张拉过程的影响以及在外荷载作用下结构从初始状态到工作状态的变化。 以上内容综合概括了同济大学大跨结构考试资料中的关键知识点,有助于深入理解空间结构的特点、类型及设计计算方法。
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