云计算-单层网壳初始奇异点的判断理论与计算方法研究.pdf
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2022-06-28
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第一一章绪论
第一章绪论
１．１引言
空间结构是解决大跨度建筑最具有竞争力的结构类型，所谓空间结构是指：
结构的形体成三维状态，在荷载作用下，具有三维受力特性并呈空间工作的结构。
实际工作中可以分为薄壳结构、网格结构、折板结构、悬索结构、膜结构以及上
述两种或几种结构组成的组合结构。相对于平面结构，空间结构的特点是受力合
理，刚度大，重量轻，造价低，结构形式新颖丰富。
自从空间结构出现以来，得到了较快的发展，随着计算理论的日益完善以及
计算机技术的飞速发展，使任何复杂的三维结构的分析与设计成为可能。近几十
年来，随着人们在体育、展览、文娱等方面活动的急剧增长和新材料、新技术的
突破性发展，多种形式的空间结构得到了广泛的应用，飞速的发展，一些采用新
型大跨度空间结构体系建成的大型公共建筑，已经成为当今现代化都市的标志性
建筑。就我国而言，经济水平的快速提高，２００８年奥运会、２０１０年上海世博会
等大型活动的主办，给各类大跨空间结构的应用提供了广阔的发展空间，本世纪
将成为我国大跨空间结构发展的崭新阶段。
各种空间结构类型中，发展最快的、应用最广的是网架和网壳结构。网壳结
构是曲面的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性，主要优点是覆盖跨
度大，整体刚度好，结构受力合理，有良好的抗震特性，杆件比较单一，材料耗
量低，制作安装简单，技术经济指标优越，具有丰富的文化内涵，常作为标志性
建筑物为人们喜爱，具有广泛的应用前景。具有现代意义的穹顶网壳可追溯到
１８６３年在德国建造的有“穹顶之父”之称的施威德肋（Ｓｅｈｗｅｌｄｅｒ）设计的３０ｍ
直径的钢网壳，以后相继产生联方型，三向格子型，凯威特（Ｋｉｅｗｉｔｔ）型、肋环
型和短程线型等形式，这些形式至今仍作为球面网壳结构的主要结构形式。近几
十年来，国外的网壳结构发展迅猛，尤其在日本、美国、加拿大和德国等国家更
为突出。在这些网壳结构中，球面网壳一直占主流，是大跨度的体育场、博览会、
会议中心等公共建筑设施的主要建筑结构体系，融合了现代建筑的先进技术，成
为当地的标志性建筑。
１９７５年建成的美国新奥尔良的超级穹顶体育馆（ＳｕｐｅｒＤｏｍｅ，Ｎｅｗ
Ｏｒｌｅａｎｓ）
［图１．１］为双层网壳，直径２０７ｍ，高８３ｍ，壳厚２．２ｍ，可容纳７２０００人，是球型
网壳的一个里程碑。近年来，人们对开合屋盖结构（Ｒｅｔｒａｃｔａｂｌｅ
ＲｏｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅ）
越来越感兴趣，１９８９年，加拿大多伦多建成了直径２０８ｍ的天空穹顶（Ｓｋｙ
Ｄｏｍｅ）［图１．２、
图１．３］多功能体育场，在世界上产生了很大的轰动效应，掀起了
世界上建造现代大跨度开合屋盖结构的新浪潮。
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