【中國幕墻網(wǎng)】空間網(wǎng)格結構是由大致相同的格子或尺度較小的基本結構單元組合而成,可均勻三向傳遞力流的空間結構。本文所涉及的
鋁合金空間網(wǎng)格結構包含單、雙層網(wǎng)殼和網(wǎng)架。若按
節(jié)點剛度分類,
鋁合金網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼屬
鉸接體系,鋁合金單層網(wǎng)殼屬剛接體系。即在對網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼進行結構分析時,可假定節(jié)點為鉸接,
桿件只承受軸力; 對單層網(wǎng)殼可假定節(jié)點為剛接,桿件除承受軸力外,還承受
彎矩、扭矩和剪力等。若按單元組成分類,鋁合金空間網(wǎng)格結構均屬
剛性單元結構,包括以梁單元作為基本
構件的單層網(wǎng)殼和以桿單元作為基本構件的網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼。上述兩種分類方法中,桿單元對應于鉸接體系,節(jié)點具有3個自由度,構件單元僅受軸力作用; 梁單元對應于剛接體系,每個節(jié)點具有6個自由度,構件單元在承受軸力的同時受到不可忽略的彎矩作用。事實上用于工程中的任何節(jié)點體系都是既非理想鉸接又非理想剛接,節(jié)點都處于半剛性狀態(tài),而結構分析中所采用的模型只是一種分析簡化方法,在結構分析中應盡可能采用符合結構實際受力行為的結構模型,充分考慮其合理性以保證結構的安全性。
從形態(tài)學角度來看,網(wǎng)架
結構構件密度高于單層網(wǎng)殼,桿件的高密度布置導致網(wǎng)架構件的高冗余性,存在
承載力過剩問題,而單層網(wǎng)殼冗余構件較少或不存在冗余構件,這對結構整體
屈曲性能有著不可忽視的影響。
2.1 鋁合金空間網(wǎng)格結構在國外的應用
網(wǎng)殼結構最早可追溯到1863 年,有“
穹頂之父”之稱的德國人Schwedler 設計建造了第一個鋼網(wǎng)殼結構。最早的
網(wǎng)架結構于1940 年建成于德國,采用Mero 體系。近幾十年來,以網(wǎng)殼和網(wǎng)架為代表的空間網(wǎng)格結構飛速發(fā)展。相比于鋼網(wǎng)架和網(wǎng)殼結構,鋁合金空間網(wǎng)格結構出現(xiàn)較晚,1951 年建成的英國“探索”穹頂是世界上建成最早的鋁合金網(wǎng)殼結構。隨著加工技術的不斷發(fā)展,制造工藝的改進,節(jié)點體系的不斷創(chuàng)新,計算分析以及設計水平的提高,鋁合金空間網(wǎng)格結構不但在諸如體育場館、會展中心、劇場等
公共建筑中被采用,而且在大型石油化工產品的儲罐、火力發(fā)電廠的干煤庫及污水處理廠等工業(yè)領域也得到了廣泛的推廣和應用。表1 列舉了國外部分具有代表性的鋁合金空間網(wǎng)格結構。
2.2 鋁合金空間網(wǎng)格結構在我國的應用
空間結構在我國的應用始于上世紀五十年代,其中最具代表性的是1956 年建成的天津體育館屋蓋,我國的
螺栓球節(jié)點體系也是70 年代引入Mero節(jié)點體系概念發(fā)展起來的。自20世紀90 年代以來,鋁合金空間網(wǎng)格結構在我國的應用也逐漸增多。到目前為止,我國各地已建成了多座包括網(wǎng)殼、網(wǎng)架在內的鋁合金空間網(wǎng)格結構!就辍