单层球面网壳的选型优化设计

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1、重庆大学硕士学位论文英文摘要thanthatwithsmallratioofrisetospan.Whenratioofrisetospanislessthan1/7,ratioofthebucklingloadanddesigningloadwillapproachthelimitedvalueofapplicablestandards.Sowhensmallersingle-layerreticulateddomeswillbedesigned,constraintconditionshouldbeimprovedtoincreasesafetys

2、tock.Keywords:single-layerreticulateddomes,buckleanalysis,structuraloptimumdesign,geneticalgorithmV重庆大学硕士学位论文1绪论1绪论1.1网壳结构体系概述1.1.1网壳结构应用的发展和现状在过去的20世纪中，建筑业成为世界各国国民经济发展中的支柱性产业。空间结构在世界范围内也得到迅速的发展，并且空间结构技术被誉为一个国家建筑业水平的象征。我国跨入80年代后，随着社会和科学技术的发展，建筑的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化。新材料

3、、新设备、新技术也日益和建筑业相结合，各项建设事业无不呈现了蓬勃发展的局面。空间结构也不例外，因为空间结构是解决大跨度建筑的最有竞争性的结构。所谓空间结构是指：结构的形体呈三维状态，在荷载作用下，具有三维受力的特性并且呈空间工作的结构。空间结构形式甚多，大致分为以下几种类型：网架结构、网壳结构、薄壳结构、悬索结构、折板结构、膜结构以及以上几种组成的组合结构。在自然界中，贝壳、蜂窝、蛛网以至花卉、树木等，都是以空间结构形式出现的一些实例。人们在观察大自然的过程中，创造了很多既经济又美观的空间结构为自己建造房屋所用，像澳大利亚悉尼歌剧院类似贝壳的壳体屋盖至

4、今还是空间结构优异形式的典范。这二十年来，我国空间结构的发展无异有了长足地进步，其发展速度大于历史上任何一个相同的年代，先后建成了烟台体育馆、天津体育馆、北京奥林匹克体育中心综合体育馆等一大批空间屋盖结构。在空间结构这个大家族中，网壳结构既古老、又年轻，它覆盖跨度大、受力合理、造型优美且富有艺术表现力、自重轻、杆件单一、施工安装方便，随着其理论研究的逐步完善，是目前最有发展前景的空间结构型式之一。网壳结构在我国起步较晚，但是发展很快。其中有由建筑师吕彦直设计并于1931年建成的广州中山纪念堂钢穹顶，1973年重建的天津市体育馆比赛厅，还有同济大学礼堂、

5、钱塘江海岸结构实验室和乌鲁木齐机场飞机库等一大批网壳结构。球面网壳是目前我国应用最多的一种网壳形式。由煤炭部太原煤矿设计研究院设计的山西租山洗煤厂储煤仓顶盖，采用了单层联方型球面网壳，直径52.8米，矢高14.598米，这是我国最早建成的最大跨度的单层球面网壳。新近建成的山东济南动物园的两个唤鸣馆屋盖为单层斜放的球面网壳。单层短程线型网壳在我国也己经开始应用于公共建筑和油罐、浓缩池等的顶3盖中。例如已建成的抚顺3万m内浮顶油罐的短程线网壳顶盖。柱面网壳目前在我国多用于仓库、商场、和展览馆等建筑中。其中跨度较大的柱面网壳是1989年建成的中原化肥厂尿素厂

6、尿素散装仓库的柱面网壳。此外还1重庆大学硕士学位论文1绪论有黑龙江省展览馆和第11届亚运会主赛馆之一的北京北郊体育馆屋盖等。另外，双曲抛物面网壳在我国也日益得到重视和发展，广泛应用于公用与工业建筑中。例如，1986年建成的北京燕山石化公司向阳化工厂苯酚储运站、北京体育学院体育馆和淮阴体育馆等一大批建筑中均采用了双曲抛物面网壳结构。除了上述几种主要型式的网壳外，我国还建成了其它型式的网壳，如山东省青岛展览馆采用了单层二向格子穹顶网壳和北京电影宫屋盖的网壳结构是从柱面网壳中切出一块扇形壳体，巧妙地形成了建筑所需要的扇形平面和高低曲面的空间。虽然网壳结构在我

7、国起步较晚，但是随着我国国民经济的发展、综合国力的增强、网壳结构理论研究的完善和施工技术的成熟，将会有更多、更大跨度的网壳结构出现，网壳结构的发展必定蒸蒸日上。1.1.1网壳结构分类网壳结构按层数划分可分为单层网壳、双层网壳和局部双层(单层)网壳。其中，单层网壳构造简单，重量轻，但是由于稳定性差，只适用于中小跨度的屋盖。而双层网壳不但具有薄膜刚度，并且具有很好的抗弯刚度，所以双层网壳在结构的稳定性方面较单层网壳有无庸置疑的优越性，在一些跨度较大或支承较弱的矩形平面建筑中更多的采用双层网壳。网壳结构按曲面的曲率半径可以划分为正高斯曲率网壳、零高斯曲率网壳

8、和负高斯曲率网壳。按曲面外形可划分为球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等四类。按