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1、第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系传统结构：传统结构：传统结构：传统结构：屋架、刚架、桁架、拱架；屋架、刚架、桁架、拱架； 实腹式、格构式实腹式、格构式屋架、刚架、桁架、拱架；屋架、刚架、桁架、拱架； 实腹式、格构式实腹式、格构式(1)(1)杆系结构杆系结构杆系结构杆系结构(1)(1)杆系结构杆系结构杆系结构杆系结构(2)(2)分析计算理论基本成熟分析计算理论基本成熟分析计算理论基本成熟分析计算理论基本成熟(3)(3)计算机程序可靠计算机程序可靠计算机程序可靠计算机程序可靠(4)(4)线弹性分析为主线弹性分析为主线弹性分
2、析为主线弹性分析为主1(5)(5)部分设计规范和手册部分设计规范和手册部分设计规范和手册部分设计规范和手册第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系结构体系的创新：结构体系的创新：结构体系的创新：结构体系的创新：(1)(1)桁架结构桁架结构桁架结构桁架结构 钢管桁架钢管桁架索桁架索桁架索支承索支承预应力预应力钢管桁架钢管桁架索桁架索桁架索支承索支承预应力预应力(1)(1)桁架结构桁架结构桁架结构桁架结构- - 钢管桁架钢管桁架，索桁架索桁架，索支承索支承，预应力预应力钢管桁架钢管桁架，索桁架索桁架，索支承索支承，预应力预应力(2
3、)(2)框架结构框架结构框架结构框架结构 - - 预应力，悬挂预应力，悬挂预应力，悬挂预应力，悬挂(3)(3)拱架结构拱架结构拱架结构拱架结构 - - 索拱，车辐，拉杆拱索拱，车辐，拉杆拱索拱，车辐，拉杆拱索拱，车辐，拉杆拱(4)(4)提高承载能力和刚度提高承载能力和刚度提高承载能力和刚度提高承载能力和刚度(5)(5)提升结构的艺术性提升结构的艺术性提升结构的艺术性提升结构的艺术性(6)(6)实现更大跨度实现更大跨度实现更大跨度实现更大跨度2(6)(6)实现更大跨度实现更大跨度实现更大跨度实现更大跨度(7)(7)非线性结构非线性结构非线性结构非线性结构第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构
4、体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第一节第一节 钢管桁架钢管桁架第一节第一节 钢管桁架钢管桁架3第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系一、结构形式一、结构形式一、结构形式一、结构形式(1)(1)圆管圆管方管方管矩形管构件矩形管构件焊接成型焊接成型圆管圆管方管方管矩形管构件矩形管构件焊接成型焊接成型(1)(1)圆管圆管、方管方管、矩形管构件矩形管构件，焊接成型焊接成型圆管圆管、方管方管、矩形管构件矩形管构件，焊接成型焊接成型(2)(2)闭口截面，刚度大，承载力高，高效桁架闭口截面，刚度大，承载力
5、高，高效桁架闭口截面，刚度大，承载力高，高效桁架闭口截面，刚度大，承载力高，高效桁架(3)(3)热轧管无缝，直缝焊接管，螺旋焊接管热轧管无缝，直缝焊接管，螺旋焊接管热轧管无缝，直缝焊接管，螺旋焊接管热轧管无缝，直缝焊接管，螺旋焊接管4第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(3)(3)构件受轴力为主，双轴对称截面，充分利用材料强度构件受轴力为主，双轴对称截面，充分利用材料强度构件受轴力为主，双轴对称截面，充分利用材料强度构件受轴力为主，双轴对称截面，充分利用材料强度(4)(4)外观简洁外观简洁节点简单节点简单防锈防锈外观简洁外
6、观简洁节点简单节点简单防锈防锈(4)(4)外观简洁外观简洁，节点简单节点简单，防锈防锈外观简洁外观简洁，节点简单节点简单，防锈防锈(5) (5) 钢管直接相惯焊接节点，无节点板（球、连接件），省钢钢管直接相惯焊接节点，无节点板（球、连接件），省钢钢管直接相惯焊接节点，无节点板（球、连接件），省钢钢管直接相惯焊接节点，无节点板（球、连接件），省钢5第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(6)(6)平平面管面管桁架，桁架， 立体管立体管桁架桁架平平面管面管桁架，桁架， 立体管立体管桁架桁架圆管无方向性圆管无方向性圆管无方向性圆管
7、无方向性( (马鞍线切割马鞍线切割马鞍线切割马鞍线切割) )，方管平齐切割，方管平齐切割，方管平齐切割，方管平齐切割6第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系( (7 7) )立体管立体管桁架提高平面外稳定性桁架提高平面外稳定性立体管立体管桁架提高平面外稳定性桁架提高平面外稳定性7第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(8)(8)材料供应材料供应材料供应材料供应钢管占钢材产量钢管占钢材产量钢管占钢材产量钢管占钢材产量6%6%30003000多万吨多万吨多万吨
8、多万吨/ /年年年年60%60%为焊管为焊管为焊管为焊管40%40%为无缝为无缝为无缝为无缝钢管占钢材产量钢管占钢材产量钢管占钢材产量钢管占钢材产量6%6%，30003000多万吨多万吨多万吨多万吨/ /年年，年年，60%60%为焊管为焊管，为焊管为焊管，40%40%为无缝为无缝为无缝为无缝管，方管效率更高：直线相惯，更大截面特性管，方管效率更高：直线相惯，更大截面特性管，方管效率更高：直线相惯，更大截面特性管，方管效率更高：直线相惯，更大截面特性8第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系二、需要解决的技术问题二、需要解决的技
9、术问题二、需要解决的技术问题二、需要解决的技术问题(1)(1)建筑造型和结构体系建筑造型和结构体系建筑造型和结构体系建筑造型和结构体系(1)(1)建筑造型和结构体系建筑造型和结构体系建筑造型和结构体系建筑造型和结构体系(2)(2)杆件加工精度，复杂结杆件加工精度，复杂结杆件加工精度，复杂结杆件加工精度，复杂结构几何形状构几何形状构几何形状构几何形状9第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(3)(3)全焊接结构：手工焊、定位、探伤全焊接结构：手工焊、定位、探伤全焊接结构：手工焊、定位、探伤全焊接结构：手工焊、定位、探伤难点难点
10、焊接质量焊接质量难点难点焊接质量焊接质量难点难点：焊接质量焊接质量难点难点：焊接质量焊接质量10第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(4)(4)方管构件节点制作和加工难度更大方管构件节点制作和加工难度更大方管构件节点制作和加工难度更大方管构件节点制作和加工难度更大鸟巢节点鸟巢节点鸟巢节点鸟巢节点鸟巢节点鸟巢节点鸟巢节点鸟巢节点11第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系三、需要研究的结构问题三、需要研究的结构问题三、需要研究的结构问题三、需要研究的结构问题
11、主要是节点问题主要是节点问题主要是节点问题主要是节点问题主要是节点问题主要是节点问题主要是节点问题主要是节点问题(1)(1)节点形式模式多样化节点形式模式多样化节点形式模式多样化节点形式模式多样化(2)(2)节点破坏模式多样化节点破坏模式多样化节点破坏模式多样化节点破坏模式多样化(3)(3)不同截面形状之间的连接不同截面形状之间的连接不同截面形状之间的连接不同截面形状之间的连接(3)(3)不同截面形状之间的连接不同截面形状之间的连接不同截面形状之间的连接不同截面形状之间的连接12第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(4)(
12、4)部分平面节点已有基本计算方法：部分平面节点已有基本计算方法：部分平面节点已有基本计算方法：部分平面节点已有基本计算方法：X, Y, T, K, NX, Y, T, K, N形形形形(5)(5)简单简单空空间节点可计算间节点可计算：简单简单空空间节点可计算间节点可计算：KK, TTKK, TT( )( )简单间节点可计算简单间节点可计算简单间节点可计算简单间节点可计算, ,(6)(6)只考虑了轴力影响只考虑了轴力影响只考虑了轴力影响只考虑了轴力影响13第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(6)(6)研究方法：简单节点试验
13、研究方法：简单节点试验研究方法：简单节点试验研究方法：简单节点试验+ +有限元参数分析有限元参数分析有限元参数分析有限元参数分析+ +曲线拟合；复曲线拟合；复曲线拟合；复曲线拟合；复杂节点有限元计算结果难以校准杂节点有限元计算结果难以校准杂节点有限元计算结果难以校准杂节点有限元计算结果难以校准计算公式仅在一定范围有效计算公式仅在一定范围有效计算公式仅在一定范围有效计算公式仅在一定范围有效杂节点有限元计算结果难以校准杂节点有限元计算结果难以校准杂节点有限元计算结果难以校准杂节点有限元计算结果难以校准14第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结
14、构体系结构体系(7)(7)国内规范主要引用欧洲规范国内规范主要引用欧洲规范国内规范主要引用欧洲规范国内规范主要引用欧洲规范(8)(8)已编著已编著已编著已编著钢管结构技术规程钢管结构技术规程钢管结构技术规程钢管结构技术规程(8)(8)已编著已编著已编著已编著钢管结构技术规程钢管结构技术规程钢管结构技术规程钢管结构技术规程(9)(9)复杂节点无法焊接复杂节点无法焊接复杂节点无法焊接复杂节点无法焊接采用铸钢节点采用铸钢节点采用铸钢节点采用铸钢节点减小重量，内模材料，焊接相容减小重量，内模材料，焊接相容减小重量，内模材料，焊接相容减小重量，内模材料，焊接相容冶金问题冶金问题冶金问题冶金问题15第第2
15、 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系四、典型工程四、典型工程四、典型工程四、典型工程1 1、广州新白云机场航站楼广州新白云机场航站楼、广州新白云机场航站楼广州新白云机场航站楼1 1、广州新白云机场航站楼广州新白云机场航站楼、广州新白云机场航站楼广州新白云机场航站楼总用钢量总用钢量总用钢量总用钢量2.12.1万吨，万吨，万吨，万吨， 160kg/m160kg/m2 2，其中圆管，其中圆管，其中圆管，其中圆管80008000吨，方管吨，方管吨，方管吨，方管60006000吨吨吨吨钢材钢材钢材钢材S355J2HS355J2H，SN49
16、0BSN490B，A572Grade50A572Grade50，Q345BQ345B16I I期期期期第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系第第2 2讲：讲：平面平面大跨大跨度度结构体系结构体系(1)(1)主楼：长主楼：长主楼：长主楼：长325m325m，宽，宽，宽，宽235m235m主桁架主桁架倒三角形断面圆管桁架倒三角形断面圆管桁架主桁架主桁架倒三角形断面圆管桁架倒三角形断面圆管桁架主桁架主桁架：倒三角形断面圆管桁架倒三角形断面圆管桁架，主桁架主桁架：倒三角形断面圆管桁架倒三角形断面圆管桁架，跨度跨度，跨度跨度77m77m，高，高，高，高5m5m上弦间距上弦间距上弦间距上弦间距3.85.25m3.85.25m，弦杆截面，弦杆截面，弦杆截面，弦杆截面508508508508 16161616mmmm25252525mmmm，腹杆截面腹杆截面腹杆截面腹杆截面508508508508
