中文名 | 拱形鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能及設(shè)計(jì)理論研究 | 依托單位 | 清華大學(xué) |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 郭彥林 | 項(xiàng)目類別 | 面上項(xiàng)目 |
拱形鋼結(jié)構(gòu)由于其造型優(yōu)美、受力合理而在建筑及橋梁結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。建筑拱形鋼結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的穩(wěn)定問(wèn)題十分突出而且相當(dāng)復(fù)雜,常常是拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。由于拱形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題的研究難度極大,其研究成果相對(duì)較少,目前遠(yuǎn)不能指導(dǎo)拱形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);本課題對(duì)實(shí)腹式截面拱形鋼結(jié)構(gòu)、腹板開(kāi)洞實(shí)腹式截面拱形鋼結(jié)構(gòu)、拱形管桁架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究,考察各種幾何和荷載參數(shù)的變化(如跨度、矢跨比、拱軸線曲率變化、截面高度或?qū)挾妊鼗¢L(zhǎng)變化、荷載作用形式等)以及各種初始缺陷對(duì)拱形鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響,在大撓度彈塑性范圍內(nèi)研究拱形鋼結(jié)構(gòu)平面內(nèi)及平面外失穩(wěn)機(jī)理及其穩(wěn)定極限承載力、二次分枝失穩(wěn)機(jī)理及失穩(wěn)荷載,提出可用于拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式,推動(dòng)拱形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展,最終形成我國(guó)《拱形鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。 2100433B
批準(zhǔn)號(hào) |
50478013 |
項(xiàng)目名稱 |
拱形鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能及設(shè)計(jì)理論研究 |
項(xiàng)目類別 |
面上項(xiàng)目 |
申請(qǐng)代碼 |
E0804 |
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 |
郭彥林 |
負(fù)責(zé)人職稱 |
教授 |
依托單位 |
清華大學(xué) |
研究期限 |
2005-01-01 至 2007-12-31 |
支持經(jīng)費(fèi) |
25(萬(wàn)元) |
1、建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性指的是建筑中的各組成結(jié)構(gòu)之間不容易出現(xiàn)鍵的斷裂。2、建筑指各種房屋及其附屬的構(gòu)筑物。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中,由若干構(gòu)件,即組成結(jié)構(gòu)的單元如梁、板、柱等,連接而構(gòu)成的能承受作用(或稱荷載)...
我也是農(nóng)村的 現(xiàn)在也看過(guò)村子里蓋房子 一般都是二層,看地質(zhì)吧,挖至原土層和保證凍土深度,保險(xiǎn)的話可以深挖,基礎(chǔ)加大配筋,至于主體結(jié)構(gòu),門窗洞口構(gòu)造柱過(guò)梁,轉(zhuǎn)角加設(shè)構(gòu)造柱,按層布置圈梁,畢竟是學(xué)建筑的,...
如何構(gòu)造一個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可伸縮屋頂?shù)脑煨?
屋頂?shù)念愋团c組成 從屋頂外部形式看,可分為平屋頂、坡屋頂和空間曲面屋頂。而這些形式的形成又源于建筑本身的使用功能、結(jié)構(gòu)造型及建筑造型等要求。如圖10-1所示。 從屋面防水構(gòu)造看,可分為卷材(柔性)防水...
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在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,確保其設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性是非常重要的,只有弄清楚了影響鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的因素,才能針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的改善,采取有效措施進(jìn)行技術(shù)的改進(jìn)和理論的完善,才能從根本上確保鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。本文主要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)化的研究。
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鋼結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗震性,自身重量較輕,在建筑領(lǐng)域的運(yùn)用十分廣泛。但是,鋼結(jié)構(gòu)存在很多關(guān)于穩(wěn)定性的問(wèn)題,如果不能妥善處理,將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,為建筑領(lǐng)域的發(fā)展提供建議。
《現(xiàn)代拱形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用》系統(tǒng)地介紹了拱形鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的關(guān)鍵問(wèn)題,包括拱形鋼結(jié)構(gòu)的基本類型、受力特點(diǎn)和荷載效應(yīng)分析、穩(wěn)定性概念、穩(wěn)定理論及設(shè)計(jì)方法、動(dòng)力特性及抗震性能、特殊形式鋼拱的穩(wěn)定性能以及拱形鋼結(jié)構(gòu)的制作、安裝和施工分析等,重點(diǎn)介紹了拱形鋼結(jié)構(gòu)平面內(nèi)和平面外穩(wěn)定理論和設(shè)計(jì)方法的研究現(xiàn)狀及最新研究進(jìn)展 。
「拱形設(shè)計(jì)」
Arch Design
一起君今天要分享的是3 個(gè)大量運(yùn)用拱形元素的項(xiàng)目。
拱形元素作為最經(jīng)典的形體,正被越來(lái)越多的運(yùn)用在設(shè)計(jì)當(dāng)中,尤其是在門窗的形狀設(shè)計(jì)上。因此今天這 3 個(gè)項(xiàng)目,都集中在門窗上設(shè)計(jì)拱形形狀。
拱形擁有一種和諧、莊嚴(yán)的感覺(jué),而且其弧線的協(xié)調(diào)往往能帶來(lái)一種獨(dú)特的、百看不膩的永恒美感。
01
130 William
130 William 是著名英國(guó)設(shè)計(jì)師 David Adjaye在紐約曼哈頓的第一座高層建筑,是一棟 66 層高的公寓樓。
David Adjaye
這棟公寓外觀最大的特征就是那一扇扇拱形窗戶,幾乎占據(jù)了大樓的每一層樓,并且在外墻大量采用了混凝土材料,使得這一棟公寓樓有著非一般的莊嚴(yán)感。
公寓樓的大堂以拱形為中心,運(yùn)用質(zhì)感極佳的材料例如大理石和黃銅來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),讓人一進(jìn)入大堂便能被其精致的風(fēng)格所吸引。
公寓住宅的部分,則充滿了各種拱形的門窗,室內(nèi)的空間充滿一種和諧美感。再搭配上舒適的軟裝陳列,精美而特別的家具,讓人充分感覺(jué)到舒適。
衛(wèi)生間大理石材料面板,也有著不同的紋理效果處理,但全都有著非同一般的高級(jí)質(zhì)感。
在鏡面和窗戶上都運(yùn)用了拱形設(shè)計(jì),讓室內(nèi)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)充滿和諧的一致性。
跳高的空間擁有多扇大面積的拱形窗戶,不僅讓室內(nèi)空間通透而又層次感,更讓采光能力進(jìn)一步加強(qiáng)。
公寓內(nèi)的公共設(shè)施擁有兒童游戲室、球場(chǎng)、SPA 游泳池中心、健身房、俱樂(lè)部甚至私人影院,應(yīng)有盡有。在擁有強(qiáng)大機(jī)能的情況下,也能保證設(shè)計(jì)美感。
目前這棟公寓樓還在建設(shè)當(dāng)中,預(yù)計(jì)將設(shè)有一至五間臥室的公寓以及雙層高的頂層公寓。
02
Tel Aviv Arcades
同樣是公寓樓,但由槃達(dá)建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)的這座位于特拉維夫的公寓樓,卻有著完全不同的氣質(zhì)。
從建筑外觀上看,這棟樓有著方正的整體,卻在立面上有著排列規(guī)整的弧線現(xiàn)狀,這無(wú)疑是方圓結(jié)合的大樓。
并且每一層樓上都有綠植的生長(zhǎng),使得整棟樓充滿生機(jī)。
槃達(dá)建筑是出了名的「拱形狂魔」,他們非常喜歡運(yùn)用拱的元素,讓建筑或者室內(nèi)充滿韻律感,也讓建筑上下層的陽(yáng)臺(tái)產(chǎn)生一種聯(lián)系。
這棟樓共有 116 米高,它的磚頭拱門和露臺(tái)的設(shè)計(jì),都受到了包豪斯建筑學(xué)派的影響,并且從特拉維夫舊城區(qū)的歷史汲取靈感。
整棟樓擁有非常整齊的排列設(shè)計(jì),每一層樓外部的陽(yáng)臺(tái)既充當(dāng)遮陽(yáng)裝置,又為每個(gè)房間提供了通往戶外的通道。擁有園林景觀的開(kāi)放式陽(yáng)臺(tái),實(shí)際上是在鼓勵(lì)居民彼此交流。
室內(nèi)設(shè)計(jì)方面以自然、協(xié)調(diào)的清新風(fēng)格為主,磚頭墻體和大面積拱形門窗的設(shè)計(jì),讓空間感進(jìn)一步體現(xiàn)出來(lái),并且配合綠植帶給人在園林中生活的感受。
這棟大樓目前已經(jīng)完成設(shè)計(jì)方案,并且預(yù)計(jì) 2019 年開(kāi)工建設(shè)。
平面圖
03
SALA Samui Chaweng Beach Resort
SALA 度假村位于泰國(guó)的蘇梅島,享有一整個(gè)查汶海灘的風(fēng)景。它由 Onion 設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì),最大的特點(diǎn)就是充滿各種不同拱形的外觀和室內(nèi)風(fēng)格。
純白的建筑外觀,配合上寬度不一的拱形門窗,還有圓弧形裝的天花設(shè)計(jì),讓一整個(gè)度假村顯得格外圓潤(rùn)自由。
一些通道采用了木頭材料作為墻面的裝飾,配合拱門形狀的設(shè)計(jì),別有一番韻味。
室內(nèi)設(shè)計(jì)也以拱形為主,清澈的純白環(huán)境給與空間很強(qiáng)的潔凈感,運(yùn)用低純度明度高的粉色和黃色,營(yíng)造出舒適和協(xié)調(diào)的氛圍。
一些房型享有露天的私人泳池,這些露天天頂有著充滿直線與弧線交接的設(shè)計(jì),在一片藍(lán)天之下顯得格外有藝術(shù)美感。
客房?jī)?nèi)衛(wèi)生間擁有圓形、拱形的開(kāi)放式門口。
度假村的酒店則是采用了極具熱帶自然感的設(shè)計(jì),運(yùn)用大量的木材與編織物營(yíng)造出一個(gè)舒適的氛圍。
公共游泳池的設(shè)計(jì)更是在圓弧的美感中將水天合一。
SALA 度假村將拱形設(shè)計(jì)與光線相結(jié)合,創(chuàng)造出獨(dú)具韻味的風(fēng)格,充滿極簡(jiǎn)主義的美感,同時(shí)有著柔和的曲線,讓整個(gè)度假村非常適合進(jìn)行一場(chǎng)安逸的休憩。
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拱形鋼結(jié)構(gòu)在大跨建筑結(jié)構(gòu)及橋梁工程中廣泛應(yīng)用。由于曲線軸線及推力結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),其穩(wěn)定問(wèn)題十分突出且相當(dāng)復(fù)雜,成為設(shè)計(jì)的控制因素。特別是其平面外穩(wěn)定的研究難度大,現(xiàn)有成果遠(yuǎn)不足以指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。世界范圍內(nèi)還沒(méi)有像梁柱直構(gòu)件那樣形成一套完善實(shí)用的穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)方法,我國(guó)《拱形鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 249-2011在平面外穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方面有待補(bǔ)充和完善。本項(xiàng)目將通過(guò)理論分析與試驗(yàn)研究,從彈性屈曲理論研究到穩(wěn)定承載力分析,從獨(dú)立鋼拱結(jié)構(gòu)到帶支撐的拱形鋼結(jié)構(gòu)體系,考察幾何軸線形式、拱腳邊界、荷載類型及初始缺陷等對(duì)其平面外整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定及相關(guān)穩(wěn)定性能的影響,揭示其失穩(wěn)和破壞機(jī)理,系統(tǒng)地建立有/無(wú)面外支撐鋼拱的空間穩(wěn)定承載力計(jì)算、面外支撐的剛度和強(qiáng)度計(jì)算、面外支撐布置和結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化的成套設(shè)計(jì)理論,為在《拱形鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中補(bǔ)充平面外設(shè)計(jì)與計(jì)算理論提供依據(jù)。