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第一章 空间结构概论 1

1.1 空间结构的形式和特点 1

1.1.1 刚性结构体系 1

1.1.2 柔性结构体系 3

1.1.2.1 悬索结构 4

1.1.2.2 充气膜结构 6

1.1.2.3 张拉整体结构 7

1.1.3 杂交结构体系 7

1.2 空间结构的发展趋势 10

1.2.2 开合式结构 11

1.2.1 张拉整体结构 11

1.2.3 杂交结构 12

1.3 网架结构的优缺点 12

1.4 网壳结构的优缺点 12

第二章 网架与网壳的分类 15

2.1 网架结构的形式 15

2.1.1 网架结构的几何不变性分析 15

2.1.2 网架结构的形式和选用 16

2.1.2.1 双层网架的形式和选用 17

2.1.2.2 三层网架的形式 24

2.1.3 网格尺寸和网架高度 27

2.1.4 网架结构的支承 28

2.1.5 网架的屋面排水 30

2.2 网壳结构的形式 30

2.2.1 网壳的分类 30

2.2.1.1 按高斯曲率分类 31

2.2.1.2 按曲面外形分类 32

2.2.2 柱面网壳的形式 35

2.2.2.1 单层柱面网壳的形式 36

2.2.2.2 双层柱面网壳的形式 36

2.2.3 球面网壳的形式 38

2.2.3.1 单层球面网壳的形式 38

2.2.3.2 双层球面网壳的形式 42

2.2.4 双曲抛物面网壳的形式 43

第三章 网架的设计和计算 45

3.1 荷载和作用 45

3.1.1 荷载和作用的类型 45

3.1.1.1 永久荷载 45

3.1.1.2 可变荷载 45

3.1.1.3 作用 47

3.1.2 荷载组合 47

3.2 网架的计算 48

3.2.1.2 单元刚度矩阵 49

3.2.1 空间杆系有限元法 49

3.2.1.1 基本假定 49

3.2.1.3 结构总刚度矩阵 53

3.2.1.4 边界条件 56

3.2.1.5 对称性利用 61

3.2.1.6 杆件内力 63

3.2.1.7 计算步骤和框图 63

3.2.2 网架的简化计算方法 71

3.2.2.1 交叉梁系差分法 72

3.2.2.2 拟板法 89

3.2.2.3 拟夹层板分析法 102

3.2.3 网架的容许挠度和起拱 112

3.2.4 网架的温度应力计算 112

3.2.4.1 网架温度应力精确计算方法--空间杆系有限元法 113

3.2.4.2 网架温度应力的简化计算 115

3.2.4.3 网架不考虑温度应力的条件 119

3.3 网架的动力反应分析 120

3.3.1 概述 120

3.3.2 网架的自由振动方程、自振频率和振型 121

3.3.3 网架的地震反应分析 124

3.3.3.1 网架在地震作用下的振动方程 124

3.3.3.2 振型分解反应谱法 127

3.3.3.3 时程法 130

3.3.3.4 简化计算 133

3.3.4 网架的抗震构造要求 135

3.4 网架的杆件设计 136

3.4.1 杆件材料和截面形式 136

3.4.2 杆件的计算长度和容许长细比 137

3.4.3 杆件的容许最小截面尺寸 137

3.4.4 杆件设计 138

3.5.1 网架节点的特性和类型 139

3.5.2 焊接空心球节点 139

3.5 网架的节点设计 139

3.5.2.1 空心球的构造要求 141

3.5.2.2 空心球设计承载力计算 143

3.5.2.3 钢管与空心球的连接 144

3.5.3 螺栓球节点 145

3.5.3.1 节点的构造原理、受力特点和零件的材料选用 145

3.5.3.2 螺栓球节点的设计 146

3.5.4 焊接钢板节点 153

3.5.5 支座节点 160

4.1.1.2 可变荷载 169

4.1.1.1 永久荷载 169

4.1.1 荷载和作用的类型 169

4.1 荷载和作用 169

第四章 网壳的设计与计算 169

4.1.2 荷载效应组合 171

4.2 网壳的计算 173

4.2.1 概述 173

4.2.2 空间铰支杆单元非线性有限元法 173

4.2.2.1 单刚矩阵 173

4.2.2.2 总刚矩阵和边界处理 178

4.2.2.3 非线性方程组的求解方法 178

4.2.2.5 计算步骤 179

4.2.2.4 杆件内力 179

4.2.3 空间梁-柱单元非线性有限元法 181

4.2.3.1 单刚矩阵 181

4.2.3.2 结构总刚度矩阵及刚度方程的解 190

4.3 网壳的温度应力和装配应力计算 190

4.3.1 温度应力的计算 190

4.3.2 装配应力的计算 191

4.4 网壳的稳定计算 191

4.4.1 网壳的失稳现象 191

4.4.2 临界荷载及设计准则 191

4.5.2.1 基本假定 192

4.5.2 网壳的振动方程 192

4.5.1 地震作用 192

4.5 网壳的抗震计算 192

4.5.2.2 振动方程 193

4.5.3 抗震分析 193

4.6 网壳的杆件设计 193

4.6.1 杆件的截面形式、计算长度和容许长细比 193

4.6.2 杆件设计 194

4.7 网壳的节点设计 197

5.1 概述 198

5.1.1 组合网架的特点 198

第五章 组合网架的设计和计算 198

5.1.2 组合网架的类型 200

5.2 组合网架的计算 203

5.2.1 组合网架的有限元分析法 203

5.2.1.1 基本假定 203

5.2.1.2 建立单元刚度矩阵 204

5.2.1.3 建立总刚度矩阵 219

5.2.1.4 组合网架总刚度方程求解 220

5.2.2 组合网架的空间杆元分析法 220

5.2.2.1 基本假定 220

5.2.2.2 等代杆的刚度 221

5.2.2.3 组合网架上弦板的内力计算 225

5.3 组合网架的杆件设计 229

5.2.2.4 组合网架的空间杆系有限元法计算步骤 229

5.3.1 上弦板的设计 230

5.3.2 下弦杆和腹杆设计 235

5.4 组合网架的节点设计和构造 235

5.4.1 组合网架上弦节点的形式和构造 236

5.4.2 组合网架上弦节点的计算 238

5.4.3 组合网架的下弦节点形式和计算 242

6.1 网架的制作和安装 244

6.1.1 网架的制作 244

第六章 网架与网壳的制作和安装 244

6.1.2 网架的拼装 245

6.1.3 网架的安装 246

6.1.3.1 高空散装法 246

6.1.3.2 分条或分块安装法 247

6.1.3.3 高空滑移法 248

6.1.3.4 整体吊装法 249

6.1.3.5 整体提升法 251

6.1.3.6 整体顶升法 253

6.1.4 组合网架的施工 253

6.2.2 网壳的拼装 255

6.2.1 网壳的制作 255

6.2 网壳的制作和安装 255

6.2.3 网壳的安装 256

第七章 网架与网壳的防腐和防火 258

7.1 概述 258

7.2 网架与网壳的防腐 258

7.2.1 非金属涂料的防腐 258

7.2.2 构造措施 261

7.3 网架与网壳的防火 261

附录Ⅰ 构件的稳定系数 266

1. 轴心受压构件的稳定系数 266

2. 梁的整体稳定系数 276

附录Ⅱ 管材的截面特性 280

1. 无缝钢管的规格及截面特性 280

2. 电焊钢管(直缝管)的规格及截面特性 284

3. 方形空心型钢的尺寸、截面面积、理论重量及截面特性 286

附录Ⅲ 型钢截面特性表 288

1. 热轧等边角钢截面特性表 288

2. 热轧不等边角钢截面特性表 290

附录Ⅳ 压型钢板的型号及截面特性 293

1. 压型钢板的型号、截面形状及尺寸 293

2. 压型钢板的截面特性值 296