點(diǎn)式單層網(wǎng)殼
采光頂的研究與三個(gè)領(lǐng)域密切相關(guān)—單層
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、
建筑玻璃和玻瑞的連接技術(shù)。下面首先扼要介紹這三個(gè)領(lǐng)域的研究和工程概況。
自20世紀(jì)60年代以來(lái)，單層網(wǎng)殼在國(guó)外一直是研究的熱
門(mén)領(lǐng)域之一。英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、
意大利和
澳大利亞等國(guó)的研究人員對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了廣泛而深入的研究，同時(shí)他們還做了精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)的研究者對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注要稍晚，但也取得了豐碩的成果。隨著計(jì)算機(jī)性能的飛速提升和
非線性有限元理論的發(fā)展，非線性全過(guò)程分析的方法成為研究單層網(wǎng)殼工作性能的最為重要的方法。通過(guò)研究
荷載一位移全過(guò)程曲線，不但可以獲得結(jié)構(gòu)的
強(qiáng)度、
剛度和
穩(wěn)定性能的變化歷程，而且還可以得到結(jié)構(gòu)對(duì)初始缺陷的敏感性。
屈曲前平衡路徑的求解通常采用牛頓荷載增量法(IncrementalNewton-RaphsonMethod)，該方法通過(guò)線性通進(jìn)和反復(fù)迭代使計(jì)算收斂:屈曲后平衡路徑的求解則主要采用各種形式的弧長(zhǎng)法(ArcLengthMethod)，它使平衡路徑沿弧長(zhǎng)約束方程所決定的
曲面收斂，解決了由于臨界點(diǎn)處剛度矩陣奇異而導(dǎo)致收斂困難的問(wèn)題.另外，結(jié)點(diǎn)的力學(xué)模型、彈
塑性大位移分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)和動(dòng)力穩(wěn)定性等也引起了廣泛的研究興趣。
自20世紀(jì)70年代以來(lái)，由于
玻璃加工技術(shù)的進(jìn)步和眾多研究者的努力，建筑玻璃的種類(lèi)不斷增多，
力學(xué)性能和物理性能大大改進(jìn)。建筑玻璃已從傳統(tǒng)的
建筑構(gòu)件發(fā)展成為現(xiàn)代的
結(jié)構(gòu)構(gòu)件，被大量應(yīng)用于
幕墻和采光頂，為成千上萬(wàn)的建筑披上了晶瑩的表皮。20世紀(jì)70年代初，美國(guó)的皮爾金頓公司率先研制并使用了點(diǎn)式連接技術(shù)—補(bǔ)丁式裝配體系(PathFitingSystem)和平式裝配體系(PlainFitingSystem)，它使無(wú)框的、玲瓏剔透的玻璃結(jié)構(gòu)成為可能，在最大程度上迎合了大眾對(duì)采光和審美的要求。在機(jī)械師、工程師和建筑師的共同努力下，點(diǎn)式連接技術(shù)越來(lái)越成熟，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。隨著采光頂?shù)膹V泛使用，工程師不斷探索可以更好與玻璃配合的
支承結(jié)構(gòu)。
平板網(wǎng)架，單層索網(wǎng)、索析架和
張弦梁(析架)-"r輕型
鋼結(jié)構(gòu)都已成功用于采光頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)。由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)單層網(wǎng)殼越來(lái)越多地被用作采光頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)，并且
玻璃面板和單層網(wǎng)殼的連接越來(lái)越傾向于采用點(diǎn)式連接。
國(guó)外對(duì)點(diǎn)式單層網(wǎng)殼采光頂?shù)年P(guān)注相對(duì)較多，研究者對(duì)網(wǎng)格形式、玻璃的連接、構(gòu)造措施和施工方法等提出了一些具體的建議。國(guó)內(nèi)的研究者也在該領(lǐng)域做出了一些貢獻(xiàn)。無(wú)論國(guó)內(nèi)外，點(diǎn)式單層網(wǎng)殼采光頂還都是一個(gè)很新的領(lǐng)域，對(duì)它的研究遠(yuǎn)不夠深入和成熟。
另外，雖然建筑師和工程師越來(lái)越熱衷于把單層網(wǎng)殼用于點(diǎn)式采光頂?shù)闹С薪Y(jié)構(gòu)，但是他們的初衷往往只是希望形式優(yōu)美的單層網(wǎng)殼和透明的玻璃相輔相成，從而創(chuàng)造出一種更優(yōu)美和更富表現(xiàn)力的結(jié)構(gòu)形式，而在
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)玻璃
面板和單層網(wǎng)殼一般是各自獨(dú)立進(jìn)行的。因此，點(diǎn)式單層網(wǎng)殼采光頂?shù)脑S多特殊問(wèn)題沒(méi)有得到揭示和解決。
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