1997 年 12 月天津城市建设学院学报第3卷第4期D ec. 1997 JOU RNAL O F T IAN J IN IN ST ITU T E O F U RBAN CON STRU CT ION V o l. 3N o. 4我国空间网架结构的发展现状刘锡良X潘延东(天津大学300072)摘要论述网架结构(平板网架及网壳)在我国迅速发展的原因,并对其进行分析,然后按结构形式、网架连接、计算分析、施工检验以及质量等分别详述其发展情况,最后列举一些典型有代表性的实例,并浅谈曲面型网架(网壳)的展望。
关键词:网架结构,平板网架,网壳THE PRESENT CO ND IT IO N O F THE D EVELO PM ENT O F SPACE FRAM EWO RK STRUCTURE IN CH INAL iu X ilang Pan Yandong(T ian jin U n iversity300072)Abstract In th is p ap er, the rea son s fo r rap id developm en t of sp ace fram ew o rk structu re (fla t sp ace fram ew o rk and reticu la ted shell) in ou r coun try a re discu ssed and ana lyzed. T he developm en t situa tion of sp ace fram ew o rk structu re is exp la ined in deta il acco rding to its structu ra l style, connection typ e, ca lcu la ting ana lysis, con struction exam ina tion and qua lity resp ectively. F ina lly, som e typ ica l exam p les a re listed and an elem en ta ry in troduction to the p ro sp ect of the cu rvedfram ew o rk ( reticu la ted shell) is m ade.Key words: fram ew o rk st ructu re, fla t sp ace fram ew o rk , ret icu la ted shell2 空间结构主要是指薄壳、网架、网壳、折板和悬索结构。
这五种结构在我国都有不同程度的应用和发展,特别是网架应用范围最广,数量最多,近年来发展很快,从1990年在北京举行的第十一届亚运会的场馆建筑上就可看出网架结构的应用情况。
亚运会新建的十三个场馆中十一个采用了网架与网壳,其中焊接球节点占绝大多数,平板型网架占一半以上(表1)。
如从全国各省、市、地区或县的体育馆来看, 几乎全部采用空间结构, 而且大部分采用网架结构。
这主要是网架技术比较成熟,重量轻、工期短、造价低廉,当然还有抗震性能好、刚度大等一些独特优点。
另外由于重量轻,用于大跨度更是独占鳌头,非此莫属。
目前我国已建成的8000余座网架中,中小跨度占绝大多数,这又说明网架所适用的范围不仅限于大跨度X收稿日期: 19977年3月31928年生,男,教授,博士导师.—2—天津城市建设学院学报1997年12月(60m 以上) , 而且对 30m～ 60m 以及 30m 以下的中小跨度也极适合, 故近年来采用网架结构的工程愈来愈多。
表1第十一届亚运会体育馆采用空间结构焊接球大学生、海淀、月坛、网球、光彩、丰台网架螺栓球地坛焊接球奥体体育馆、奥体游泳馆、石景山、体院网壳螺栓球悬索朝阳平面棱形桁架速滑馆此外,近年来大面积网架用于大柱网的工业厂房迅猛发展,从几千m2突增至10几万m 2。
云南玉溪卷烟厂厂房网架总面积竟达 13 万m 2。
在汽车工业方面, 第一汽车制造厂轻型发动机联合厂房采用了近4万m2的螺栓球节网架,后又建成一座高尔夫轿车总装厂房(长春一汽——大众)近8万m2(189m×420m )的焊接球节点网架, 12m×21m柱网,用伸缩缝分成十个单元,由四家网架厂家联合施工。
天津无缝钢管厂管加工车间3- 36×564连续三跨共6万m2的网架,另外横向条形天窗也有近2万m2,车间设有吊车梁及1215t的桥式吊车,有三个伸缩缝。
天津静海棉纺厂近2万m2焊接球节点的网架,柱网为20m×22m 和18m ×20m , 用伸缩缝分成五个单元。
己建成面积较大的工业厂房采用网架的工程还有:唐山机车车辆厂客车总装车间72m×222m ,柱网18m ,后又增建33000m2的车间采用网架;唐山齿轮厂联合厂房16500m2, 12m 柱网;北京燕山石油化工总公司东方化工厂地毯车间40000m2;青岛第二橡胶厂内轮胎车间72m ×84m , 12m ×24m 柱网; 石家庄机车车辆厂装配厂房 12000m 2 , 18m 柱网; 新疆奎屯市第一棉纺厂24000m2, 24m×27m柱网;南京聚丙烯包装及成品库60m×220m ,用伸缩缝分为五个单元;江西新余长林机械厂10080m2, 12m×18m柱网;机电部204项目12960m2,18m ×18m 柱网; 等等。
10000m 2以下的工业厂房己很普遍。
网架结构得到日益广泛应用除以上所述一些优越性外,尚有一些其它有利因素,现分述如下:1)中国土木工程学会空间结构委员会成立十余年来除经常举行学术交流处,在推广应用方面做了大量的工作:如每两年举行一次学术交流会,不定期举行特殊问题研讨会及现场会,发行空间结构简讯,举办网架及其规程学习班、业务咨询及组织鉴定工作等。
2)已出版或正在出版的网架规范有六种。
除过去一直使用的《网架结构设计与施工规定(J GJ 7-80) 》外; 现正在使用的有《网架结构设计与施工规程(J GJ 7-91) 》、《网架结构工程质量检验评定标准(J GJ 8- 91)》、《钢网架检验及验收标准(J GJ 75. 3- 91)》。
3)大量出版了有关网架文献及论文集,除1979年出版的刘锡良、刘毅轩编著的《平板网架设计》外,近十年又出版了沈祖炎、严慧、马克俭、陈扬骥编著的《空间网架结构》( 1987 年) ;刘善维、刘毅轩、钱若军编著的《网壳结构设计手册》(1983年)及唐瑞森编的《网架结构简化计算手册》(1989年)。
此外空间结构委员会主编了《空间结构论文选集》(1985年) ,近年来又出版了沈祖炎、严慧副主编的《新型空间结构论文集》(1994年)。
1996年又出版了尹德钰、刘善维、钱若军编著的《网壳结构设计》。
4)网架定型图纸的发行。
中国建筑标准设计研究所1983年出版了《焊接空心球节点网第3卷第4期刘锡良:我国空间网架结构的发展现状—3—架定型图集》及《螺栓球节点网架定型图集》这对推广中小型网架起了一定的作用。
5)网架制造厂家的兴起。
据不完全统计,我国己有100余家专门或部分生产网架结构的厂家。
这对推广网架起着极重要的作用。
迄今为止全国共建8000多座网架,面积达800万m 2、总重量数十万吨。
(a) 专门生产网架或主要生产网架的厂家, 其生产情况见表 2。
(1992 年统计资料)(b ) 主要产品不是网架而兼生产网架的厂家也有数十家: 第十三冶建公司第十工程公司、山西省第五建筑公司、吉林省第一建筑公司、北京、上海、陕西、河北、四川等省机械施工公司、中建六局四公司、中建一局六公司、北京、西北、沈阳等地的金属结构厂、广州下渡造船厂及文冲造船厂、中国人民解放军5720工厂等。
(c) 规模较小或成立不久的小厂家约有几十家; 如徐州淮海网架厂、海南五集网架联合公司、洛阳一拖网壳结构厂、连云港网架安装公司、吉林网架厂、龙口网架厂、沈阳冶金机械专科学校机工厂、天津网架公司石家庄、文登、邯郸分公司等。
表2网架专业厂生产厂家建厂工程数总面积总重量日期(m 2) ( t)1 汾阳建筑金属结构总公司1979 年598 735100 241002 徐州飞虹网架公司1980 年686 775042 228453 天津网架结构工程分司1984 年414 348163 78924 杭州东南网架厂1985 年300 250000 75005 苏州建筑构配件工程公司网架厂1984 年185 280000 97006 常州建筑构件厂网架分厂1986 年125 127500 40477 呼和浩特网架结构厂1979 年152 215000 54358 兰天网架厂1986 年93 75000 24509 徐州空间结构制造厂(通域集团) 1986 年471 355300 959310 徐州市工业设备安装公司金属结构厂1979 年236 188000 47006)设计网架力量增大。
我国网架设计力量布满全国,加航空工业规划设计研究院、海军工程设计研究局、机电部工厂设计研究院、天津大学、浙江大学、哈尔滨建筑大学、建研院结构所和太原煤矿设计院等。
7)高等院校设网架结构课程,做网架的毕业设计,培养网架专业的研究生,现己有百余名网架研究生毕业并从事网架的教学、研究和生产工作。
8)开办网架结构学习班及举办设计交流会。
空间结构委员会和其他单位举办过不少次不同形式的短训班,对普及网架知识起了很大作用。
如天津、北京、杭州、长沙、贵阳等地飞虹网架公司和天津网架分司都举办过网架设计交流会和网架学习班,收到很好的效果。
9)国际上和国内多次举办空间结构会议。
a)国际上在德国斯图加特大学前苏联莫斯科、英国吉尔福特、澳大利亚、西班牙、日本、新加坡以及北京等地都开过有关空间结构国际会议。
国内每两年空间结构委员会主办一次学术报告会(1982年福州、1984年太原、1986年吉林、1988年成都、1990年兰州、1992年广州、1994年文登) ,还不定期举办专题研究会,如—4—天津城市建设学院学报1997年12月在1983 年在柳州开体育馆研讨会, 在西安开陕西体育馆施工现场会, 1987 年在贵阳召开组合网架研讨会, 1989年在屯溪召开网架结构动力及质量研讨会, 1991年在上饶召开网壳结构特殊问题研讨会。
1993年在哈尔滨召开21世纪空间结构研讨会等。
10)邀请国际知名专家讲学,十年来不断邀请国际知名专家教授讲学,如英国马考夫斯基教授、西德施莱锡教授、日本坪井善胜教授、半谷裕彦教授、英国博布罗斯基博士、英国泰勒工程师、美国泽特林教授、英国托赛博士、澳大利亚赛德拉克(膜结构专家)、美国麦德瓦道斯基、日本川口卫教授等。