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復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究——以上海天文館為例 版權(quán)信息
- ISBN：9787547862193
- 條形碼：9787547862193 ; 978-7-5478-6219-3
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究——以上海天文館為例 本書特色
上海天文館作為上海科技館分館，2021年7月開館，是上海市政府投資興建的大型科普場館，建筑面積3.8萬平方米，上海天文館是全球*大的天文館。上海天文館由美國Ennead國際建筑事務(wù)所 (Ennead Architects)和上海建筑設(shè)計院聯(lián)合體中標(biāo)，總投資約5.3億元。主建筑以優(yōu)美的螺旋形態(tài)構(gòu)成“天體運行軌道”，獨具特色的圓洞天窗、倒轉(zhuǎn)穹頂和球幕影院這三個圓形元素構(gòu)成“三體”結(jié)構(gòu)，共同詮釋天體運行的基本規(guī)律。室外綠化勾勒出星系的旋臂形態(tài)，與“星空之境”公園自然銜接，充分體現(xiàn)了建筑與生態(tài)的有機融合。
復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究——以上海天文館為例 內(nèi)容簡介
復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)建筑造型越來越復(fù)雜，結(jié)構(gòu)形式多樣，空間結(jié)構(gòu)不僅追求自重輕，還需結(jié)構(gòu)與建筑的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，只有合適的結(jié)構(gòu)才能很好地適應(yīng)和表現(xiàn)各類建筑效果。中國是空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用大國，建成的空間結(jié)構(gòu)項目眾多，跨度之大也居世界前列，許多復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)突破了我國現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的規(guī)定，如何保證復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)建筑的安全性、經(jīng)濟性、施工可行性和安裝精度等，逐漸引起科研工作者和工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。
本書以上海天文館工程案例為背景，對復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)進行梳理和提煉，對復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展進行總結(jié)，針對復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)建模及計算方法、結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)、抗震性能設(shè)計、抗風(fēng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)人致振動及舒適度控制、復(fù)雜節(jié)點設(shè)計、混凝土薄殼結(jié)構(gòu)設(shè)計進行詳細剖析提煉，重點突出設(shè)計難點和解決方法。
復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究——以上海天文館為例 目錄
第 1 章 緒論 ………………………………………………………………… 1
1.1 復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)發(fā)展概況 …………………………………………………… 1
1.2 上海天文館項目 …………………………………………………………… 3
1.2.1 項目背景 …………………………………………………………… 3
1.2.2 設(shè)計思路及建筑要求 ……………………………………………… 4
1.3 本書主要研究內(nèi)容 ………………………………………………………… 10
1.3.1 結(jié)構(gòu)整體設(shè)計研究 ………………………………………………… 10
1.3.2 結(jié)構(gòu)舒適度的控制技術(shù)研究 ……………………………………… 10
1.3.3 混凝土殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)研究 ………………………… 10
1.3.4 節(jié)點構(gòu)造設(shè)計研究 ………………………………………………… 10
1.3.5 結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究 …………………………………………………… 11
第 2 章 復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)技術(shù)研究與工程實踐 ……………………………… 12
2.1 結(jié)構(gòu)整體設(shè)計研究 ………………………………………………………… 12
2.1.1 上部結(jié)構(gòu)體系 ……………………………………………………… 12
2.1.2 主要部位結(jié)構(gòu)布置 ………………………………………………… 14
2.2 結(jié)構(gòu)計算分析 ……………………………………………………………… 20
2.2.1 設(shè)計計算方法 ……………………………………………………… 20
2.2.2 結(jié)構(gòu)控制指標(biāo) ……………………………………………………… 22
2.2.3 結(jié)構(gòu)靜力計算分析結(jié)果 …………………………………………… 22
2.2.4 結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ………………………………………………… 43
2.3 結(jié)構(gòu)舒適度控制技術(shù)研究 ………………………………………………… 50
2.3.1 結(jié)構(gòu)振動控制研究現(xiàn)狀 …………………………………………… 50
2.3.2 TMD 振動控制的研究現(xiàn)狀 ……………………………………… 52
2.3.3 人行荷載的研究現(xiàn)狀 ……………………………………………… 54
2.3.4 人致振動舒適度評價方法 ………………………………………… 56
2.4 天文館結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位舒適度計算 ………………………………………… 63
2.4.1 結(jié)構(gòu)在步行激勵下的響應(yīng) ………………………………………… 64
2.4.2 TMD 參數(shù)設(shè)計 …………………………………………………… 67
2.4.3 設(shè)置 TMD 后的減震效果 ………………………………………… 68
2.5 本章小結(jié) …………………………………………………………………… 69
第 3 章 混凝土殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)研究 …………………………… 71
3.1 混凝土殼體結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用 …………………………………………… 71
3.1.1 混凝土殼體結(jié)構(gòu)的發(fā)展 …………………………………………… 71
3.1.2 鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要障礙 …………………………… 73
3.2 曲面混凝土結(jié)構(gòu)的施工 …………………………………………………… 74
3.2.1 曲面混凝土施工中的難題 ………………………………………… 74
3.2.2 曲面混凝土施工的施工方法 ……………………………………… 74
3.2.3 曲面混凝土施工的分項工程控制 ………………………………… 75
3.3 天文館混凝土殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………… 77
3.3.1 球幕影院區(qū)域結(jié)構(gòu)布置 …………………………………………… 77
3.3.2 球幕影院區(qū)域結(jié)構(gòu)靜力分析 ……………………………………… 78
3.3.3 球體與混凝土殼體節(jié)點連接構(gòu)造 ………………………………… 82
3.3.4 球幕結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性能分析 ……………………………………… 82
3.3.5 多遇地震作用下球幕結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ………………………… 82
3.3.6 罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ……………………………… 85
3.4 天文館混凝土殼體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究 …………………………………… 91
3.4.1 混凝土曲殼結(jié)構(gòu)設(shè)計概況 ………………………………………… 91
3.4.2 工程施工特點和難點 ……………………………………………… 93
3.4.3 殼體結(jié)構(gòu)施工順序 ………………………………………………… 93
3.4.4 殼體施工模板與支撐體系設(shè)計 …………………………………… 94
3.4.5 殼體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施 …………………………………………… 96
3.5 本章小結(jié) …………………………………………………………………… 98
第 4 章 節(jié)點構(gòu)造設(shè)計研究 ……………………………………………… 100
4.1 節(jié)點形式 ………………………………………………………………… 100
4.1.1 根據(jù)施工方法劃分 ……………………………………………… 100
4.1.2 復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)常用節(jié)點形式 …………………………………… 101
4.2 節(jié)點研究方法 …………………………………………………………… 102
4.2.1 試驗研究 ………………………………………………………… 102
4.2.2 數(shù)值模擬 ………………………………………………………… 102
4.2.3 組件法 …………………………………………………………… 103
4.3 節(jié)點設(shè)計研究 …………………………………………………………… 103
4.3.1 球幕影院球體與混凝土殼體連接節(jié)點 ………………………… 103
4.3.2 大懸挑區(qū)域弧形桁架相貫節(jié)點 ………………………………… 106
4.3.3 弧形桁架與混凝土筒體之間連接節(jié)點 ………………………… 112
4.3.4 鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件連接節(jié)點 ………………………………… 116
4.4 本章小結(jié) ………………………………………………………………… 118
第 5 章 復(fù)雜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究 …………………………………………… 120
5.1 大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究概況 ………………………………………… 120
5.1.1 研究思路 ………………………………………………………… 120
5.1.2 研究手段 ………………………………………………………… 120
5.1.3 ANN 在結(jié)構(gòu)抗風(fēng)領(lǐng)域的應(yīng)用 ………………………………… 121
5.1.4 主要研究內(nèi)容 …………………………………………………… 123
5.2 剛性模型風(fēng)洞測壓試驗 ………………………………………………… 124
5.2.1 風(fēng)洞試驗 ………………………………………………………… 124
5.2.2 風(fēng)洞試驗結(jié)果分析 ……………………………………………… 132
5.3 天文館表面風(fēng)壓的 ANN 預(yù)測 ………………………………………… 152
5.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特點及研究意義 ………………………………… 152
5.3.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理 ……………………………………… 153
5.3.3 天文館表面未知測點的平均風(fēng)壓系數(shù)預(yù)測 …………………… 155
5.3.4 未知風(fēng)向角下的平均風(fēng)壓系數(shù)預(yù)測 …………………………… 160
5.3.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果分析 ………………………………………… 162
5.4 數(shù)值模擬研究 …………………………………………………………… 163
5.4.1 流場數(shù)值模擬方法 ……………………………………………… 163
5.4.2 邊界條件設(shè)置及網(wǎng)格劃分 ……………………………………… 164
5.4.3 天文館風(fēng)荷載參數(shù)數(shù)值模擬 …………………………………… 165
5.5 數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗結(jié)果對比分析 …………………………………… 171
5.5.1 CFD 方法得到的結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載分布特點…………………… 171
5.5.2 數(shù)值模擬與試驗結(jié)果對比分析 ………………………………… 174
5.6 本章小結(jié) ………………………………………………………………… 176
參考文獻…………………………………………………………………………………… 177
1.1 復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)發(fā)展概況 …………………………………………………… 1
1.2 上海天文館項目 …………………………………………………………… 3
1.2.1 項目背景 …………………………………………………………… 3
1.2.2 設(shè)計思路及建筑要求 ……………………………………………… 4
1.3 本書主要研究內(nèi)容 ………………………………………………………… 10
1.3.1 結(jié)構(gòu)整體設(shè)計研究 ………………………………………………… 10
1.3.2 結(jié)構(gòu)舒適度的控制技術(shù)研究 ……………………………………… 10
1.3.3 混凝土殼體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)研究 ………………………… 10
1.3.4 節(jié)點構(gòu)造設(shè)計研究 ………………………………………………… 10
1.3.5 結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究 …………………………………………………… 11
第 2 章 復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)技術(shù)研究與工程實踐 ……………………………… 12
2.1 結(jié)構(gòu)整體設(shè)計研究 ………………………………………………………… 12
2.1.1 上部結(jié)構(gòu)體系 ……………………………………………………… 12
2.1.2 主要部位結(jié)構(gòu)布置 ………………………………………………… 14
2.2 結(jié)構(gòu)計算分析 ……………………………………………………………… 20
2.2.1 設(shè)計計算方法 ……………………………………………………… 20
2.2.2 結(jié)構(gòu)控制指標(biāo) ……………………………………………………… 22
2.2.3 結(jié)構(gòu)靜力計算分析結(jié)果 …………………………………………… 22
2.2.4 結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ………………………………………………… 43
2.3 結(jié)構(gòu)舒適度控制技術(shù)研究 ………………………………………………… 50
2.3.1 結(jié)構(gòu)振動控制研究現(xiàn)狀 …………………………………………… 50
2.3.2 TMD 振動控制的研究現(xiàn)狀 ……………………………………… 52
2.3.3 人行荷載的研究現(xiàn)狀 ……………………………………………… 54
2.3.4 人致振動舒適度評價方法 ………………………………………… 56
2.4 天文館結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位舒適度計算 ………………………………………… 63
2.4.1 結(jié)構(gòu)在步行激勵下的響應(yīng) ………………………………………… 64
2.4.2 TMD 參數(shù)設(shè)計 …………………………………………………… 67
2.4.3 設(shè)置 TMD 后的減震效果 ………………………………………… 68
2.5 本章小結(jié) …………………………………………………………………… 69
第 3 章 混凝土殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)研究 …………………………… 71
3.1 混凝土殼體結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用 …………………………………………… 71
3.1.1 混凝土殼體結(jié)構(gòu)的發(fā)展 …………………………………………… 71
3.1.2 鋼筋混凝土殼體結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要障礙 …………………………… 73
3.2 曲面混凝土結(jié)構(gòu)的施工 …………………………………………………… 74
3.2.1 曲面混凝土施工中的難題 ………………………………………… 74
3.2.2 曲面混凝土施工的施工方法 ……………………………………… 74
3.2.3 曲面混凝土施工的分項工程控制 ………………………………… 75
3.3 天文館混凝土殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………… 77
3.3.1 球幕影院區(qū)域結(jié)構(gòu)布置 …………………………………………… 77
3.3.2 球幕影院區(qū)域結(jié)構(gòu)靜力分析 ……………………………………… 78
3.3.3 球體與混凝土殼體節(jié)點連接構(gòu)造 ………………………………… 82
3.3.4 球幕結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性能分析 ……………………………………… 82
3.3.5 多遇地震作用下球幕結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ………………………… 82
3.3.6 罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)抗震性能分析 ……………………………… 85
3.4 天文館混凝土殼體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究 …………………………………… 91
3.4.1 混凝土曲殼結(jié)構(gòu)設(shè)計概況 ………………………………………… 91
3.4.2 工程施工特點和難點 ……………………………………………… 93
3.4.3 殼體結(jié)構(gòu)施工順序 ………………………………………………… 93
3.4.4 殼體施工模板與支撐體系設(shè)計 …………………………………… 94
3.4.5 殼體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施 …………………………………………… 96
3.5 本章小結(jié) …………………………………………………………………… 98
第 4 章 節(jié)點構(gòu)造設(shè)計研究 ……………………………………………… 100
4.1 節(jié)點形式 ………………………………………………………………… 100
4.1.1 根據(jù)施工方法劃分 ……………………………………………… 100
4.1.2 復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)常用節(jié)點形式 …………………………………… 101
4.2 節(jié)點研究方法 …………………………………………………………… 102
4.2.1 試驗研究 ………………………………………………………… 102
4.2.2 數(shù)值模擬 ………………………………………………………… 102
4.2.3 組件法 …………………………………………………………… 103
4.3 節(jié)點設(shè)計研究 …………………………………………………………… 103
4.3.1 球幕影院球體與混凝土殼體連接節(jié)點 ………………………… 103
4.3.2 大懸挑區(qū)域弧形桁架相貫節(jié)點 ………………………………… 106
4.3.3 弧形桁架與混凝土筒體之間連接節(jié)點 ………………………… 112
4.3.4 鋁合金網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)桿件連接節(jié)點 ………………………………… 116
4.4 本章小結(jié) ………………………………………………………………… 118
第 5 章 復(fù)雜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究 …………………………………………… 120
5.1 大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究概況 ………………………………………… 120
5.1.1 研究思路 ………………………………………………………… 120
5.1.2 研究手段 ………………………………………………………… 120
5.1.3 ANN 在結(jié)構(gòu)抗風(fēng)領(lǐng)域的應(yīng)用 ………………………………… 121
5.1.4 主要研究內(nèi)容 …………………………………………………… 123
5.2 剛性模型風(fēng)洞測壓試驗 ………………………………………………… 124
5.2.1 風(fēng)洞試驗 ………………………………………………………… 124
5.2.2 風(fēng)洞試驗結(jié)果分析 ……………………………………………… 132
5.3 天文館表面風(fēng)壓的 ANN 預(yù)測 ………………………………………… 152
5.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特點及研究意義 ………………………………… 152
5.3.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理 ……………………………………… 153
5.3.3 天文館表面未知測點的平均風(fēng)壓系數(shù)預(yù)測 …………………… 155
5.3.4 未知風(fēng)向角下的平均風(fēng)壓系數(shù)預(yù)測 …………………………… 160
5.3.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果分析 ………………………………………… 162
5.4 數(shù)值模擬研究 …………………………………………………………… 163
5.4.1 流場數(shù)值模擬方法 ……………………………………………… 163
5.4.2 邊界條件設(shè)置及網(wǎng)格劃分 ……………………………………… 164
5.4.3 天文館風(fēng)荷載參數(shù)數(shù)值模擬 …………………………………… 165
5.5 數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗結(jié)果對比分析 …………………………………… 171
5.5.1 CFD 方法得到的結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載分布特點…………………… 171
5.5.2 數(shù)值模擬與試驗結(jié)果對比分析 ………………………………… 174
5.6 本章小結(jié) ………………………………………………………………… 176
參考文獻…………………………………………………………………………………… 177
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復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究——以上海天文館為例 作者簡介
賈水鐘，華建集團上海建筑設(shè)計研究院結(jié)構(gòu)專業(yè)總工程師，教授級高工，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，國家注冊投資咨詢工程師，英國結(jié)構(gòu)工程師學(xué)會正會員，上海市空間結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心副主任。兼任上海土木工程理事、工程結(jié)構(gòu)專業(yè)委員會主任、中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會空間結(jié)構(gòu)專業(yè)委員會委員、上海市超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會委員。主持或負責(zé)完成近30余項國家與上海市級重點工程設(shè)計和科研工作，獲得30多項國家與上海市級設(shè)計與科技進步獎項。其中獲得建設(shè)部獎兩項，中國勘察設(shè)計協(xié)會優(yōu)秀設(shè)計獎七項，中國建筑學(xué)會優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計四項，中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會設(shè)計金獎四項，上海市科技進步獎兩項，上海市土木工程科技進步獎三項，上海市優(yōu)秀設(shè)計十項。
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