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拱形钢结构由于其造型优美、受力合理而在建筑及桥梁结构中广泛应用。建筑拱形钢结构所表现出的稳定问题十分突出而且相当复杂,常常是拱结构设计的控制因素。由于拱形结构稳定问题的研究难度极大,其研究成果相对较少,目前远不能指导拱形结构的设计;本课题对实腹式截面拱形钢结构、腹板开洞实腹式截面拱形钢结构、拱形管桁架结构的稳定性进行理论和试验研究,考察各种几何和荷载参数的变化(如跨度、矢跨比、拱轴线曲率变化、截面高度或宽度沿弧长变化、荷载作用形式等)以及各种初始缺陷对拱形钢结构稳定性能的影响,在大挠度弹塑性范围内研究拱形钢结构平面内及平面外失稳机理及其稳定极限承载力、二次分枝失稳机理及失稳荷载,提出可用于拱结构设计的简化计算公式,推动拱形钢结构设计理论的发展,最终形成我国《拱形钢结构技术规程》。 2100433B
批准号 |
50478013 |
项目名称 |
拱形钢结构稳定性能及设计理论研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0804 |
项目负责人 |
郭彦林 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
清华大学 |
研究期限 |
2005-01-01 至 2007-12-31 |
支持经费 |
25(万元) |
1、建筑结构稳定性指的是建筑中的各组成结构之间不容易出现键的断裂。2、建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)...
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钢结构稳定性设计研究
在对钢结构进行设计的时候,确保其设计的稳定性是非常重要的,只有弄清楚了影响钢结构设计稳定性的因素,才能针对这些问题进行实质性的改善,采取有效措施进行技术的改进和理论的完善,才能从根本上确保钢结构设计的稳定性。本文主要对钢结构稳定性设计的相关问题进行了系统化的研究。
钢结构稳定性设计的研究
钢结构具有很强的抗震性,自身重量较轻,在建筑领域的运用十分广泛。但是,钢结构存在很多关于稳定性的问题,如果不能妥善处理,将造成很大的经济损失和人员伤亡。本文对钢结构稳定性设计进行研究,为建筑领域的发展提供建议。
《现代拱形钢结构设计原理与应用》系统地介绍了拱形钢结构设计中涉及的关键问题,包括拱形钢结构的基本类型、受力特点和荷载效应分析、稳定性概念、稳定理论及设计方法、动力特性及抗震性能、特殊形式钢拱的稳定性能以及拱形钢结构的制作、安装和施工分析等,重点介绍了拱形钢结构平面内和平面外稳定理论和设计方法的研究现状及最新研究进展 。
「拱形设计」
Arch Design
一起君今天要分享的是3 个大量运用拱形元素的项目。
拱形元素作为最经典的形体,正被越来越多的运用在设计当中,尤其是在门窗的形状设计上。因此今天这 3 个项目,都集中在门窗上设计拱形形状。
拱形拥有一种和谐、庄严的感觉,而且其弧线的协调往往能带来一种独特的、百看不腻的永恒美感。
01
130 William
130 William 是著名英国设计师 David Adjaye在纽约曼哈顿的第一座高层建筑,是一栋 66 层高的公寓楼。
David Adjaye
这栋公寓外观最大的特征就是那一扇扇拱形窗户,几乎占据了大楼的每一层楼,并且在外墙大量采用了混凝土材料,使得这一栋公寓楼有着非一般的庄严感。
公寓楼的大堂以拱形为中心,运用质感极佳的材料例如大理石和黄铜来进行设计,让人一进入大堂便能被其精致的风格所吸引。
公寓住宅的部分,则充满了各种拱形的门窗,室内的空间充满一种和谐美感。再搭配上舒适的软装陈列,精美而特别的家具,让人充分感觉到舒适。
卫生间大理石材料面板,也有着不同的纹理效果处理,但全都有着非同一般的高级质感。
在镜面和窗户上都运用了拱形设计,让室内设计与建筑设计充满和谐的一致性。
跳高的空间拥有多扇大面积的拱形窗户,不仅让室内空间通透而又层次感,更让采光能力进一步加强。
公寓内的公共设施拥有儿童游戏室、球场、SPA 游泳池中心、健身房、俱乐部甚至私人影院,应有尽有。在拥有强大机能的情况下,也能保证设计美感。
目前这栋公寓楼还在建设当中,预计将设有一至五间卧室的公寓以及双层高的顶层公寓。
02
Tel Aviv Arcades
同样是公寓楼,但由槃达建筑事务所设计的这座位于特拉维夫的公寓楼,却有着完全不同的气质。
从建筑外观上看,这栋楼有着方正的整体,却在立面上有着排列规整的弧线现状,这无疑是方圆结合的大楼。
并且每一层楼上都有绿植的生长,使得整栋楼充满生机。
槃达建筑是出了名的「拱形狂魔」,他们非常喜欢运用拱的元素,让建筑或者室内充满韵律感,也让建筑上下层的阳台产生一种联系。
这栋楼共有 116 米高,它的砖头拱门和露台的设计,都受到了包豪斯建筑学派的影响,并且从特拉维夫旧城区的历史汲取灵感。
整栋楼拥有非常整齐的排列设计,每一层楼外部的阳台既充当遮阳装置,又为每个房间提供了通往户外的通道。拥有园林景观的开放式阳台,实际上是在鼓励居民彼此交流。
室内设计方面以自然、协调的清新风格为主,砖头墙体和大面积拱形门窗的设计,让空间感进一步体现出来,并且配合绿植带给人在园林中生活的感受。
这栋大楼目前已经完成设计方案,并且预计 2019 年开工建设。
平面图
03
SALA Samui Chaweng Beach Resort
SALA 度假村位于泰国的苏梅岛,享有一整个查汶海滩的风景。它由 Onion 设计事务所设计,最大的特点就是充满各种不同拱形的外观和室内风格。
纯白的建筑外观,配合上宽度不一的拱形门窗,还有圆弧形装的天花设计,让一整个度假村显得格外圆润自由。
一些通道采用了木头材料作为墙面的装饰,配合拱门形状的设计,别有一番韵味。
室内设计也以拱形为主,清澈的纯白环境给与空间很强的洁净感,运用低纯度明度高的粉色和黄色,营造出舒适和协调的氛围。
一些房型享有露天的私人泳池,这些露天天顶有着充满直线与弧线交接的设计,在一片蓝天之下显得格外有艺术美感。
客房内卫生间拥有圆形、拱形的开放式门口。
度假村的酒店则是采用了极具热带自然感的设计,运用大量的木材与编织物营造出一个舒适的氛围。
公共游泳池的设计更是在圆弧的美感中将水天合一。
SALA 度假村将拱形设计与光线相结合,创造出独具韵味的风格,充满极简主义的美感,同时有着柔和的曲线,让整个度假村非常适合进行一场安逸的休憩。
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拱形钢结构在大跨建筑结构及桥梁工程中广泛应用。由于曲线轴线及推力结构的特点,其稳定问题十分突出且相当复杂,成为设计的控制因素。特别是其平面外稳定的研究难度大,现有成果远不足以指导工程设计。世界范围内还没有像梁柱直构件那样形成一套完善实用的稳定承载力设计方法,我国《拱形钢结构技术规程》JGJ/T 249-2011在平面外稳定性设计方面有待补充和完善。本项目将通过理论分析与试验研究,从弹性屈曲理论研究到稳定承载力分析,从独立钢拱结构到带支撑的拱形钢结构体系,考察几何轴线形式、拱脚边界、荷载类型及初始缺陷等对其平面外整体稳定、局部稳定及相关稳定性能的影响,揭示其失稳和破坏机理,系统地建立有/无面外支撑钢拱的空间稳定承载力计算、面外支撑的刚度和强度计算、面外支撑布置和结构体系优化的成套设计理论,为在《拱形钢结构技术规程》中补充平面外设计与计算理论提供依据。