點式單層網殼采光頂的研究現狀

　　點式單層網殼采光頂的研究與三個領域密切相關—單層網殼結構、建筑玻璃和玻瑞的連接技術。下面首先扼要介紹這三個領域的研究和工程概況。


　　自20世紀60年代以來，單層網殼在國外一直是研究的熱門領域之一。英國、美國、德國、意大利和澳大利亞等國的研究人員對計算方法進行了廣泛而深入的研究，同時他們還做了精細的實驗，以驗證方法的準確性。國內的研究者對該領域的關注要稍晚，但也取得了豐碩的成果。隨著計算機性能的飛速提升和非線性有限元理論的發展，非線性全過程分析的方法成為研究單層網殼工作性能的最為重要的方法。通過研究荷載一位移全過程曲線，不但可以獲得結構的強度、剛度和穩定性能的變化歷程，而且還可以得到結構對初始缺陷的敏感性。


　　屈曲前平衡路徑的求解通常采用牛頓荷載增量法(IncrementalNewton-RaphsonMethod)，該方法通過線性通進和反復迭代使計算收斂:屈曲后平衡路徑的求解則主要采用各種形式的弧長法(ArcLengthMethod)，它使平衡路徑沿弧長約束方程所決定的曲面收斂，解決了由于臨界點處剛度矩陣奇異而導致收斂困難的問題.另外，結點的力學模型、彈塑性大位移分析、優化設計和動力穩定性等也引起了廣泛的研究興趣。


　　自20世紀70年代以來，由于玻璃加工技術的進步和眾多研究者的努力，建筑玻璃的種類不斷增多，力學性能和物理性能大大改進。建筑玻璃已從傳統的建筑構件發展成為現代的結構構件，被大量應用于幕墻和采光頂，為成千上萬的建筑披上了晶瑩的表皮。20世紀70年代初，美國的皮爾金頓公司率先研制并使用了點式連接技術—補丁式裝配體系(PathFitingSystem)和平式裝配體系(PlainFitingSystem)，它使無框的、玲瓏剔透的玻璃結構成為可能，在最大程度上迎合了大眾對采光和審美的要求。在機械師、工程師和建筑師的共同努力下，點式連接技術越來越成熟，應用也越來越廣泛。隨著采光頂的廣泛使用，工程師不斷探索可以更好與玻璃配合的支承結構。平板網架，單層索網、索析架和張弦梁(析架)-"r輕型鋼結構都已成功用于采光頂的支承結構。由于其自身的優點，近年來單層網殼越來越多地被用作采光頂的支承結構，并且玻璃面板和單層網殼的連接越來越傾向于采用點式連接。


　　國外對點式單層網殼采光頂的關注相對較多，研究者對網格形式、玻璃的連接、構造措施和施工方法等提出了一些具體的建議。國內的研究者也在該領域做出了一些貢獻。無論國內外，點式單層網殼采光頂還都是一個很新的領域，對它的研究遠不夠深入和成熟。


　　另外，雖然建筑師和工程師越來越熱衷于把單層網殼用于點式采光頂的支承結構，但是他們的初衷往往只是希望形式優美的單層網殼和透明的玻璃相輔相成，從而創造出一種更優美和更富表現力的結構形式，而在結構設計時玻璃面板和單層網殼一般是各自獨立進行的。因此，點式單層網殼采光頂的許多特殊問題沒有得到揭示和解決。

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