一种新型的大跨度杂交网架机库结构研究论文_张文博

摘要：大跨度飞机维修库结构一般采用三边支承一边开口的结构形式，在机库开门处，不能设置柱子等支撑结构，常规的平板网架在这种支承条件下开口处挠度大的问题就会凸显，加大机库跨度将会受到限制，本文提出一种新型的机库结构形式——基于杠杆原理的大跨度杂交网架机库结构。

1概述

随着民航业的高速发展，飞机制造技术进步飞快，飞机向大尺寸发展趋势更加明显，为了适应这些发展趋势，各类机场都需要建设更大空间的飞机维修库。从而使得大跨度空间结构已经成为机库建筑的主流形式。目前网架结构广泛用于机库结构，网架结构的优点如下：

（1）网架结构具有空间三维受力的特点[1]，整体性能好、刚度大且抗震性能好；

（2）应用范围广[2-3]，中小跨度的网架结构可用于工业和民用建筑，大跨度的网架结构适用于中间无柱子等支撑结构的飞机库、公共建筑等；

（3）网格[4-5]尺寸小，建筑高度小，可以更大限度地利用建筑内部空间，不仅可以减轻结构自重，还可获得经济效益；

（4）杆件规格和节点具有单一性，不管是结构设计还是加工和施工时，都提供了很大的方便。

首都机场[6]屋盖主体采用网架结构形式，因跨度太大，结构采用三层网架，网架节点采用焊接空心球节点。新加坡樟宜机场[7]的机库采用斜放正交单层网架结构形式，机库采用三边外墙支撑，机库的支座形式较其他形式特殊，设计时采用钢丝悬挂于附楼上。厦门太古机场机库屋盖[8]结构长度为154m，网架上悬挂总重为1000t的吊车梁和升降平台等设备，为目前国内悬挂最重的机库。由于设计的创新性和布局的合理性，使得此机库单位面积用钢量为目前国内同类型机库中相对最低，并且还使其成为目前国内大跨度网架结构机库设计和施工最快的机库。

基于杠杆原理的大跨度杂交机库网架机库结构的参数化建模是一个较为复杂的过程，网架结构由网架球和杆件组成，通常模型构件数量巨大，即使是一般规模的小网架项目也包含成百上千个网架球和杆件。同时，实际项目中网球的大小和杆件的类型没有规律，所以通过常规的手工建模几乎是难以完成的。在空间网架的结构计算软件中，空间网架模型是自动生成的，同理也可以在SAP2000上采用二次开发的手段，编写自动创建网架的插件来实现。大跨度空间网架结构体系作为一种重要的空间结构体系，被广泛应用于世界各国的建筑工程领域之中。随着机型不断加大，人们对机库净空的要求在不断提高，空间网架结构的跨度也在不断的增大，使得结构耗钢量增多，同时整个工程项目造价也随之增加，这样便要求在工程项目的设计过程中适时引入网架结构的优化设计，以达到降低工程造价的目的。

2 基于杠杆原理的大跨度杂交网架机库参数化建模

参数化设计将全部设计要素作为某个函数的变量，通过设计函数或者算法将相关变 量关联起来，通过输入参数便可自动生成模型的设计方法。参数化设计的主要优势在于通过对模型参数和建模程序的控制来实现三维模型的建立。相比于人工调整模型结构要更加准确有效，更具有逻辑性，突破了传统方法费时费力的局限性，实现了快速自动生成三维模型，大大提升了工作效率。

为了解决机库开口处的挠度大的问题，本文综合考虑了几种形式，最终考虑将机库结构支座内移，将支座处作为杠杆的支点，同时在左右悬挑端设置拉索，将拉索与地面垂直锚固，这样就形成了基于杠杆原理的大跨度杂交网架机库结构。如图1所示。

图1基于杠杆原理的大跨度杂交网架机库结构

3 结论

（1）在空间网架的结构计算软件中，空间网架模型是自动生成的，同理也可以在SAP2000上采用二次开发的手段，编写自动创建网架的插件来实现。

（2）常规的平板网架在这种支承条件下开口处挠度大的问题就会凸显，加大机库跨度将会受到限制，本文提出的新型的机库结构形式。

（3）考虑将机库结构支座内移，将支座处作为杠杆的支点，同时在左右悬挑端设置拉索，将拉索与地面垂直锚固，这样就形成的基于杠杆原理的大跨度杂交网架机库结构改善机库开口处挠度大的问题。

参考文献：

[1] Yeong-Bin，Yang，Chien-Tai，et al.Efects of member buckling and yielding on ultimate strengths of space trusses[J].Engineering Structures，1997，19（2）：179-191.

[2] 张毅刚，薛素铎，杨庆山，等.大跨空间结构[M].北京：机械工业出版社，2005.1：87-102.

[3] 刘锡良.十年来中国网架结构的发展.第六届空间结构学术会议论文集[C].北京地震出版社.1992.

[4] 陈扬骥，徐运源.平板型空间网架抗震分析[J].上海：同济大学学报.1983.

[5] 沈祖炎等.网架与网壳[M].同济大学出版社，1997

[6] 郎丰华.大跨度飞机维修库选型与设计研究[D].北京工业大学，2005.

[7] 丁芸孙.十年来大跨度机库网架结构的应用与发展[A].中国土木工程学会桥梁及结构工程分会空间结构委员会.第六届空间结构学术会议论文集[C].中国土木工程学会桥梁及结构工程分会空间结构委员会：1996：8.

[8] 丁芸孙，朱坊云，刘庚启，等.厦门太古飞机维修基地154m跨机库网架的设计特点[J].空间结构，1996（01）：30-36+62.

论文作者:张文博

论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期

论文发表时间:2020/4/29

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