大跨空間鋼結構

大跨空間及鋼結構的進展與工程應用2012.7.30主要內容1、概述2、雜交結構及整體張拉結構體系（1）索穹頂結構（2）弦支穹頂結構（3）張弦梁或張弦桁架結構（4）懸吊索系結構或斜拉結構（5）車輻結構3、鋼管結構4、樹枝結構5、玻璃結構及其支撐體系6、拱形鋼結構7、高層鋼結構新型抗側力體系（1）鋼板剪力墻的構成特點（2）鋼板墻的工程應用及在地震中的表現(xiàn)（3）防屈曲耗能鋼板墻8、防屈曲耗能支撐9、新型構件及鑄鋼節(jié)點（1）梭形格構式受壓構件（2）腹板開洞鋼梁及拱（3）鑄鋼節(jié)點10、國內大型鋼結構工程及其結構形式一、概述1、大跨建筑的概念1）大跨的界定國家標準《鋼結構設計規(guī)范》、《網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)程》將60m以上定義為大跨度結構2）大跨結構的特點（2）剛度好，抗震性能好。（1）自重輕，經(jīng)濟性好。（3）便于工業(yè)化生產(chǎn)。（4）形式多樣化，造型美觀。（5）建筑、結構和使用功能的統(tǒng)一。一、概述2、空間結構的概念3、空間結構的分類所謂空間結構是指結構形體呈現(xiàn)三維狀態(tài)、荷載作用下具有三維受力特性的結構體系。（1）剛性空間結構（2）柔性空間結構（3）雜交結構體系1）按空間結構的受力特點來劃分平板網(wǎng)架結構空間網(wǎng)殼圓屋頂一、概述2）按單元劃分將組成空間結構的基本單元歸納為五種，即板殼單元、梁單元、桿單元、索單元和膜單元。見圖表1。單元形式結構形式板殼單元薄殼結構折板結構波紋拱結構帶肋薄殼帶肋折板懸掛薄殼梁單元單層網(wǎng)殼空腹網(wǎng)架空腹網(wǎng)殼樹狀結構組合網(wǎng)殼空腹夾層板局部雙層網(wǎng)殼張弦梁結構拱支網(wǎng)殼桿單元網(wǎng)架結構雙層網(wǎng)殼立體桁架張弦立體桁架斜拉網(wǎng)架拉索預應力網(wǎng)架組合網(wǎng)架索單元懸索結構索網(wǎng)結構拉索網(wǎng)架索桁結構懸索-桁架結構張拉整體結構索穹頂結構膜單元氣承式膜結構氣肋式膜結構骨架支承膜結構張拉膜結構一、概述4、空間鋼結構的發(fā)展各種類型的大跨空間鋼結構在美、日、歐等發(fā)達國家發(fā)展較快。建筑物的跨度和規(guī)模越來越大，跨度超過150m以上的超大規(guī)模建筑已非個別；結構形式豐富多彩，采用許多新材料和新技術，發(fā)展了許多新的空間結構形式。加拿大卡可里加體育館福岡體育館一、概述4、空間鋼結構構的發(fā)展我國的空間鋼鋼結構的基礎礎比較薄弱，，中國第一批批具有現(xiàn)代意意義的網(wǎng)殼是是在50和60年代建造的，，但數(shù)量不多多。到80～90年代大、中、、小跨度的網(wǎng)網(wǎng)架幾乎已經(jīng)經(jīng)遍及各地。。隨著國家經(jīng)經(jīng)濟實力的增增強和社會發(fā)發(fā)展的需要，，大跨工業(yè)廠廠房、候機大大廳、會展中中心、劇院、、體育場館等等大型工業(yè)、、公共建筑不不斷涌現(xiàn)，空空間鋼結構得得到了前所未未有的飛速發(fā)發(fā)展，并且獲獲得了廣泛的的應用。表2列出了一些具具有代表性的的大跨空間鋼鋼結構工程項項目。結構類型工程項目平面尺寸（m×m）結構特征平板網(wǎng)架沈陽博覽中心室內足球場144×204兩向正交正放網(wǎng)架三層網(wǎng)架首都機場四機位機庫2-153×90三邊支承一邊開口江南造船廠西區(qū)焊裝車間60×108+60×144上層2臺100t,下層4臺20t柱面網(wǎng)殼河南鴨口電廠干棚108×90螺栓球節(jié)點三芯圓柱面雙層網(wǎng)殼球網(wǎng)殼漳州后石電廠D=122.6m五座單層網(wǎng)殼上海科技域66.9×50.9鋁合金橢圓網(wǎng)殼北京九華海洋巨蛋180×320高56.6m國家大劇院212×143(約)高45m(約)鋼材,6500t(約)斜拉網(wǎng)殼杭州黃龍體育中心體育場2-244×50×3兩雙肢塔柱高85m,每肢9索與內環(huán)相連管桁架深圳候機場機樓（二期）懸挑50m135×174柱網(wǎng)18×54廣州體育館主館160×110160m跨、徑向78榀幅射桁架,預應力拉索1364根張弦梁上海浦東機場49.9+82.6+44.4+54.3上弦三根平行方管下弦高強冷拔鍍鋅鋼絲束張弦桁架廣州會展中心L=126.5m間距15m弓形支架烏魯木器廠齊游泳館L=80m64榀徑向空間桁架,4道環(huán)向空間桁架,57個傘狀膜結構上海八萬人體育場288.4×274.4拉索膜結構上?？萍拣^漳州后石電廠廠杭州黃龍體育育中心體育場場廣州體育館主主館烏魯木齊石化化總廠游泳館館上海八萬人體體育場上海浦東機場場深圳候機場機機樓（二期期）二、雜交結結構及整體張張拉結構體系系雜交結構“雜交”空間結結構(HSS———HybridSpaceStructures)相對說來是一一個比較新的的名詞,它是指不同類類型結構的組組合而形成的的一種新的結結構體系,以別于采用不不同材料而組組成的“組合合”結構(例如鋼-砼組合網(wǎng)架)。雜交結構在在1986年的日本大阪阪國際會議上上曾是一個熱熱門話題。它它的最大優(yōu)點點是:綜合利用各種種不同結構在在性能、綜合合經(jīng)濟指標等等方面的優(yōu)勢勢;豐富建筑造型型,有效利用建筑筑空間;改善總體力學學性能等。從從美國耶魯大大學冰球館到到我國江西省省體育館、北北京朝陽體育育館、國家奧奧林匹克體育育中心綜合體體育館等,直至1992年落成的美國國96年亞特蘭大百百年奧運會喬喬治亞索穹頂頂——世界上最大的的體育館屋蓋蓋結構。這些些HSS的中外建筑,造型優(yōu)美、氣氣勢磅礴,給人留下深刻刻的印象,隨著經(jīng)濟的發(fā)發(fā)展,造價已不再作作為結構形式式的唯一取舍舍標準,這種HSS融建筑的技術術與藝術于一一體的結構形形式將越來越越得到人們的的青睞。二、雜交結結構及整體張張拉結構體系系1、索穹頂結構構索穹頂是一種種新型的索桿桿結構，預應應力拉索支撐撐在圓形剛性性周邊構件上上，并以膜材材作為屋面。。1）索穹頂結構構的概念二、雜交結結構及整體張張拉結構體系系1、索穹頂結構構1954年，由Snelson（斯內爾森））和建筑大師師Fuller（富勒）最先先提出張力集集成結構體系系的構思；1962年，F(xiàn)uller獲得“張拉整整體結構”專專利。1）索穹頂結構構的產(chǎn)生美國工程師Geiger（蓋格）對實實現(xiàn)這種結構構思想做出了了極大的貢獻獻，他借鑒張張拉集成思想想并作了實質質性的推廣和和發(fā)展，于1986年開發(fā)出一種種實用的大跨跨度空間結構構體系——索穹頂，其實實質是用一個個周邊受壓環(huán)環(huán)梁來平衡張張拉體系。漢城奧運會體體操館太陽海岸穹頂頂索穹頂結構由由放射性脊索索、斜索和環(huán)環(huán)索組成的連連續(xù)張力索網(wǎng)網(wǎng)和不連續(xù)受受壓桿，以及及中央拉環(huán)、、周邊壓力環(huán)環(huán)構成了Geiger型穹頂?shù)幕颈倔w系(圖10.1)。這種結結構由由連續(xù)續(xù)拉索索和不不連續(xù)續(xù)的受受壓立立柱構構成,并由預預應力力提供供剛度度且與與外環(huán)環(huán)梁一一起組組成自自平衡衡結構構。荷荷載均均從中中央的的張力力環(huán),通過一一系列列的脊脊索、、張力力索和和斜索索傳遞遞至周周邊的的壓力力環(huán)。。該體體系具具有結結構簡簡單,施工容容易,且對施施工誤誤差不不敏感感等優(yōu)優(yōu)點。。但由由于其其幾何何形狀狀類似似平面面桁架架,體系平平面剛剛度較較小,且該體體系內內部存存在機機構,當荷載載達到到一定定程度度時,結構會會出現(xiàn)現(xiàn)分枝枝點失失穩(wěn)。。所以以蓋格格體系系索穹穹頂結結構一一般適適用于于均布布荷載載作用用下的的圓形形平面面屋蓋蓋結構構。1-徑向拉拉索;2-內拉環(huán)環(huán);3-拉索環(huán)環(huán);4-外壓環(huán)環(huán);5-豎向壓壓桿蓋格體體系結結構形形式Levy和Jing改變了了Geiger型索穹穹頂脊脊索的的布置置方法法，變變放射射狀的的脊索索為三三角化化聯(lián)方方型布布置的的脊索索，增增強了了結構構穩(wěn)定定性，，減小小了脊脊索所所需的的預張張力值值，而而且豐豐富了了結構構的平平面體體型，，同時時取消消了在在薄膜膜鋪設設中起起穩(wěn)定定作用用的谷谷索。。1-高壓外外環(huán)梁梁;2-環(huán)拉索索;3-斜拉索索;4-立柱;5-中央桁桁架利維體體系結結構形形式利維體體系與與蓋格格體系系的主主要區(qū)區(qū)別在在于脊脊索和和斜索索的布布置。。蓋格格體系系的脊脊索、、斜索索和立立柱均均在同同一平平面內內,每個節(jié)節(jié)點上上僅有有一根根斜索索相連連,脊索沿沿徑向向布置置,斜索、、立柱柱與其其相應應的脊脊索構構成一一豎向向平面面三角角形;利維體體系的的脊索索、斜斜索和和立柱柱不在在同一一平面面內,而是構構成立立體桁桁架。。每個個立柱柱頂?shù)牡墓?jié)點點上有有2根斜索索與相相鄰內內環(huán)立立柱底底的節(jié)節(jié)點相相連,每個節(jié)節(jié)點有有4根脊索索,脊索網(wǎng)網(wǎng)的平平面投投影為為四邊邊形或或三角角形。。Levy索穹頂頂?shù)恼w空空間作作用與與Geriger索穹頂頂相比比明顯顯加強強，提提高了了在不不對稱稱荷載載或局局部荷荷載作作用下下的剛剛度和和穩(wěn)定定性，，但脊脊索出出現(xiàn)了了網(wǎng)格格劃分分不均均的問問題。。佐治亞亞穹頂屋屋頂平平面與與結構構系統(tǒng)統(tǒng)斷面面利雅德德大學學體育育館可可開合合式索索穹頂頂繼亞特特蘭大大索穹穹頂之之后,利維等等人設設計并并建成成了位位于沙沙特阿阿拉伯伯的利利雅德德大學學體育育館,該體育育館為為可開開合式式的索索穹頂頂結構構。其其與眾眾不同同之處處是采采用立立體桁桁架作作外壓壓力環(huán)環(huán),從而進進一步步展示示了索索穹頂頂結構構的應應用前前景。。圖6a為索穹穹頂?shù)牡娜熬?圖6b和圖6c分別為為其閉閉合狀狀態(tài)和和開啟啟位置置的平平、剖剖面圖圖。開合式式索穹穹頂:二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系1、索穹穹頂結結構3）索穹穹頂結結構的的特點點從經(jīng)濟濟方面面來看看，索索穹頂頂耗材材少、、施工工簡單單，且且平均均造價價不會會隨結結構跨跨度的的增加加而明明顯增增大，，從而而使得得索穹穹頂結結構具具有很很好的的經(jīng)濟濟性。。從建筑筑觀點點來看看，索索穹頂頂構造造輕盈盈、造造型別別致、、色彩彩明快快。從結構構的觀觀點來來看，，這種種結構構形式式較其其他結結構更更為合合理。。二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系1、索穹穹頂結結構4）索穹穹頂結結構的的應用用北京建建工院院撐起起國內內首個個索穹穹頂二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系1、索穹穹頂結結構5）索穹穹頂結結構的的問題題從已有有的工工程實實踐看看，Geiger式的索索穹頂頂結構構得到到了廣廣泛的的應用用，如如亞特特蘭大大Georgia索穹頂頂，它它具有有以下下優(yōu)點點。一一是絕絕大部部分受受力構構件可可設計計成受受拉的的索，，截面面受力力均勻勻，可可充分分發(fā)揮揮鋼索索的高高強度度性能能。同同時，，自重重可大大大減減輕。。其二二，受受拉構構件是是最穩(wěn)穩(wěn)定的的，無無失穩(wěn)穩(wěn)問題題?？煽刹豢伎紤]彎彎矩、、扭矩矩和剪剪力的的問題題。因因此可可以利利用較較少的的材料料跨越越和覆覆蓋很很大的的空間間。其其三，，因壓壓桿數(shù)數(shù)量少少、長長度短短，截截面選選用時時也容容易滿滿足其其穩(wěn)定定性條條件。。其四四，改改變結結構剛剛度可可通過過調節(jié)節(jié)預應應力來來實現(xiàn)現(xiàn)，而而不必必改變變構件件的幾幾何尺尺寸。。但是是，任任何事事物都都具有有它的的兩面面性，，索穹穹頂結結構在在擁有有以上上優(yōu)點點的同同時，，也存存在以以下缺缺點。。其一一，計計算分分析難難度較較高。。其二二，預預應力力施加加難度度高，，成型型過程程不易易控制制，施施工難難度高高。其其三，，預應應力損損失影影響嚴嚴重。。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構1）弦支穹穹頂結構構的概念念弦支穹頂頂結構是是將張拉拉整體、、索穹頂頂?shù)热嵝孕越Y構的的概念和和單層網(wǎng)網(wǎng)殼相結結合而形形成的一一種新型型的空間間結構體體系。是是由連續(xù)續(xù)受拉構構件(索或鋼拉拉桿)和獨立受受壓桿件件(撐桿)共同支承承上部受受壓結構構(或構件)而形成的的結構形形式。弦支結構構的概念念結構本本質是用用撐桿連連接上部部受壓彎彎構件和和下部受受拉構件件，通過過在受拉拉構件上上施加預預應力，，使上部部結構產(chǎn)產(chǎn)生反撓撓度，從從而減小小荷載作作用下的的最終撓撓度，改改善上部部構件的的受力形形式;并且通過過調整受受拉構件件的預應應力，減減小結構構對支座座產(chǎn)生的的水平推推力，使使之成為為自平衡衡體系。。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構弦支穹頂頂結構體體系圖二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構2）弦支穹穹頂結構構的產(chǎn)生生索穹頂結結構體系系，這種種結構是是目前最最合理、、最輕型型的大跨跨度結構構體系，，具有構構思簡單單、形式式簡捷、、結構性性能優(yōu)越越等特點點，最具具代表性性的例子子是GeogiaDome，其跨度度超過200m，用鋼量量卻不足足30kg/m2。但是索索穹頂結結構必須須借助預預應力產(chǎn)產(chǎn)生剛度度，形成成穩(wěn)定承承重結構構體系，，而且必必須在周周邊支座座設置強強大的受受壓環(huán)梁梁以平衡衡拉索預預應力。。另外索索的高預預應力極極大影響響了非索索結構構構件，其其費用昂昂貴且施施工制作作難度較較大，影影響了該該結構的的推廣使使用，并并且由于于專利技技術保護護，目前前世界上上的索穹穹頂工程程都是由由美國工工程師設設計和指指導施工工的。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構2）弦支穹穹頂結構構的產(chǎn)生生那么如何何能夠更更好地利利用索穹穹頂結構構的優(yōu)點點，同時時又避免免它的不不足之處處呢?日本的M．Kawaguchi教授于1993年提出了了弦支穹穹頂?shù)母鸥拍睿撛擉w系由由單層網(wǎng)網(wǎng)殼、撐撐桿及預預應力索索組成，，如圖10.3所示。顯顯而易見見，弦支支穹頂是是將索穹穹頂?shù)纳仙喜坷魉魅坎刹捎脛傂孕詷嫾鴺嫵梢灰粏螌泳W(wǎng)網(wǎng)殼，同同時保持持其他構構件形式式不變的的一種新新型的混混合空間間結構體體系。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構2）弦支穹穹頂結構構的產(chǎn)生生二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構3）弦支穹穹頂結構構的特點點弦支穹頂頂結構作作為一種種剛柔相相濟的新新型復合合結構體體系，完完美地融融合了單單層網(wǎng)殼殼和索穹穹頂結構構的優(yōu)點點，一方方面在單單層網(wǎng)殼殼結構的的下部引引入張拉拉整體部部分，改改善了單單層網(wǎng)殼殼的穩(wěn)定定性，另另一方面面由于使使用單層層網(wǎng)殼結結構代替替了索穹穹頂?shù)纳仙喜克飨迪?，大大大降低了了結構的的設計分分析難度度和施工工難度，，因此弦弦支穹頂頂自1993提出以來來，已在在國內外外十余項項大型工工程中得得到了應應用，初初步顯示示了它的的應用前前景。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構4）弦支穹穹頂結構構的應用用M．Kawaguchi教授發(fā)明明了弦支支穹頂結結構體系系以后，，于1994年將這種種結構體體系應用用于日本本東京Hikarigaoka穹頂和Fureai穹頂，并并對后者者進行了了足尺試試驗，為為今后的的工程應應用奠定定了良好好的開端端。我國國在弦支支穹頂也也進行了了一些工工程實踐踐，近十十余年間間，弦支支穹頂結結構已在在國內外外近二十十項大型型工程中中得到了了應用。。如昆明明柏聯(lián)廣廣場采光光中庭，，采用橢橢球型的的弦支穹穹頂結構構體系的的鞍山羽羽毛球館館，天津津開發(fā)區(qū)區(qū)商務中中心大堂堂弦支穹穹頂。正正在建設設的武漢漢體育館館，是目目前我國國跨度最最大的弦弦支穹頂頂結構。。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構光丘穹頂頂外景施工中的的光丘穹穹頂二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構聚會穹頂頂外景聚會穹頂頂內景二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構※昆明柏聯(lián)聯(lián)廣場中中庭采光光頂圖昆昆明柏聯(lián)聯(lián)廣場采采光彎頂頂拉索結結構二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構※天津港保保稅區(qū)商商務交流流中心大大堂屋蓋蓋天津保稅稅區(qū)中心心弦支穹穹頂屋蓋蓋二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構※天津博物物館圖天津博物物館貴賓賓廳弦支支穹頂結結構二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構※濟南奧體體中心體體育館圖濟南南體育館館弦支穹穹頂結構構二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構※北京工業(yè)業(yè)大學體體育館圖北京京工業(yè)大大學體育育館弦支支穹頂結結構二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系2、弦支穹穹頂結構構①弦支穹頂頂結構溫溫度效應應研究②弦支穹頂頂結構節(jié)節(jié)點設計計研究③弦支穹頂頂索滑移移模擬研研究④超大跨度度弦支穹穹頂結構構的設計計研究5）弦支穹穹頂結構構的問題題⑤弦支穹穹頂結構構索力的的測試及及其補償償技術研研究二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系3、張弦梁梁或張弦弦桁架結結構1）張弦梁梁或張弦弦桁架結結構的概概念張弦梁結結構(BeamStringStructure，簡稱BSS)的概念由由日本大大學M．Saitoh教授在20世紀80年代初首首先提出出，給出出的定義義是“用用撐桿連連接抗彎彎受壓構構件和抗抗拉構件件而形成成的自平平衡體系系”。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系3、張弦梁梁或張弦弦桁架結結構2）張弦梁梁結構的的受力機機理通過在下下弦拉索索中施加加預應力力使上弦弦壓彎構構件產(chǎn)生生反撓度度，結構構在荷載載作用下下的最終終撓度得得以減少少，而撐撐桿對上上弦的壓壓彎構件件提供彈彈性支撐撐，改善善結構的的受力性性能。二、雜雜交結構構及整體體張拉結結構體系系3、張弦弦梁或或張弦弦桁架架結構構3）張弦弦梁結結構的的特點點張弦梁梁結構構中索索內施施加的的預應應力可可以控控制剛剛性構構件的的彎矩矩大小小和分分布。。同時，，調整整撐桿桿沿跨跨度方方向的的布置置，還還可以以控制制梁沿沿跨度度方向向內力力的變變化，，使各各個截截面受受力趨趨于均均勻。。而且且由于于剛性性構件件與繃繃緊的的索連連在一一起，，限制制了整整體失失穩(wěn)，，構件件強度度可得得到充充分利利用。。二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系3、張弦弦梁或或張弦弦桁架架結構構3）張弦弦梁結結構的的特點點梁的內內力變變化二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系3、張弦弦梁或或張弦弦桁架架結構構4）張弦弦梁結結構的的應用用由于綜綜合應應用了了剛性性構件件抗彎彎剛度度高和和柔性性構件件抗拉拉強度度高的的優(yōu)點點，張張弦梁梁結構構可以以做到到結構構自重重相對對較輕輕，體體系的的剛度度和形形狀穩(wěn)穩(wěn)定性性相對對較大大，因因而可可以跨跨越很很大的的空間間。天城穹穹頂二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系3、張弦弦梁或或張弦弦桁架架結構構4）張弦弦梁結結構的的應用用浦東國國際機機場的的張弦弦梁結結構二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系3、張弦弦梁或或張弦弦桁架架結構構4）張弦弦梁結結構的的應用用廣州國國際會會展中中心張弦桁桁架結結構二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系3、張弦弦梁或或張弦弦桁架架結構構5）張弦弦梁結結構的的問題題張弦梁梁結構構或張張弦桁桁架結結構是是自平平衡結結構體體系，，設計計的核核心問問題是是根據(jù)據(jù)其承承受的的重力力荷載載計算算出最最小預預應力力，并并根據(jù)據(jù)反向向荷載載(如風載載)校核預預應力力的合合理取取值，，即張張弦梁梁和桁桁架在在各種種荷載載工況況作用用下，，其預預應力力拉索索不失失效。。對于于張弦弦梁(或桁架架)結構的的穩(wěn)定定性計計算，，只要要能保保證梁梁(或桁架架)不發(fā)生生平面面外失失穩(wěn)，，則整整個張張弦梁梁結構構不會會有面面外失失穩(wěn)的的可能能性，，除非非梁(或桁架架)是下凹凹梁(或桁架架)。如果果梁或或桁架架的平平面外外穩(wěn)定定性不不能保保證，，最有有效的的措施施是增增設平平面外外支撐撐。二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系4、懸吊吊索系系結構構或斜斜拉結結構1）懸吊吊索系系結構構或斜斜拉結結構的的概念念懸吊索索系結結構是是以懸懸吊在在支座座或豎豎直塔塔架上上的懸懸索作作為承承重構構件的的一種種結構構形式式，其其主要要由主主索、、穩(wěn)定定索、、塔架架和懸懸掛體體組成成。主主索和和穩(wěn)定定索固固定于于支座座或周周圍塔塔架上上。主主索作作為承承載索索用來來承擔擔結構構自重重和外外荷載載作用用；穩(wěn)穩(wěn)定索索通過過施加加一定定的預預應力力用來來提高高結構構體系系的整整體剛剛度；；懸掛掛體可可以為為單質質點質質量塊塊，也也可以以為具具有特特定用用途的的一定定尺度度和剛剛度的的懸掛掛結構構。懸吊索索系結結構二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系4、懸吊吊索系系結構構或斜斜拉結結構1）懸吊吊索系系結構構或斜斜拉結結構的的概念念斜拉結結構則則是通通過斜斜拉索索給剛剛性構構件（（結構構）提提供一一個或或多個個彈性性支承承點，，減小小剛性性構件件（結結構））受力力的跨跨度，，拉索索另一一端則則固定定于塔塔柱或或者其其他剛剛體上上，如如斜拉拉桁架架結構構和斜斜拉橋橋等斜拉結結構二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系4、懸吊吊索系系結構構或斜斜拉結結構圖10.8北京曲曲棍球球館二、雜雜交交結構構及整整體張張拉結結構體體系4、懸吊吊索系系結構構或斜斜拉結結構圖懸吊索索系結結構二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系4、懸吊索系系結構或斜斜拉結構悉尼會展中中心二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系4、懸吊索系系結構或斜斜拉結構2）懸吊索系系結構或斜斜拉結構的的特點懸吊索系結結構通過對對穩(wěn)定索施施加一定的的預應力作作用，可以以提高結構構體系的整整體剛度。。若無穩(wěn)定定索或穩(wěn)定定索中無預預應力作用用，當懸掛掛質量比較較小時整個個結構體系系是不穩(wěn)定定的。在大大跨度懸吊吊索系結構構體系中，，這個問題題變得尤為為突出，因因此，穩(wěn)定定索及其施施加的預應應力作用對對整個結構構體系非常常重要。二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系4、懸吊索系系結構或斜斜拉結構3）懸吊索系系結構或斜斜拉結構的的應用常見的斜拉拉結構有斜斜拉鋼梁（（拱）、斜斜拉懸挑桁桁架、斜拉拉網(wǎng)架（殼殼）等，可可用單桅桿桿或成對桅桅桿。1990年建成的國國家奧體中中心游泳館館通過70米高的塔斜斜拉117米跨度的箱箱梁是斜拉拉結構在我我國最早的的應用。1993年建成的新新加坡港務務局(PSA)倉庫斜拉網(wǎng)網(wǎng)架（120米×90米）是我國國成功建設設的項目。。近年來，，斜拉結構構有了較多多的應用，，譬如，浙浙江黃龍體體育中心、、新疆體育育館、長春春經(jīng)濟技術術開發(fā)區(qū)體體育場等工工程均是典典型的應用用形式。二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系4、懸吊索系系結構或斜斜拉結構美國的Arecibo望遠鏡的饋饋源支撐結結構體系懸吊結構-Arecito望遠鏡二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系4、懸吊索系系結構或斜斜拉結構4）懸吊索系系結構或斜斜拉結構的的問題確定斜拉索索系中的預預應力水平平是斜拉索索系結構設設計的關鍵鍵問題，主主要包括兩兩項內容，，其一是確確定各拉索索之間預應應力水平的的比值，該該比值視結結構形式不不同而不同同，主要考考慮結構或或主要受力力單元的受受力平衡及及其合理性性。其二是是確定預應應力的幅值值，該值主主要由結構構的剛度要要求決定。。二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系1）車輻結構構的概念5、車輻結構構車輻結構是是一種新穎穎的索拱雜雜交結構，，在自行車車車輪中，，當輪軸處處受到豎向向荷載作用用時，荷載載通過受拉拉輻條傳遞遞至輪箍，，輪箍便發(fā)發(fā)生變形，，如圖1和圖2所示。部分分輻條因縮縮短而卸載載，如圖中中虛線所示示；其余輻輻條受拉伸伸長，如圖圖中實線所所示。線條條越粗表示示拉力越大大。受拉的的輻條抵抗抗輪箍的繼繼續(xù)變形，，提高了輪輪箍的剛度度，稱為車車輻受力原原理。二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系1）車輻結構構的概念5、車輻結構構圖1、2車輻受力原原理示意圖圖二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系1）車輻結構構的概念5、車輻結構構將車輻受力力原理引入入到拱結構構中，即按按車輻式布布置拉索系系，形成一一種索－拱拱雜交結構構，稱為車車輻結構，，如圖3所示。目前前，索－拱拱雜交結構構中研究和和應用較多多的是斜拉拉索－拱結結構。與純純拱結構相相比，車輻輻結構的剛剛度顯著提提高，穩(wěn)定定性明顯改改善，而且且拱腳的水水平推力變變得可以調調節(jié)。圖3車輻結構二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系2）車輻結構構的應用5、車輻結構構車輻結構形形式早在20世紀五六十十年代在前前蘇聯(lián)作為為一種索拱拱體系提出出，但直到到1989年完成的漢漢堡歷史博博物館庭院院的玻璃屋屋頂(如圖4所示)中才得到應應用。二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系5、車輻結構構圖4漢堡歷史博博物館二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系5、車輻結構構圖倫敦航空眼眼（D=135m）二、雜交交結構及整整體張拉結結構體系3）車輻結構構的問題5、車輻結構構車輻結構設設計中一個個重要的問問題是其選選型問題。。除了純拱拱設計中包包含的拱的的跨度、矢矢跨比、軸軸線形式和和截面形式式等，還包包括拉索的的數(shù)量、索索盤位置、、輻射形式式等。車輻結構設設計的核心心問題是其其穩(wěn)定性的的計算，涉涉及到穩(wěn)定定承載力的的確定及剛剛度的控制制要求。通通過非線性性設計可以以很好的解解決這一問問題，關于于它們性能能研究和設設計理論，，可參見清清華大學的的研究成果果。三、鋼管結結構1、鋼鋼管管結結構構的的概概念念近20年來來，，鋼鋼管管結結構構在在國國內內外外得得到到了了迅迅猛猛發(fā)發(fā)展展，，在在現(xiàn)現(xiàn)代代工工業(yè)業(yè)廠廠房房、、倉倉庫庫、、體體育育館館、、展展覽覽館館、、會會場場、、航航站站樓樓、、車車站站及及辦辦公公樓樓、、賓賓館館等等建建筑筑物物中中得得到到廣廣泛泛應應用用。。由由于于它它的的良良好好性性能能，，在在國國內內外外應應用用較較多多且且越越來來越越廣廣泛泛，，見見圖圖10.16至圖圖10.18。圖10.16廣州州新新白白云云機機場場航航站站樓樓圖10.17南京京站站新新建建無無站站臺臺柱柱雨雨棚棚三、、鋼鋼管管結結構構1、鋼鋼管管結結構構的的概概念念廣州州市市新新中中軸軸線線電電視視塔塔日日本本大大阪阪機機場場航航站站樓樓圖10.18鋼管管結結構構三、、鋼鋼管管結結構構1、鋼鋼管管結結構構的的概概念念目前前工工程程中中使使用用的的鋼鋼管管結結構構可可按按截截面面形形狀狀、、結結構構形形式式和和制制作作方方法法進進行行分分類類。。按截截面面形形式式，，鋼鋼管管結結構構可可分分為為圓圓管管結結構構（（CHS）、、方方（（矩矩））形形管管結結構構（（RHS）和和其其他他形形狀狀三三類類。。由由于于在在外外表表和和受受力力性性能能方方面面的的優(yōu)優(yōu)越越性性，，圓圓管管結結構構和和方方管管結結構構的的應應用用最最廣廣。。按結結構構形形式式來來分分，，鋼鋼管管結結構構可可分分為為網(wǎng)網(wǎng)架架（（網(wǎng)網(wǎng)殼殼））、、桁桁架架、、框框架架和和鋼鋼管管混混凝凝土土結結構構四四種種。。鋼鋼管管結結構構形形式式是是指指采采用用圓管管和方管管作構構件件，，管管與與管管之之間間通通過過相相貫貫焊焊接接連連接接的的形形式式。。按制制作作方方法法來來分分，，鋼鋼管管結結構構可可分分為為熱熱軋軋鋼鋼管管結結構構、、冷冷軋軋鋼鋼管管結結構構、、焊焊接接鋼鋼管管結結構構三三種種。。熱熱軋軋鋼鋼管管壁壁厚厚較較厚厚、、制制作作成成本本高高，，冷冷軋軋鋼鋼管管壁壁厚厚相相對對較較薄薄。。三、、鋼鋼管管結結構構2、鋼鋼管管結結構構的的特特點點一、、相相比比于于普普通通開開口口截截面面形形式式的的型型鋼鋼而而言言，，圓圓管管和和方方（（矩矩））形形截截面面具具有有表表面面平平整整、、無無死死角角和和外外表表面面積積小小等等特特點點，，這這樣樣有有利利于于節(jié)節(jié)省省防防腐腐和和防防火火涂涂料料，，便便于于除除塵塵。。二、、鋼鋼管管截截面面的的風風阻阻力力系系數(shù)數(shù)小小，，應應用用于于暴暴露露在在流流體體（（如如風風、、水水流流））中中時時有有著著顯顯著著的的優(yōu)優(yōu)點點。。三、、鋼鋼管管結結構構的的內內部部空空間間可可利利用用。。例例如如填填充充混混凝凝土土（（鋼鋼管管混混凝凝土土結結構構）），，不不僅僅能能提提高高構構件件的的承承載載力力，，而而且且還還能能延延長長構構件件的的耐耐火火極極限限（（平平均均可可達達2小時時））；；管管內內注注水水，，可可利利用用內內部部水水循循環(huán)環(huán)進進行行防防火火。。四、、管管內內能能夠夠傳傳輸輸液液體體，，目目前前已已根根據(jù)據(jù)該該特特點點開開發(fā)發(fā)了了輸輸油油管管橋橋、、排排雨雨水水管管等等。。五、、管管內內還還可可以以放放預預應應力力索索，，施施加加體體內內預預應應力力三、、鋼鋼管管結結構構3、鋼鋼管管結結構構的的應應用用鋼管管結結構構中中的的管管桁桁架架結結構構以以它它獨獨特特的的優(yōu)優(yōu)勢勢受受到到人人們們的的青青睞睞。。在在體體育育館館、、航航站站樓樓、、會會展展中中心心，，娛娛樂樂中中心心等等大大跨跨度度設設施施中中得得到到了了廣廣泛泛的的應應用用。。管桁架，是指指用圓桿件在在端部相互連連接而組成的的格子式結構構。管桁架，是指指用圓桿件在在端部相互連連接而組成的的格子式結構構。桁架是指由桿桿件在端部相相互連接而組組成的格子式式結構，管桁桁架即是指結結構中的桿件件均為圓管桿桿件。三、鋼管結構構3、鋼管結構的的應用三明市體育場場館三、鋼管結構構4、鋼管結構的的問題管節(jié)點設計在在管結構設計計中占有非常常重要的地位位，它包括管管節(jié)點局部應應力應變分析析、失效機制制研究、彈塑塑性分析、設設計參數(shù)研究究、作用荷載載和支管約束束的影響、疲疲勞壽命等非非常廣泛的課課題。管桁架的穩(wěn)定定性計算也是是管結構設計計中的核心內內容，包括單單根構件的穩(wěn)穩(wěn)定性計算和和整體結構平平面外的穩(wěn)定定性計算，特特別對于大跨跨度的管桁架架結構或管桁桁架拱形結構構，其平面外外整體穩(wěn)定性性的計算不可可忽視。四、樹枝結構構1、樹枝結構的的概念樹狀結構是近近年來采用的的一種新結構構，它實際上上是一種多級級分枝的立柱柱支承結構，，主桿和枝桿桿均可由梁單單元集成，枝枝桿頂端與屋屋蓋結構相連連，可減小屋屋蓋結構的跨跨度、降低結結構內力。四、樹枝結構構2、樹枝結構的的特點①結構有規(guī)律律地分叉，由由一點或幾點點向空間伸展展，形狀恰似似樹枝；②構件多采用用圓鋼管，具具有良好的空空間受力性能能；節(jié)點多采采用鑄鋼節(jié)點點，具有較高高的強度；③枝叉頂端與與屋面結構連連接，構成整整體受力；④屋蓋多采用用輕型屋面體體系。四、樹枝結構構3、樹枝結構的的應用新穎的仿植物物外形，使得得樹枝結構被被應用于航空空港、車站、、碼頭、展覽覽館、廠房等等結構中。。四、樹枝結構構3、樹枝結構的的應用四、樹枝結構構4、樹枝結構的的問題樹枝結構的應應用先于其理理論研究的步步伐。雖然一一些在國外和和國內有影響響的樹枝結構構已經(jīng)建成，，豐富了結構構類型，給人人以美的享受受。但是作為為一個結構體體系的研究還還不夠完善，，其最優(yōu)布置置形式、分叉叉形式、穩(wěn)定定性能、節(jié)點點性能都還沒沒有系統(tǒng)的研研究成果，清清華大學在這這方面的研究究工作有一定定的進展。五、玻璃結構構及其支承體體系1、玻璃結構的的概念按支承結構分分類：主體結構點支支承玻璃幕墻墻、鋼結構點點支承玻璃幕幕墻、索桿結結構點支承玻玻璃幕墻、自自平衡索桁架架點支承玻璃璃幕墻、玻璃璃肋支承點支支承玻璃幕墻墻。按玻璃面板支支承形式分類類：四點支承、六六點支承、多多點支承、托托板支承、夾夾板支承。2、玻璃結構的的分類點式玻璃幕墻墻它的全稱為為金屬支承結結構點式玻璃璃幕墻。由玻玻璃面板、點點支承裝置和和支承結構構構成的建筑玻玻璃幕墻。五、玻璃結構構及其支承體體系3、玻璃結構的的結構支承體體系常用的結構支支承體系可以以分為下面幾幾類：①單桿構件或或鋼桁架支承承體系；②索桁結構支支撐體系；③拉索(桿)桁架支承體系系；④單索網(wǎng)格支支撐體系等。。其中，拉索(桿)結構支承體系系在現(xiàn)在的點點支承玻璃幕幕墻中得到了了廣泛的應用用。五、玻璃結構構及其支承體體系五、玻璃結構構及其支承體體系4、點支承玻璃璃幕墻特性①通透性好②靈活性好③安全性好④工藝感好⑤環(huán)保節(jié)能性性好六、拱形鋼結結構1、拱形鋼結構構的形式①實腹式截面拱拱形鋼結構；；②腹板開洞(孔)的實腹式截面面拱形鋼結構構；③管桁架式拱拱形鋼結構。。鋼結構拱由于于其自重輕，，特別在全跨跨荷載作用下下具有良好的的受力特性，，更適合于大大跨度結構，，但在偏跨荷荷載作用下其其剛度較弱。。與鋼結構直直構件相比，，鋼結構拱表表現(xiàn)出的穩(wěn)定定問題十分突突出而且相當當復雜，常常常是拱結構設設計的控制因因素。2、拱形鋼結構構的特性六、拱形鋼結結構3、拱形鋼結構構的應用圖10.25腹板開洞的工工形截面10.26金昌機場航站站樓玻璃結構在我我國大量興建建，建筑師為為了追求通透透的效果，愈愈來愈多地采采用了開洞的的實腹式拱形形結構或構件件。六、拱形鋼結結構3、拱形鋼結構構的應用桁架拱形結構構廣泛地應用用于大跨度結結構中，如體體育館、會展展中心、航站站樓等。圖桁架拱結構六、拱形鋼結結構4、拱形鋼結構構的問題拱形鋼結構都都存在平面內內極值點失穩(wěn)穩(wěn)、平面內二二次分岔失穩(wěn)穩(wěn)及平面外失失穩(wěn)三種可能能性，它們構構成了拱形鋼鋼結構穩(wěn)定性性計算和設計計理論的核心心內容。但是是，由于拱形形結構的軸線線呈曲線變化化，其失穩(wěn)模模式呈多樣性性和不確定性性，給其穩(wěn)定定問題的計算算帶來了一定定的難度，致致使人們對拱拱形鋼結構在在大撓度彈塑塑性范圍內的的失穩(wěn)機理及及穩(wěn)定極限承承載力的研究究工作大大滯滯后，至今沒沒有形成成熟熟且完整的穩(wěn)穩(wěn)定性設計理理論和計算方方法；在拱結結構設計中，，設計人員更更多的是驗算算拱形鋼結構構的強度和剛剛度，忽略了了拱形結構穩(wěn)穩(wěn)定性的計算算，即使進行行面內穩(wěn)定性性計算，也往往往是在線彈彈性范圍內，，很難考慮材材料的彈塑性性及初試缺陷陷的影響；平平面外的穩(wěn)定定性更是沒有有合理的計算算和評價方法法。七、高層鋼鋼結構新型抗抗側力體系——鋼板剪力墻1、鋼板剪力墻墻的概念鋼板剪力墻結結構指在鋼框框架結構基礎礎上為提高結結構剛度及抗抗震性能而在在部分框架梁梁柱間內填鋼鋼板的結構。。鋼板墻的組成成示意圖七、高層鋼鋼結構新型抗抗側力體系——鋼板剪力墻1、鋼板剪力墻墻的概念加拿大鋼結構構設計規(guī)范CSAS16-01定義：鋼板剪力墻是是一種有橫向向加勁的墻板板，用以在結結構中抵抗側側力。柱子作作為墻板的翼翼緣構件，框框架梁作為墻墻板的橫向加加勁。薄鋼板板與其周圍的的梁柱在各層層連接構成內內填板構件。。內填板周邊邊約束梁柱分分別簡稱為周周邊柱、周邊邊梁，非內填填板約束構件件稱為框架梁梁、框架柱。。七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻2、鋼板板剪力力墻的的分類類（1）無加加勁鋼鋼板剪剪力墻墻；（2）加勁勁板鋼鋼板剪剪力墻墻；（3）開縫縫鋼板板剪力力墻；；（4）鋼板板-混凝土土組合合剪力力墻。。a)無加勁勁鋼板板剪力力墻b)加勁鋼鋼板剪剪力墻墻七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻2、鋼板板剪力力墻的的分類類c)帶縫鋼鋼板剪剪力墻墻d)組合鋼鋼板剪剪力墻墻圖1.1鋼板剪剪力墻墻分類類七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻2、鋼板板剪力力墻的的分類類圖1.2無加勁勁鋼板板剪力力墻七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻3、鋼板板剪力力墻的的特點點①抗震震性能能良好好②結構構自重重輕③施工工速度度快④鋼板板墻體體無需需布滿滿整個個梁跨跨，這這樣可可以非非常方方便地地在需需要的的地方方開門門、窗窗洞口口置在在門窗窗洞之之間，，克服服一般般斜撐撐對門門窗洞洞產(chǎn)生生的遮遮擋。。⑤本身身厚度度小，，即使使加上上防火火、保保溫涂涂層，，其體體積也也遠小小于鋼鋼筋混混凝土土墻體體，占占用建建筑面面積小小七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻4、鋼板板剪力力墻在在國內內外工工程應應用及及在地地震中中的表表現(xiàn)鋼板墻墻已成成為一一種非非常具具有發(fā)發(fā)展前前景的的高層層抗側側力體體系，，尤其其適用用于高高烈度度地震震區(qū)建建筑。。1970年建于于日本本京都都的NIPPONSTEELBUILDING是世界界第一一棟鋼鋼板剪剪力墻墻結構構建筑筑。近年來來在國國內也也得到到了諸諸多研研究者者的關關注，，并在在北京京國貿貿大廈廈三期期工程程，天天津市市津塔塔工程程等大大型項項目中中得到到了應應用，，有著著獨特特優(yōu)勢勢并有有良好好發(fā)展展前景景。七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻4、鋼板板剪力力墻在在國內內外工工程應應用及及在地地震中中的表表現(xiàn)圖1.3北京國國貿三三期工工程施施工及及鋼板板剪力力墻布布置[2]七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻4、鋼板板剪力力墻在在國內內外工工程應應用及及在地地震中中的表表現(xiàn)圖1.4天津津津塔大大廈效效果圖圖及分分析模模型（（ABAQUS/EXPLICIT）七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻應用鋼鋼板剪剪力墻墻結構構的部部分建建筑名稱層數(shù)完工日期建設地點備注Nippon201970日本京都

Shinjuku531978日本京都

HyattRegencyHotel301988美國達拉斯

OliveView61971美國加利福尼亞應用于舊金山地震修復KobeOffice351988日本神戶阪神地震后完好錦江飯店461989中國上海

FederalCourthouse242004美國西雅圖

北京國貿大廈三期742007中國北京

津塔大廈75在建中國天津

七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻4、鋼板板剪力力墻在在國內內外工工程應應用及及在地地震中中的表表現(xiàn)圖10.30為在建建的位位于洛洛杉磯磯51層高的的建筑筑。該該建筑筑采用用鋼板板墻作作為主主要抗抗側力力體系系。我國44層的上上海新新錦江江飯店店核心心筒也也采用用了鋼鋼板墻墻結構構，其其鋼板板厚為為100mm。七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻4、鋼板板剪力力墻在在國內內外工工程應應用及及在地地震中中的表表現(xiàn)采用鋼鋼板墻墻的建建筑已已經(jīng)歷歷過實實際的的地震震考驗驗并且且有著著良好好的表表現(xiàn)。。最為成成功的的一例例是神神戶的的一幢幢35層129.4m高的大大樓(KobeCityHall，圖10.31后圖)，該樓樓于1988年建成成，經(jīng)經(jīng)受了了1995年阪神神大地地震。。七、高高層層鋼結結構新新型抗抗側力力體系系——鋼板剪剪力墻墻5、鋼板板剪力力墻的的問題題鋼板剪剪力墻墻結構構雖然然已經(jīng)經(jīng)很多多投入入工程程應用用，但但其結結構的的整體體抗震震性能能卻由由于問問題的的復雜雜性和和分析析的困困難性性，基基本沒沒有得得到系系統(tǒng)研研究。。雖然然研究究者們們對鋼鋼板剪剪力墻墻構件件的抗抗震性性能及及其影影響因因素研研究的的較為為成熟熟全面面，但但對整整體結結構的的動力力特性性及其其在地地震作作用下下的受受力與與變形形特征征、水水平地地震剪剪力分分配特特征、、結構構耗能能機理理的認認識基基本上上還處處于空空白狀狀態(tài)，，需要要進行行系統(tǒng)統(tǒng)研究究與總總結。。八、防防屈曲曲耗能能支撐撐1、防屈屈曲耗耗能支支撐的的概念念為解決普普通支撐撐受壓屈屈曲以及及滯回性性能差的的問題，，在支撐撐外部套套管，抑抑制支撐撐的受壓壓屈曲，，構成防防屈曲耗耗能支撐撐防屈曲耗耗能支撐撐的構成成八、防屈屈曲耗能能支撐2、防屈曲曲耗能支支撐的構構造防屈曲耗耗能支撐撐在構造造上由核核心單元元和外圍圍約束單單元兩個個基本部部件組成成，二者者之間由由無粘結結涂層隔隔開，如如圖10.32所示。核核心單元元有一字字板形、、十字板板形、丁丁字形以以及矩形形等多種種形式，，他們通通常采用用低屈服服點鋼材材(如日本采采用LYl00和LY225)，以保證內內核在塑塑性范圍圍內有足足夠的延延性及變變形能力力；外圍圍約束單單元由矩矩形或圓圓形鋼管管及內填填的細石石混凝土土組成；；二者組組合可構構成多種種不同的的截面形形式，圖圖10.33給出了其其中的幾幾種。八、防屈屈曲耗能能支撐2、防屈曲曲耗能支支撐的構構造八、防屈屈曲耗能能支撐3、防屈曲曲耗能支支撐的受受力機理理軸向拉力力和壓力力僅由核核心單元元承受．．為避免免核心單單元軸壓壓時發(fā)生生屈曲，，利用外外圍約束束單元提提供側向向約束；；為了確確保外圍圍單元不不傳遞軸軸向荷載載且又保保持有效效約束，，需要在在核心單單元與約約束單元元間設置置隔絕層層。內核核單元僅僅與框架架梁連接接，從而而保證壓壓力和拉拉力只由由內核單單元承受受。八、防屈屈曲耗能能支撐4、防屈曲曲耗能支支撐的應應用防屈曲耗耗能支撐撐在日本本和美國國有廣泛泛的應用用市場，，可以應應用在已已建結構構及新建建結構中中，圖10.34是防屈曲曲耗能支支撐在日日本某工工程中的的應用。。八、防屈屈曲耗能能支撐4、防屈曲曲耗能支支撐的應應用1994年北嶺地地震后，，美國開開始對防防屈曲耗耗能支撐撐體系進進行研究究，到目目前為止止，已經(jīng)經(jīng)建成或或正在建建造的使使用此支支撐的結結構達30余棟。目目前美國國大多數(shù)數(shù)使用防防屈曲耗耗能支撐撐的建筑筑物都在在美國西西部（加加州最多多）。大陸地區(qū)區(qū)正在建建設的北北京威盛盛大廈和和北京銀銀泰中心心大廈也也開始使使用了防防屈曲耗耗能支撐撐，并進進行了相相關的抽抽樣檢測測和試驗驗研究，，西部機機電科技技商務中中心鋼結結構工程程采用日日本新日日鐵株式式會社的的無粘結結支撐，，并進行行了彈塑塑性地震震時程響響應分析析。八、防屈屈曲耗能能支撐4、防屈曲曲耗能支支撐的應應用圖9銀泰中心心建筑北北立面圖圖圖圖10銀泰中心心防屈曲曲支撐的的安裝九、新型型構件及及鑄鋼節(jié)節(jié)點1、梭形格格構式受受壓構件件1）梭形格格構式受受壓構件件的概念念格構柱：：屬于壓彎彎構件，，多用于于廠房框框架柱和和獨立柱柱，優(yōu)點點在于很很好的節(jié)節(jié)約材料料；截面面一般為為型鋼或或鋼板設設計成雙雙軸對稱稱或單軸軸對稱的的截面。。格構體體系構件件由肢件件和綴材材組成。。格構柱柱可能是是主要的的應用形形式，有有綴條柱柱和綴板板柱。格格構柱的的主要思思想是：：將材料料面積向向距離慣慣性軸遠遠的地方方布置，，能保證證相同軸軸向抗力力條件下下增強構構件抗彎彎性能，，并且節(jié)節(jié)省材料料。九、新型型構件及及鑄鋼節(jié)節(jié)點1、梭形格格構式受受壓構件件2）梭形格格構式受受壓構件件的形式式梭形柱主主要作為為受壓承承重構件件，可分分為實腹腹式梭形形構件和和格構式式梭形構構件；實實腹式梭梭形構件件以圓鋼鋼管、方方形鋼管管和十字字形居多多，格構構式梭形形構件大大多由圓圓鋼管組組成，有有兩肢、、三肢及及多肢梭梭形格構構柱；梭梭形柱建建筑造型型新穎，，穩(wěn)定性性承載力力高，是是建筑與與結構的的完美結結合；但但是，梭梭形柱制制作工藝藝較復雜雜，加工工費用高高。九、新型型構件及及鑄鋼節(jié)節(jié)點1、梭形格格構式受受壓構件件3）梭形格格構式受受壓構件件的應用用梭形格構構管柱構構件作為為近年來來出現(xiàn)的的一種新新型的受受力構件件形式，，在實際際工程中中的應用用日趨廣廣泛，如如英國千千年穹頂頂?shù)陌斯芄芩笮胃窀駱嬛?/p>