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大跨度空间结构往往是衡量一个国家建筑科学技术水平的重要标志,也是一个国家文明发展程度的象征,因此世界各国都十分重视大跨度空间结构理论和技术的研究、应用、发展与创新。空间网格结构是一种由杆单元、梁柱单元及板壳单元集成的空间三维结构体系。是在上世纪中叶,随着现代世界工业化的发展,对大跨度结构的功能要求越来越强烈的外部条件下,蓬勃发展起来的新型结构。目前国内外现有38种具体形式的空间网格结构,空间网格结构由于可根据需要设置合理形体,使得其具有良好的受力性能,从而不仅形体优美、经济合理,还可以跨越较大的空间,成为近年来最具有生命力的结构形式之一。随着人类社会不断的发展,为满足人们日益增加的需要,新型空间网格结构的具体形式不断开发出来。本文提出的“外包U型钢板半装配式组合空腹夹层板楼盖”空间网格结构具体形式正是为了解决城市土地越来越少的实际问题:一、城市人口越来越多,对公共建筑需求必定增加,改以前单层大跨度公共建筑为多层大跨度公共建筑,可节省城市公共土地;二、工业不断发展,必定需要建更多的工业厂房,改以前90%是单层工业厂房为多层工业厂房,可节省大量工业用地。本文系统地研究了专门应用于多层公共与工业建筑的空间网格结构形式:外包U型钢板装配式组合空腹夹层板楼盖。(1)通过大量文献,研究空间网格结构的发展历程、结构创新及实践应用:从国外网架结构→国内网架→组合网架楼盖,从国外钢空腹网架→国内钢筋混凝土空腹网架楼盖→国内钢筋混凝土空腹夹层板→国内组合空腹网格楼盖,为了解决具体工程项目“黑龙江中医药大学文体中心(多层楼盖)”在规划设计限定高度下、活荷载较大的特定难题,自主创新提出了专门应用于多层公共及工业建筑的空间网格结构形式:外包U型钢板半装配式组合空腹夹层板楼盖。详述了其基本构造、装配式下肋U型钢板网格的连接、网格形式和基本参数。(2)对外包U型钢板半装配式组合空腹夹层板楼盖的三种计算方法:有限元法、拟夹层板法及实用计算方法从计算模型、基本假定、基本方程的建立及求解进行了详细的理论分析。取算例楼盖分别采用三种方法进行计算,得出三种计算方法是一致的。在试验室进行了楼盖整体静载试验,验证了设计阶段有限元法及实用计算方法是正确的。对该楼盖拟夹层板法宜用于方案选择阶段,有限元法及实用计算方法宜用于设计阶段,与现行中华人民共和国行业标准《空间网格结构技术规程》(JGJ7-2010)第4.1.9条的要求一致。设计时,可直接采用实用计算方法。(3)对外包U型钢板半装配式组合空腹夹层板楼盖的各构件承载力进行了计算及试验数据分析对比,得出:(1)对上肋构件,直接采用实用计算方法,构造上要求:上肋单侧纵筋的最小配筋率提高为0.4%;(2)对下肋构件,承载力计算时优先U型钢板的承载力;(3)对剪力键构件,采用地方规程(文献[106][108])的剪力键承载力计算公式偏于保守,需要改进。(4)对剪力键构件,应用混凝土拉—压杆理论建立了剪力键的拉—压杆力学计算分析模型,并取实际工程贵州省博物馆中的红军馆楼盖的剪力键为基准模型,进行了静动力性能研究,得出剪力键受剪承载力决定于拉杆,其计算公式:V=fyAsttanθ。(5)通过大量文献,研究了国内外的舒适度评价指标及评价标准,提出外包U型钢板半装配式组合空腹夹层板楼盖舒适度评价指标及评价标准。通过现场实测两个实际工程,并与有限元计算值对比分析,得出结论:外包U型钢板半装配式组合空腹夹层板楼盖是舒适的。(6)试验研究了6根单榀外包U型钢板组合空腹梁,其中4根静载,2根动载。验证了剪力键构件拉—压杆力学计算分析模型和受剪承载力公式是正确的,还得到了:一、外包U型钢板组合空腹梁的静载破坏特征;二、外包U型钢板组合空腹梁的实测模态,与有限元计算模态吻合的好,符合实际支承情况。