网架结构在国外的研究可追溯到二十世纪初的美国,四角锥网架结构[6]和三角锥网架结构[7]是美国一位研究者研究的,在研究四角锥和三角锥网架结构的的基础之上,发现由三角锥网架结构和四角锥网架结构两种几何方式作为单元体而组建成的整体空间钢结构模型不仅重量轻,并且力学承载能强。在此基础上运用以上方法实现了在工程上的应用,这就是钢网架结构在实际工程的语言的开始。虽然已经有了可靠的工程实例,但是,这并没有在短时间内获得较大范围的推广和应用,因为这种网架结构杆件间节点以什么方式稳固连接没有得到解决,这种现象持续到了上世纪七八十年代才得以解决。随着节点问题得到解决,计算机在数值以及几何分析方面也为网架结构的分析、应用等方面得到了非常重要的作用,而且,网架结构优化设计的研究与在实际工程应用中得到了明显的进步。
国外在网架结构的网架结构的力学分析方面的研究[8],尤其是日本,更加侧重于动力特性的研究,着重对于抗震性进行的系统分析和研究。这是由于日本所处的地质环境所决定的 ,日本学者研究了不同网架结构的抗震性能,并得出结论在实际工程中得到应用[9]。74044
以钢为主要的材料的网架结构是在第二次世界大战前,欧洲是最先出现的,然而,在应用到实际的工程应用中是在二战以后的,钢网架结构的出现,对网架结构的应用提高了许许多多,不仅仅施工方便节约劳动力,而且还有许多的优点,与此同时,钢网架结构取代了混凝土的结构,而且发展非常的快。
2 国内研究现状
我国的网架结构的研究是在随着工业、交通运输业建筑等的发展,而进行的实际的理论研究,网架结构的研究人员在不断的总结经验的基础上,设计出了我国第一座网架结构--首都体育馆。首都体育馆的建成后,标志着我国已经有能力建造出大型的网架结构了。在以后的网架结构不断运用于体育场馆的建设中,体育场馆建设和工业厂房也陆陆续续的采用了网架结构。论文网
在过去的几十年中,网架结构在各方面都得到了不断的突破,在一些重要的建筑物得到了实际的体现,在实际的工程应用中,在工程应用中跨度与面积是网架结构在建设中的一个技术标准,一般来说,网架结构的跨度[10]和网架结构面积与需要网架结构的技术成正比,从网架结构的发展历程来看,网架结构的跨度和网架结构的面积也是在不断增大的。在现阶段的世界上的体育馆、展览馆、工业用房都是采用网架结构来实现的,从技术上来说,建设更大跨度的网架结构是完全可以实现的,体育馆是当前世界上跨度最大的网架结构[11]。我国在很久以前就在实际的工程应用中采用了网架结构的设计,例如,西安一个博物馆就是建立在一个网架结构的上面的,使得挖掘工作得到顺利的进行。因此,空间网架结构跨越了传统的建筑不可以的功能,网架结构得到了迅速的发展。然而,网架结构的优化设计,开始于六十年代,它是由专门的分析程序和数学规划方法的联系而产生的,目前,虽然在理论上有了较大的发展,但是在实际的工程应用中范围并没有广泛的应用,这主要是因为优化设计的复杂性和困难程度比结构分析要大,而且,一般的工程技术在优化设计方面没有完备,网架结构的优化设计考虑的因数很多,要求符合实际的可能性,此外,作为网架结构需要满足强度、刚度和稳定性等约束条件。因此在优化设计一个网架结构的设计时,对网架结构的优化设计是为了减轻网架结构的总量,而且提高在实际工程应用中的经济效益。