点式单层网壳采光顶的研究现状--技术文章--豪典设计室

点式单层网壳采光顶的研究与三个领域密切相关—单层网壳结构、建筑玻璃和玻瑞的连接技术。下面首先扼要介绍这三个领域的研究和工程概况。

　　自20世纪60年代以来，单层网壳在国外一直是研究的热门领域之一。英国、美国、德国、意大利和澳大利亚等国的研究人员对计算方法进行了广泛而深入的研究，同时他们还做了精细的实验，以验证方法的准确性。国内的研究者对该领域的关注要稍晚，但也取得了丰硕的成果。随着计算机性能的飞速提升和非线性有限元理论的发展，非线性全过程分析的方法成为研究单层网壳工作性能的最为重要的方法。通过研究荷载一位移全过程曲线，不但可以获得结构的强度、刚度和稳定性能的变化历程，而且还可以得到结构对初始缺陷的敏感性。

　　屈曲前平衡路径的求解通常采用牛顿荷载增量法(IncrementalNewton-RaphsonMethod)，该方法通过线性通进和反复迭代使计算收敛:屈曲后平衡路径的求解则主要采用各种形式的弧长法(ArcLengthMethod)，它使平衡路径沿弧长约束方程所决定的曲面收敛，解决了由于临界点处刚度矩阵奇异而导致收敛困难的问题.另外，结点的力学模型、弹塑性大位移分析、优化设计和动力稳定性等也引起了广泛的研究兴趣。

　　自20世纪70年代以来，由于玻璃加工技术的进步和众多研究者的努力，建筑玻璃的种类不断增多，力学性能和物理性能大大改进。建筑玻璃已从传统的建筑构件发展成为现代的结构构件，被大量应用于幕墙和采光顶，为成千上万的建筑披上了晶莹的表皮。20世纪70年代初，美国的皮尔金顿公司率先研制并使用了点式连接技术—补丁式装配体系(PathFitingSystem)和平式装配体系(PlainFitingSystem)，它使无框的、玲珑剔透的玻璃结构成为可能，在最大程度上迎合了大众对采光和审美的要求。在机械师、工程师和建筑师的共同努力下，点式连接技术越来越成熟，应用也越来越广泛。随着采光顶的广泛使用，工程师不断探索可以更好与玻璃配合的支承结构。平板网架，单层索网、索析架和张弦梁(析架)-"r轻型钢结构都已成功用于采光顶的支承结构。由于其自身的优点，近年来单层网壳越来越多地被用作采光顶的支承结构，并且玻璃面板和单层网壳的连接越来越倾向于采用点式连接。

　　国外对点式单层网壳采光顶的关注相对较多，研究者对网格形式、玻璃的连接、构造措施和施工方法等提出了一些具体的建议。国内的研究者也在该领域做出了一些贡献。无论国内外，点式单层网壳采光顶还都是一个很新的领域，对它的研究远不够深入和成熟。

　　另外，虽然建筑师和工程师越来越热衷于把单层网壳用于点式采光顶的支承结构，但是他们的初衷往往只是希望形式优美的单层网壳和透明的玻璃相辅相成，从而创造出一种更优美和更富表现力的结构形式，而在结构设计时玻璃面板和单层网壳一般是各自独立进行的。因此，点式单层网壳采光顶的许多特殊问题没有得到揭示和解决