课程申请详细信息

课程代码 :

F100552

课程名称 :

空间网架与网壳

课程英文名称 :

Spatial Braced and Dome Structures

课程简称:

类型 :

院系

开课学期:

秋季

学科/院系:

(010)船舶海洋与建筑工程学院

课程学分:

3

是否跨学期 :

否

总学时:

54

实验课学时 :

讨论学时 :

周学时 :

课程性质 :

专业课

课程层次 :

硕士课程

课程分类 :

全日制课程

课程类型 :

硕士非学位课

考试方式:

上课方式:

课程教材语种类型:

中文教材

授课语言类型:

仅中文

成绩等级 :

通过不通过

是否绩点统计 :

否

开课状态 :

开课

任课老师:

课程简介 :

通过本课程的学习，掌握大跨空间结构的发展脉络，了解典型的大跨空间结构形式、特点及应用范围。了解国内、外典型的大跨空间结构工程，并理论结合实际介绍各个工程的特点。掌握空间网架结构的结构形式及其特点，了解典型的空间网架结构的节点构造和杆件构造形式，掌握网架结构的力学特性和应用范围。通过对两节点线性杆单元的简单推导以及满应力优化分析的原理分析，了解网架结构的分析设计的基本原理和过程。通过基于能量原理对线性单元和非线性单元的比较和简单推导，让学生掌握网壳结构的稳定分析的基本概念和设计过程，并了解网壳结构的特殊性和结构受力特性及应用范围，初步掌握网架软件的使用方法。了解网架与网壳结构的几种常见施工方法和过程，以及螺栓球节点型式的网架与网壳基本构件的加工制作流程。

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教材及参考书目
1. John Chilton. Space Grid Structures, Architectural Press, Oxford, 2000.
2. Graig G. Huntington. Tensile Fabric Structures: Design, Analysis, and Construction, ASCE. 2013.
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课程英文简介:

By attending this course the students would get to know the history and development of large-span structures and their structural form, mechanics characters and engineering application. Combined with the theories and the construction things, the characteristics of spatial braced and dome structure projects around the world will be introduced in details. The students will learn the structures’ form , their mechanical characteristics and application area, also the nodes’ construction and bars’ construction in engingeering. Through the developping of the formula of two-node linear and nonlinear bar element and presenting the procedure of full-stress optimization, the students will master the analysis and design procedure of the spatial braced structures’ in principle. On the basis of energy principle and by developping the linear elements and the nonlinear ones, let the students master the basic concepts and the procedure of finite element method in the spatial dome structures’ design, and also their mechanical characteristics and application areas，and know how to use the corresponding software. Let students understand some typical constructing methods and procedures for the spatial braced and dome structures’ , and know the constructing procedure of the spatial braced structures.

教学大纲:

《空间网架与网壳》教学大纲一、课程基本信息课程代码：空间网架与网壳课程名称（中文）：课程名称（英文）： Spatial Braced and Dome Structures学分/学时： 3/54 课程讨论时数(小时)： 3 课程实验数(小时)： 18 开课时间：（秋）课程类别：（硕士生非学位课）开课院系：船建学院土木工程系任课教师（姓名/工号）：王春江/9390；高圣彬/10146预修课程：计算结构力学，钢结构面向专业：结构工程二、课程的性质和任务本课程为结构工程专业硕士研究生的一门重要的专业基础课。随着计算技术和软件工程的发展，网架与网壳结构在实际工程中的应用日益广泛。因此，学习和掌握网架与网壳的基本理论和设计方法，对于土木工程专业的工科研究生来说是必要的。通过该门课程的学习，掌握空间网架结构的结构形式及其特点，了解典型的空间网架结构的节点构造和杆件构造形式，掌握网架结构的力学特性和应用范围。通过对两节点线性杆单元的简单推导以及满应力优化分析的原理分析，了解网架结构的分析设计的基本原理和过程。了解网架与网壳结构的几种常见施工方法和过程，以及螺栓球节点型式的网架与网壳基本构件的加工制作流程。三、教学内容与要求第一章空间结构概论内容：掌握大跨空间结构的历史、现状和发展趋势，了解典型的大跨空间结构形式、特点及应用范围。了解国内、外典型的大跨空间结构工程，并理论结合实际介绍各个工程的特点。了解什么是网架结构和网壳结构，及其优缺点。要求：要求学生掌握空间结构的基本概念和结构形式，辨证看待结构的型式选择。第二章空间网架结构内容：1 空间网架结构的特点和分类2 网架结构的构造形式3 螺栓球网架结构的计算模型4 螺栓球网架结构的满应力优化原理和过程5 网架结构的杆件及节点设计要求：掌握空间网架结构的结构形式及特点，了解典型的空间网架结构的节点构造和杆件构造形式，掌握网架结构的力学特性和应用范围。通过对两节点杆单元的简单推导以及满应力优化分析的原理分析，了解网架结构的分析设计的基本原理和过程。第三章空间网壳结构内容：1 空间网壳结构的特点和分类2 网壳结构的构造形式3 网壳结构的非线性杆元和梁元计算模型4 网壳结构的稳定分析原理和过程5 网壳结构的杆件及节点设计要求：通过与网架结构的比较分析，掌握空间网壳结构的受力特性，结构特点及应用范围。了解几何非线性的基本原理以及非线性杆单元及梁单元的基本列式，并通过对网壳结构设计过程中的稳定性因素的判定分析，掌握网壳结构的稳定分析的基本概念和设计过程。第四章组合网架与网壳结构内容：1 组合网架与网壳结构的特点和分类2 组合网架与网壳结构的分析计算3 组合网架与网壳结构的设计4 组合网架与网壳结构的节点设计和构造形式要求：掌握组合网架与网壳结构的受力特性，结构特点及典型的节点形式和构造要求；通过对三节点板单元的推导，了解混合单元的结构计算原理及关键技术。第五章空间网架与网壳结构的加工制作与施工安装1 空间网架与网壳结构的加工制作方法2 空间网架与网壳结构的施工安装方法3 空间网架与网壳结构的涂装工艺和分类要求：了解典型的空间网架与网壳结构形式及其加工制作的方法和过程。通过结合工程图片了解国内、外典型的空间结构工程的施工安装方法，及其施工难点。第六章网架计算软件的课堂演示内容：了解网架软件实际应用的方法，掌握设计中实际情况到计算模型的抽象及关键环节的理解；了解几种典型结构的模型选择准则和设计处理方法，以及几种典型边界条件和荷载条件的处理方法。要求：通过对网架软件演示过程的了解，结合课后自己对软件的实际操作和应用的学习，掌握网架与网壳结构设计的关键环节和技术，并增加空间网架与网壳结构设计软件的直观认识。四、课程考核要求书面考试成绩（100％）；五、对学生能力培养的要求本课程属于结构工程专业硕士研究生的专业基础课程，学生在系统学习了结构力学和钢结构的基础上，加深对以网架与网壳为典型代表的空间结构的基本认识，掌握网架与网壳的分析计算和设计的基本原理和方法。培养学生不仅会计算和设计基本的网架与网壳结构，而且还应举一反三掌握空间结构的基本设计理念和关键要素，知道影响网架与网壳结构性能的主要因素，提出为优化设计的方向和措施。六、其它说明推荐以下内容：1、课程教学网站、教学参考网站2、基于学业规范的要求（道德行为规范、作业规范、实验规范等）。3、个性化的要求

教学进度:

第一周，空间结构概论，以及空间网架结构特点和分类第二周，网架结构的形式第三周，螺栓球网架结构的静力计算模型（线性和非线性）第四周，螺栓球网架结构的动力计算模型（线性单元和简化方法）第五周，螺栓球网架结构的满应力优化原理和推导过程第六周，平板网架的简化计算方法第七周，网架结构的杆件及节点设计，以及相关规范条文第八周，网壳结构的特点和分类，以及结构构造形式第九周，网壳结构的非线性杆元和梁元计算模型，以及详细推导过程第十周，网壳结构的稳定分析原理和过程第十一周，网壳结构的杆件及节点设计，以及相关规范条文第十二周，组合网架与网壳结构的特点，分类和结构形式第十三周，组合网架与网壳结构的分析计算过程第十四周，组合网架与网壳结构的设计节点设计和构造形式，以及相关规范条文第十五周，空间网架与网壳结构的加工制作，施工安装以及防腐和防火涂装第十六周，网架计算软件的课堂演示

考试大纲:

书面考试成绩（100％）。