中华钢结构论坛 China Structure Forum

标题: 关于树状柱 [打印本页]

作者: 五月的风 时间: 2010-6-5 21:23 标题: 关于树状柱

请问现在这种树状柱的结构形式目前的研究状况怎样？我想把这个课题作为硕士论文，需要做哪些工作，希望前辈们多指教。

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作者: 高老头 时间: 2010-6-7 22:26

这种结构目前本人掌握的软件还无法设计，敬佩这些高手的作品，希望能有朋友提供相关设计资料学习

作者: teapm 时间: 2010-6-8 12:42

树状柱我觉得只能保守计算，比如计算长度系数取个2，按压弯构件计算，或者按照非线性计算整体稳定，跟网架稳定计算一样，把K值控制大点，我原来接触的树状柱设计院一般都这么干的

作者: teapm 时间: 2010-6-8 12:43

因为这么大项目也不在乎柱子稍微粗点了

作者: 五月的风 时间: 2010-6-13 20:27

teapm wrote:
树状柱我觉得只能保守计算，比如计算长度系数取个2，按压弯构件计算，或者按照非线性计算整体稳定，跟网架稳定计算一样，把K值控制大点，我原来接触的树状柱设计院一般都这么干的 ...

谢谢指点。不过我查阅了一些资料，树状柱柱脚是刚接，和屋盖网壳一般是铰接，这样长度系数取0.7，取2是不是太过于保守了？请指正
还有就是这种结构必须要用ANSYS分析吗，用SAP2000可以吗？

作者: 五月的风 时间: 2010-6-13 20:36

高老头 wrote:
这种结构目前本人掌握的软件还无法设计，敬佩这些高手的作品，希望能有朋友提供相关设计资料学习

我从图书馆和网上查了一些资料，发现这方面的资料很少，工程实例中国内也很少见，我印象比较深的就是深圳文化中心的黄金树和青岛新火车站的树状柱结构。
这样的结构是不是研究的还很不成熟，或者是造价方面的问题，以至于应用很少，还请指点

作者: pig520 时间: 2010-6-15 16:06

工程应用较少，个人认为有几个方面的因素：1、技术普及、经验不够成熟（设计和施工方面）；2、造价方面

作者: 虾皮钢筋 时间: 2010-6-19 19:25

从图片上看，该结构不是树状柱，一般树状柱是钢管的格构柱，三根或四根，也有两根的，SAP2000,MIDAS都能算，只是柱的基础部分如何计算啊？

作者: rybin0691 时间: 2010-6-20 03:49

这是一种单层壳体结构，可用MIDAS计算，用位移控制法控制Z向位移来计算结构失稳。这个不是树状结构，一个钢管柱伸出四根钢管梁，钢管梁与钢柱连接节点处用桁架加强了，钢管梁之间采用斜向钢方管，。这种结构Z向的的位移控制会比较严格，Z向的位移大了单层壳体结构就会失稳破坏。
基础计算和别的结构一样，按柱底的水平力、竖向力、弯矩计算基础大小，这种结构的柱子应该是固结，埋入式节点，做基础时要考虑抗倾覆和抗滑移验算

作者: 五月的风 时间: 2010-6-22 10:59

树枝分支的角度问题如何考虑?
分支角度有没有一个合理的范围？

作者: am0806 时间: 2010-6-22 11:15 标题: 很多软件都可以去算的，最好用ANSYS做一下细部节点分析。

很多软件都可以去算的，最好用ANSYS做一下细部节点分析。

作者: tshouy7711 时间: 2010-7-1 08:39

设计树状柱要考虑的问题：
1：树状柱每级柱的分支径向与每级柱的合力要在一个方向。
2：树状柱落地有支撑体系，各个杆件的计算长度系数取1.0。

作者: changlinren 时间: 2010-7-22 18:06 标题: 树

既然作为树的设计，那么颜色是否可以采用树和天空的色调去搭配会更舒服些！

作者: huangjhjg118 时间: 2010-8-1 17:57

现在树状柱的结构很多，主要使用在火车站的站台柱子的很多，例如中南建筑设计院设计的武广长沙站的柱子

作者: cnil 时间: 2010-8-12 22:38

记得珠海还是哪个机场的网架就是树状柱支撑的

作者: 99111949 时间: 2010-8-14 18:51

图片太少这种结构中节点是不是应力集中严重

作者: huangjhjg118 时间: 2010-10-12 22:07

树状柱结构体系在大型航站楼和高铁站房的使用中很多，在我们国家的使用很多

作者: womafia 时间: 2010-10-12 23:49

我没有具体查过这方面的资料，但是对这方面比较感兴趣，深圳那个文化中心树状柱，有去现场看过，只不过被装饰的东西给包住了,看不清楚。还一种与树状柱类似的就是深圳湾体育场中的柱子，有几根圆管柱合并在一起形成树形柱，其柱子也挺有特色的，可以查查。如果你想用ANSYS做节点分析而不会的，可以免费协助。

作者: 好市民 时间: 2010-10-15 22:21

树状结构在国外有着较多的应用,其中最为典型的是斯图加特机场候机楼,它的结构形态是奥托主持下的轻型研究所经过多年试验研究最终确立的. 树状结构在国内的应用还不是很广泛,目前主要有新长沙火车站(在建) 、武汉火车站(在建) 以及深圳文化中心采用了树状结构.
树状结构是空间仿生结构的一种，属于建筑仿生结构的范畴。这种结构是德国奥托在２０世纪６０年代提出的一个重要的结构形态概念。它是一种比较新颖的结构形式，具有合理的传力路径，承载力较高，支撑覆盖范围广，可以用较小的杆件形成较大的支撑空间。因此，对于树状结构，主要是从仿生学的角度去研究结构的受力，寻求合理的空间形式，以解决实际工程问题。尽管树状结构具有很多优点，并且是自然界中极其普遍的结构形态，但是，真正意义上的树状结构直到６０年代的现代建筑实践中才得以表现。尤其在国内，树状结构的应用还比较少见，大型的树状结构更是少之又少。国内比较知名的树状结构是深圳文化中心的“黄金树”结构。它是整个文化中心的点睛之笔，建筑师巧妙地赋予其建筑树的想象，结构设计也是按照树的生长机理，由下至上按照主干、粗枝、中枝和端枝组成结构体系，多根杆件以不同的角度汇交于一点，组成树形的空间三维体系。而在国外，树状结构已有较多的应用。其中，德国斯图加特机场候机楼是最为典型的大规模树状结构建筑。它是奥托主持下的又一经典作品。候机大厅屋面呈一倾斜平面，内部采用大型的树状支撑结构体系，呈三级分叉。大厅由于支撑众多、横向分枝深远，有助于防止整体结构的水平失稳。再有就是建筑师诺曼·福斯特设计的伦敦第三机场———斯坦斯特德机场新航站楼中央大厅，结构柱采用３６ｍ×３６ｍ的网格，屋面是一扁拱壳体，屋顶距离地面１５ｍ，其支撑结构为４根钢管柱组合而成树状柱和管簇结构，在水平方向斜杆伸出达４ｍ，从而有效地减小了结构跨度。

相关设计与研究请参见如下几篇论文：
《德国斯图加特机场3号航站楼.caj》、《钢管树状结构设计.caj》、《钢管树状支撑结构的形态分析.caj》、《钢管树状柱的有限元分析.caj》、《空间树状结构设计.caj》、《浅析当代航站楼建筑设计中的结构因素.caj》、《深圳文化中心黄金树安装技术.caj》、《深圳文化中心黄金树铸钢节点焊接技术.caj》、《树状结构.caj》、《树状结构施工技术研究与应用.kdh》、《树状柱在大跨度空间结构中的研究与应用.kdh》、《斯图加特机场.caj》

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http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=127622

作者: huangjhjg118 时间: 2010-10-17 09:43

<<钢管树状仿生结构的稳定性设计>>
<<索，玻璃及树状结构构体系.pdf>>
<<枝形结构静力承载力研究>>

作者: inzaghi23 时间: 2010-10-22 20:46 标题: 我可以讲话了吗

我可以讲话了吗，憋屈了这么久

作者: zjmche 时间: 2010-11-9 16:53

真是佩服这些建筑师的想象力和结构师的设计能力，前阵子给中东那边的项目报价就碰到了结构树，唉，无从下手，痛苦不堪

作者: manmanqinluo 时间: 2010-11-23 19:59

现在很多新建的火车站底部都有树杈柱，用来支撑上部结构，不过树杈柱与上部结构的连接不太好处理

作者: huangjhjg118 时间: 2010-11-27 11:30

新建的武汉站站房是采用树枝状的柱子结构体系，可谓是对树状柱的使用创新

作者: cyk198977 时间: 2010-12-2 14:10

树状结构就是把一棵树切掉个顶~~上面加个盖~盖与树枝连接~就成了稳定的三角~其实大自然中有太多的结构形式了~~值得外面去发掘~~

作者: yjy1988 时间: 2010-12-30 14:57

请问各位前辈，像这种柱子在施工时怎么安装？？，如何保证它的重心及安装精度。

作者: 边缘鱼 时间: 2011-1-5 09:16

真能起名忽悠人，那不就是柱帽嘛，HOHO

作者: truexingye 时间: 2011-5-1 09:50

人？类花了几万年从树上爬下来，从森林走出来，
花了几十年又住到了树下，再过几年就可能又住到树上去了，有序状态
的普遍追忆呵呵这是有可能的趋势

好市民 wrote:
树状结构在国外有着较多的应用,其中最为典型的是斯图加特机场候机楼,它的结构形态是奥托主持下的轻型研究所经过多年试验研究最终确立的. 树状结构在国内的应用还不是很广泛,目前主要有新长沙火车站(在建) 、武汉火车 ...

作者: huangjhjg118 时间: 2011-5-8 13:25 标题: 某商场入口树状柱工程

某商场入口树状柱工程

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作者: huangjhjg118 时间: 2011-5-9 23:26 标题: 新建的长沙站站房是采用树状柱结构

新建的长沙站站房是采用树状柱结构

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作者: lingandlei 时间: 2011-5-11 20:00

国内浙大的童根树教授对此研究比较多

作者: 五月的风 时间: 2011-5-16 20:08

同感，这是个很难的方向，期待更多更好的发言

作者: vividetail 时间: 2011-5-25 13:42

最近也处理了几个 …… 不能只单独的分析柱子，这个结构跟上部结构相互作用要充分考量

作者: skyfly 时间: 2011-10-24 15:18

关于树状柱

附件: [广州站] 广州站里.jpg (2011-10-24 15:20, 67.14 K) / 下载次数 2
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附件: [台湾机场] 台湾机场2.jpg (2011-10-24 15:20, 103.24 K) / 下载次数 0
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作者: 从零开始做 时间: 2011-10-26 12:45

cyk198977 wrote:
树状结构就是把一棵树切掉个顶~~上面加个盖~盖与树枝连接~就成了稳定的三角~其实大自然中有太多的结构形式了~~值得外面去发掘~~

我觉得cyk兄弟说的很好，结构就是从大自然里面抽象简化得来的。早期的结构喜欢包裹，吧力隐含在结构内部。从现在看来，结构的发展趋势是将力以及力的路径外漏。比如，现在的网架结构，以及咱们这里的树状结构。我们知道了力的传递路径，然后人为的制作类似的路径结构，这样理论上材料的用量应该是最为节省的。
个人愚见，欢迎讨论。

作者: 宾尼 时间: 2011-11-10 00:29

很漂亮的工程，估计造价不低

作者: 浮云流水 时间: 2012-3-26 09:46

树形结构我也做了一个。不过根据对每个树枝做线性屈曲的方法，得到其极限承载力。然后反推其计算长度系数。我计算后，发现一阶支撑（立柱）的计算长度系数取值大概在2.0左右，2阶支撑的计算长度系数大概在2.5左右，三阶支撑的计算长度系数大概在3.5~4.0之间。不知道有没有做过的人出来交流一下。还有一个疑问是，在做屈曲分析的时候，是忽略了其他树枝的边界来考虑的，也就是说没有考虑其共同作用效应的问题。

作者: slzslz 时间: 2012-4-13 10:08

这是解决大跨度的一个好办法，可惜没规范

作者: huangjhjg118 时间: 2012-11-10 15:24 标题: 春蚕入口

春蚕入口

附件: [春蚕入口] psb.jpg (2012-11-10 15:24, 91.1 K) / 下载次数 0
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作者: suibing 时间: 2012-11-29 10:25

楼上贴的这个树状柱也太缺乏美感了

作者: howmanyskins 时间: 2012-12-5 20:49

楼主传的照片里的柱子不是树状柱吧？没有树状柱的层次感

作者: mingxi07 时间: 2013-9-26 10:31 标题: 第一次看到

第一次看到有这种结构柱，但是这样设计会不会把承重能力降低了？

作者: chinagaofeng 时间: 2013-11-24 13:45

我也来张楼主的细节图，呵呵、、、

[attach]147275[/attach]

附件: [青岛站] 青岛站.jpg (2013-11-24 13:46, 137.26 K) / 下载次数 0
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作者: HZCWM 时间: 2013-12-4 17:40

单单看柱子的外形就可以看出中外的技术差别，鬼佬的东西树干细，树枝多，支撑面积大，一根树干托多根枝干。国内的树干细，树枝少，而且只是多根树干捆起来，可见水平问题。唉，扼腕！

作者: zhangtony 时间: 2014-1-23 18:11

建筑结构学报上有两篇文章：树状结构找形分析及工程应用、黑龙江省新博物馆树状结构形态创建与稳定性分析

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作者: imbz 时间: 2014-2-2 21:46

这个课题应该是一个仿生结构的课题，现代结构学中应该有这个分支；个人有一下几个观点：
1、采用树枝型的支承形式相对于以往的单点支撑有更强的稳定性；特别是对于大跨结构或独立柱结构；
2、大自然是最好的力学模型，几年前在学校中也接触过一些仿生学的案例，只是没有存下资料，希望楼主多查些资料，分享给大家；
3、国外对于仿生学的应用较为超前，理论支撑也比较多，不妨多查查外文文献；之前的大众汽车4S店就用了类似的结构形式；
4、如果有可能，大家可以多讨论和应用一下仿生结构，因为这种结构绝对是最安全可靠也是最经济的。
仅供参考！

作者: huangjhjg118 时间: 2014-4-18 09:01 标题: 苏州站

苏州站

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作者: dubinsheng 时间: 2014-6-19 15:39

如图所示，即将开工的工程，先前已有三个一样的工程经验

附件: S)5%0[L(R]ZMWS]G`2K309X.jpg (2014-6-19 15:39, 80.06 K) / 下载次数 0
http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=149090

作者: BS1988 时间: 2014-6-20 21:50

http://www.tboake.com/SSEF1/cast.shtml 可以看一下这个网站

作者: chinagaofeng 时间: 2014-7-9 20:31

我也来几张：济南高铁西站公交枢纽站、、、、

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http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=149261

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http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=149262

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作者: huangjhjg118 时间: 2014-8-4 16:58

贵阳龙洞堡国际机场扩建项目航站楼航站楼钢屋盖面积6.1万m2。建筑造型设计采用单元化分段波浪形曲线三维金属屋面，外立面采用Y型柱、内部采用四枝树枝柱支撑造型体现 “林城贵阳”的门户形象。

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http://bbs.okok.org/attachment.php?aid=149549

作者: marcowoo 时间: 2014-8-9 17:31

自然顺达
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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 09:57

深圳文化中心黄金树---树状结构！

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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 09:59

树形设计：在文化中心室内布设两棵高大的黄金树，这种树形设计在国内建筑较少见。
黄金树逼真自然树：由主杆、粗杆、中枝、细枝组成完整树。
树形设计具有新颖、吸引性、创造力，建成将成为一座标志性建筑。

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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:00

树枝结构：为满足建筑设计要求,采用独特树枝结构,结构是空间三维体系,均是非标准性。
节点设计：相当复杂（不同性、多枝性、分枝多向性、体积较大、吨位重），如此复杂的节点，在国内建筑结构上不多见。

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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:01

铸钢节点与钢管接头设计

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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:01

热处理：通过加热、保温和冷却来改变钢的内部组织结构，从而改善钢性能。温度和时间是影响热处理过程的主要因素。

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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:03

铸钢材质：ZG275-485H，壁厚40mm；钢管材质：Q345B
   焊材： E5015φ3.2-4.0mm焊条。
  4．焊接方法：采用手工焊接；
  5．检测: 编制黄金树铸钢件焊接工艺检验方案
1）外观检验：
焊接完后的试件外观检验应焊波均匀，不得有裂纹、未熔合、夹渣、咬边、烧穿、弧坑和针状气孔等缺陷，焊接区无飞溅残留物。
2）无损检测：X射线检测、超声波检测、磁粉检测
  对接焊缝试件的UT检验标准执行GB11345—89有关规定，检验结果必须符合GB50205—95表4.7.20I级标准。
3）试件经UT检验合格后，做力学性能和化学性能试验，是否能满足设计要求，根据JGJ81—91试验的要求在试样上截取毛坯后精加工

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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:04

焊前预热
ZG275-485H铸钢件与Q345B无缝钢管焊接前，预热应沿焊缝中心两侧各100mm以内进行全方位均匀加热，当预热温度范围均达到预定值后，恒温20-30分钟，温度的测试须在离坡口80-100mm处进行，采用触式温度计测试，加热源采用氧乙炔加热时至少使火焰焰蕊距管壁具有不少于100mm的距离且不时绕管运作，（以免造成加热不均匀，单点温度过高而造成对铸钢件的损伤）。

作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:05

1 ．根部焊接
全位置管对管对接接头在焊接根部时，应自焊口的最低处中线10mm处起弧至管口的最高处中心线超过10mm左右止，完成半个焊口的封底焊，另一半焊前应将前半部始焊与收尾处用角向磨光机修磨成缓坡状并确认无未熔合现象后，在前半部分焊缝上起弧始焊至前半部分结束处焊缝上终了整个管口的封底焊接。根部焊接需注意衬板与无缝钢管坡口部分的熔合，并确保焊肉介于3mm-3.5mm之间。要点：（1）调试电流、电压等严禁在构件上进行，起收弧必须在坡口内进行，焊条接正极（直流反接）（2）燃弧时采用擦拉弧法，自坡壁前段燃弧后引向待焊处，确保短弧焊接。（3）运燃弧时采用往复式运焊手法，在两侧稍加停留，避免焊肉与坡口产生夹角，应达到平缓过渡要求。
2 ．填充层焊接
在进行填充焊接前应剔除首层焊后焊道上的凸起部分与粘连在坡壁上的飞溅粉尘，仔细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角，如有上述现象必须采用角向磨光机除去，不得伤及坡口边沿。焊接时注意每道焊道应保持在宽8－10mm厚3－4mm的范围内，运焊时采用小8字方式，焊接仰焊部位时采用小直径焊条，爬坡时电流逐渐增大，在平焊部位再次增大电流密度焊接，在坡口边注意停顿，以便于坡口间的充分熔合，每一填充层完成后都应做与根部焊接完成后相同的处理方法进行层间清理，焊缝的层间温度应始终控制在120-150℃之间，要求焊接过程具有较强连续性，施焊过程中出现修理缺陷、清洁焊道所需的停焊情况造成层间温度下降，则必须用加热工具进行加热，直到达到规定值后能再进行焊接。在接近盖面时应注意均匀留出1.5mm－2mm的深度，便于盖面时能够清楚观察两侧熔合情况。

作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:06

选用小直径焊条适中的电流、电压值并注意在坡口两边熔合时间稍长，水平固定口时不采用多道面缝，垂直与斜固定口须采用多层多道焊，严格执行多道焊接的原则，焊缝严禁超宽（应控制在坡口以外2－2.5mm）余高保持0.5－3.0mm。

重点：
[1]在面层焊接时为防止焊道太厚而造成焊缝余高过大，应选用偏大的焊接电压进行焊接。
[2]为控制焊缝内金属的含碳量增加，在焊道清理时尽量减少使用碳弧气刨以免刨后焊道表面附着的高碳晶粒无法清除致使焊缝含碳量增加出现裂纹。
[3]为控制线能量，应严格执行多层多道的焊接原则，特别是面层焊接，焊道应控制其宽度不得大于8－10mm，焊接参数应严格规定热输入值

作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:07

焊接完成后认真除去飞溅与焊渣，采用焊缝量规、放大镜等器具对焊缝外观进行检查，不得有凹陷、咬边、气孔、未熔合、裂纹等缺陷，并做好焊后自检记录，自检合格后鉴上操作焊工的编号钢印，外观质量检查标准应符合GB50221表4－7－13的Ⅰ级规定。

后热及防护措施

焊后必须立即进行后热保温处理，后热应在焊缝两侧各100mm处全方位均匀加热，后热温度应为200－250℃，经表面温度计在离焊缝80－100mm处测试温度达到后采用不少于四层石棉布紧裹并用扎丝捆紧，保温时间不少于4小时以上，确保接头区域达到环境温度后方能拆出。
焊缝的无损检测

焊缝在外观检查合格的前提下，经焊后≥24小时冷却使钢材晶相组织稳定后按图纸要求对焊缝进行超声波无损检测，执行GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级，规定的检验等级并出具探伤报告。为确保铸钢件出现焊后撕裂现象的及时发现，将对具有代表性的重要承力节点进行跟踪复查、监控，监控点计划24小时进行一次，共约30天，每日均须出具复检结果。

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作者: hubing325 时间: 2014-8-12 10:10

改造后坡口现状
接头各种角度焊接顺次

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作者: huangjhjg118 时间: 2014-9-2 16:44 标题: 航站楼树状柱

航站楼树状柱

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作者: huangjhjg118 时间: 2014-10-23 22:05 标题: 新加坡ion orchard

新加坡ion orchard

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作者: phoenixpan 时间: 2015-6-8 17:38 标题: 树形柱的节点设计

树形柱的节点设计可根据结构的整体响应按铰接节点和刚接节点分别考虑，如果铰接可以考虑用销轴，刚接考虑直接相贯连接，可以不考虑用铸钢节点。铰接做法参加北京院设计项目沈阳星摩尔购物中心（可以在建筑结构期刊中找到），刚接节点参加北京院深圳湾体育中心项目（建筑结构期刊2011年9月以及相应的参考文献的文章2010年关于树状柱节点的分析）

作者: markzhan 时间: 2016-7-27 18:18 标题: 树状柱

关于树状柱的计算长度系数的取法，有什么新的进展吗？

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