浅谈大跨度钢结构设计探究

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1、浅谈大跨度钢结构设计探究摘要：随着科技的进步和社会的发展，大跨度钢结构由于具有重量轻、材料强度高、结构韧性和塑性好，施工周期短、制造简便等优点而广泛应用于体育馆、机场等大型标志性建筑中。本文阐述了大跨度钢结构的的特点及应用现状，结合某大型会展中心的大跨度钢结构设计实例，分析了大跨度钢结构的设计方法及要点，并提出了一些设计建议。关键字：大跨度钢结构；特点；设计研究一、引言在20世纪末，科技和社会经济得到了快速发展，为了满足人们对建筑空间的需求，各国家逐渐开始了各种大型复杂空间结构物的建造。钢结构具有重量轻、材料强度高、结构韧性和塑性好等优点，并且施工周期短、制造简便，

2、因此被广泛应用于工业建筑和公共建筑中。但是，要促使大跨度钢结构的快速发展，就必须要加快空间结构相关标准的制定，强化钢结构企业的管理与资质认证，提高大跨度钢结构安装、制作和设计水平。二、大跨度钢结构的应用1.大跨度钢结构在住宅建筑中的应用在建筑设计中，钢结构则具有质量轻，强度高，制造简单，环境污染小，噪声低的优点。它更容易实现住宅的标准化制作、工业化生产，再配置环保节能的墙体材料，就能真正实现住宅的抗震性、健康性和环保性，从而符合我国的可持续发展要求，以及住宅产业化要求。在各个国家的建筑中,都普遍采用了钢结构，全球超高层建筑中的一半都为纯钢结构，并且国外的高档住宅中有

3、60%都使用了钢结构。在我国,目前的钢结构住宅尚处于启动时期，还不具备十分成熟的产品及配套技术，所以钢结构中的很多问题还有待研究解决。1.大跨度钢结构在公共建筑中的应用我国第一座有影响的大跨度圆柱面网壳钢结构是1956年建造的天津体育馆，52mX68m,矢高8.7m。第一座大跨度网架钢结构是1964年上海师范学院球类房的钢板节点网架,14.8mX23.3m[3]。经过几十年的发展，大跨度钢结构已经成功地应用于各种大型体育场馆、文化建筑、候车（机）厅等重要建筑中。特别是近年来，随着2008年北京年奥运会、2010年上海世界博览会等国家重大社会经济活动的开展，我国建设了

4、一批高标准、髙规格的体育场馆、会议展览馆等社会公共建筑，这些大跨度建筑规模大、结构新，在提供实用功能的同时往往成为一个城市或国家的标志性建筑。三、大跨度钢结构的设计方法及要点1.计算模型的选取由于钢结构的计算模型具有较高的精确度，所以在设计中不能对计算模型随意地进行简化，要尽量建立与实际情况相符合的整体的分析模型。在设计中还要充分发挥次构件的作用，秉承安全性、经济性的设计宗旨，有效节约建筑材料,降低工程造价。另外，要想获得最佳设计结果，还就要树立优化设计的意识。2•节点构造设计由于钢结构构件之间的构造和连接复杂多变，所以设计人员要节点构造问题引起充分的重视。节点构造

5、形式必须要根据构件截面形式、构件连接方法、建筑要求以及受力情况来确定，在满足相关条件后，还必须要进行设计计算。1.稳定设计与钢筋混凝土结构所不同的是，在钢结构设计的全过程中都必须注重稳定设计。稳定设计考虑的内容主要有：整体结构、构件整体、构件局部的稳定设计。2.刚度控制多数钢结构的构件截面是由整体刚度条件所决定的，而非稳定条件和强度条件所决定的，在薄壁构件组成的大跨度钢结构中体现尤为突出。因此，在结构设计过程中，设计者必须要重视结构整体分析，严格控制结构的整体刚度，以求获得最佳设计效果。5•验算疲劳强度在设计需要长期地、频繁地承受反复荷载作用的结构（如吊车梁）时，设

6、计者必须要对结构疲劳问题加以考虑，在连续的反复荷载作用下，会使得钢材的微观裂纹不断扩大直到最终断裂，造成钢材的疲劳断裂。为了防止疲劳断裂的发生，就需要在设计过程中验算可能发生疲劳断裂的连接处及构件的疲劳强度。6.结构布置结构的布置过程中，必须确保屋盖结构分布的均衡和其下部支承结构刚度和质量的均衡分布，从而保证结构传力的明确性及其整体性。地震作用力要由屋盖通过支座向下进行传递，屋盖、支承和下部结构要均匀对称地布置，使用空间传力体系，避免形成突变或局部削弱的薄弱部位，从而保证屋盖的整体性，对屋面系统自重进行严格控制，宜使用轻型的屋面系统。7.设置防震缝为了增强建筑抗震效

7、果，在大跨度钢结构中设置防震缝是非常必要而有效的。规范依据框架-抗震墙结构和下部支承结构的最小宽度，综合确定了防震缝的宽度不得