大跨度钢结构发展中的探究

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1、大跨度钢结构发展中的探究摘耍：大跨度空间结构是门前发展最快的结构类型，本文结合大跨度钢结构的设计，施工中的一些问题和特点从大跨度工程的案例出发，提出大跨度钢结构在发展过程中遇到的设计和施工的若干技术问题。关键词：大跨度；钢结构；；结构设计；施工0引言随着社会经济的飞速发展以及人民生活水平提高，大跨度结构是经济和社会发展的需要。在20世纪后半期结构工程所取得的巨大成就下，各国纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物，以满足人们对生活空间的追求。1•大跨度钢结构应用大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国家

2、标准《钢结构设计规范》、《网架结构设计与施工规程》将60m以上定义为人跨度结构，计算和构造均有特姝规定。我国冃前最大跨度做到340m。钢索和膜材做成的索膜结构最大己做到320mo大跨与空间钢结构主要用于公共建筑，如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、航空港等。大跨度结构也用于工业建筑，如匕机制造厂的总装配车间大跨度结构主要是在口重荷载下工作，主要孑盾是减轻结构口重，故最适宜采用钢结构。现阶段，在大跨度钢结构中引入现代预应力技术，预应力技术不仅使结构体形更为丰富而且也使其先进性、合理性、经济性得到

3、充分展示。通过适当配置拉索，或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即为斜拉结构体系，后者则为预应力结构体系。这一类“杂交”结构体系将改善原结构的受力状态，降低内力峰值，增强结构刚度、技术经济效果明显提高。以预期新型的预应力大跨空间钢结构不久即将涌现在各类建筑中。2.大跨度钢结构设计与普通钢结构设计和似，大跨度钢结构设计主要解决结构体系设计构件设计及连接节点设计等方面的内容，与其他形式钢结构不一样的是大跨度钢结构体系几何与材料非线性影响突出延性性能成为其体系，构件，节点的

4、安全控制因素。在工程实践中，设计技术人员迫切需要设计规范提供明确的大跨度钢结构计算分析理论与设计方法、与现代计算技术相应的工程实用计算软件以及明确的结构承载力与变形能力安全控制指标。我国现行钢结构及相关设计规范程对体系构件及连接节点等三个层次设计的现状可简单总结如下:1）在计算理论与设计方法方面现行钢结构及相关设计规范程对计算理论与方法的规定相当程度是基于手算或平而简化计算技术对于空间受力的大跨度钢结构体系缺乏适应性。此外现行钢结构及相关设计规范程对连接设计冇计算公，对节点设计缺乏明确的计算理论和方法。2）在计

5、算手段方面，现代计算机应用技术已能够解决钢结构体系构件以及节点的线性与非线性静力与动力的计算分析，国内版软件及一些国外编程但已木土化的软件SAP2000MIDAS、ANSYS等已为工程设计人员提供工程实际可行的计算手段，现行钢结构及相关设计规范程基于手算和平面简化计算的方法给广大工程设计人员带來方便的同时有时也限制了先进计算技术的推广应用。3）在性能控制指标方而，完整的钢结构设计应包括体系构件以及连接节点的承载力，包插稳定承载力变形能力等性能控制指标现行钢结构及相关设计规范对钢结构安全控制的性能指标规定不全面，

6、主要体现在以下几个方面：①结构体系设计着重于弹性变形控制对于结构体系稳定承载力的控制GB50017—2003《钢结构设计规范XJGJ99-1998《高层民用建筑钢结构技术规程》等用增大构件计算长度以增加莫稳定承载力来实现,TGJ7—2010《空间网格结构技术规程》仅对空间网壳结构体系的稳定承载力系数作出规定；②连接节点设计主要是基于经验和试验的指导性构造设计。总之现行钢结构及相关设计规范对工程设计人员來说简单实用，但对于大跨度钢结构体系和节点设计缺乏明确的工程实用的计算理论和方法，未能很好地适应现代计算技术的发

7、展，且尚未建立系统明确工程实用的基于力学计算的安全设计控制指标。2.大跨度钢结构形式大跨度钢结构在结构布置上，强调屋盖结构及其下部支承结构的质量、刚度分布均衡，确保结构的整体性和传力明确。屋盖的地震作用应能有效地通过支座向下传递；避免屋盖内力集中或较大扭转效应，为此屋盖、支承及下部结构的布置宜均匀对称；保证屋盖结构的整体性，因此应优先采用空间传力体系、避免局部削弱或突变的薄弱部位；宜采用轻型屋面系统，因此应严格控制屋面系统的单位自重。结构布置宜避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的内力、变形集屮。对于可能

8、出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。大跨度钢结构结构形式一般包扌舌拱壳结构、悬索结构、膜结构、门式刚架型、网壳结构其中门式刚架型和网壳结构施工较简易，造价较经济。1）刚架一般分为实腹刚架和格构刚架两种.实腹刚架适用于荷载小,跨度为9〜18m,柱高为4.5〜9.0m.格构刚架通常用于荷载、跨度、柱高均较大的情况，格构刚架的材料选择和截面组成比较灵活，当刚架内力较小时，宜采用等截而;当