大跨度空间及其钢结构工程实现问题探讨.pdf

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1、建材世界2012年第33卷第6期doi：10．3963／j．issll．1674—6066．2012．06．026大跨度空间及其钢结构工程实现问题探讨张晓飞(合肥水泥研究设计院，合肥230008)摘要：基于大跨度空间钢结构应用范围的不断增大以及面临问题较多的现实，该文介绍了大跨度钢结构设计的现状和大跨度房屋主要的钢结构划分，分析了大跨度房屋钢结构的设计要点。关键词：大跨度空间；钢结构工程；设计要点Discu鹃i蚰佃LargeSp锄Space锄dItsSt砌St邝ctI玳EngineeringImpl咖蚰tationZHANGXi口啦i(HefeiC

2、ementRes删．ch8乙DesignInStitute，Hefei230008，C}lim)Abs柏ct：BasedonthefactthatlargespallhousesteelstructurebeingappliedmoreaIldrnorewhnethesituationtllatstillm锄yproblemsfacedi11tllestructuredesign，dlisarticleiIltroducesstatusoflargespansteelstructuredesignanddi、，isionofla唱espanhous

3、em洳steelstructure，s啪mmaIizesdesignpointsofIargespanhousesteelstructu地l【eyw砌s：larges球IIlspace；steelstrllctureengineering；designpoints随着现代经济社会的高速发展，人民生活水平不断得到提高。与此同时，人们对生活空间的追求也越来越高，各种面积更大、高度更高、长度更长的大型甚至巨型、复杂的结构物应运而生。可以说，经济和社会的跨越式发展是推动大跨度房屋钢结构设计发展的原动力。设计人员在从事钢结构建筑设计时，必须首先明确其基本要求

4、，而这一基本要求是在综合考虑建筑物的设计使用年限、结构的安全等级以及抗震设防类别等因素的基础上确定的。根据我国目前的设计规范，结构设计采用可靠度设计方法，即首先根据公众心理、结构重要性、结构破坏性质和社会经济承受力方面确定出结构的可靠性指标，在此基础上设计出满足此指标的结构物。简言之，就是设计人员要设计出在规定的时间、规定的条件下，完成预定功能的结构物。1大跨度钢结构设计现状大跨度钢结构设计一般需从结构体系设计、构件设计及连接节点设计等3个方面综合考虑，这与其他形式的钢结构工程的设计内容是一致的。相比其他形式钢结构，大跨度钢结构体系的体量大，结构的

5、几何非线性与材料非线性的影响非常突出，结构体系、构件和节点的安全性主要受延性性能控制。在实际设计过程中，设计人员迫切需要的是规范明确的针对此类钢结构的具体的、便于应用的结构分析计算理论和设计方法，明确的结构体系承载能力和变形能力控制指标，以及与现代计算技术和软硬件条件相适应的计算软件。而不仅仅是从总体上给出大的指导方向，而在实际操作中遗留大量问题。下面针对我国现行钢结构设计相关规范(程)涉及到的3个设计层次(体系、构件及连接节点设计)的发展现状做一简单总结归纳。1．1关于计算理论与设计方法现行钢结构设计的相关规范(程)对计算理论与方法的规定，在很大

6、程度上都是基于传统的手算或者简收稿日期：2012—08-10．作者简介：张晓飞(1978一)，高级工程师．E-mail：zxmfah@163．com96建材世界2012年第33卷第6期化的平面计算技术，无法满足空间受力的大跨度钢结构体系的设计。此外现行有关钢结构设计的相关规范(程)给出了连接设计的计算公式，却没有提供明确的节点设计的计算理论和方法。1．2关于计算手段现代计算机软硬件水平已经能够解决较为复杂的钢结构体系、构件和节点的计算分析，包括几何与材料的线性、非线性、静力学与动力学等。目前国内较常用的＆蟑84、3D3S设计软件和国外引进的掣岬20

7、00、ANSYS、MⅡ}AS、ADINA、地～QUS等计算分析软件都已经能够为工程设计人员提供基于工程实际的计算手段。如果拘泥于现行钢结构设计的相关规范(程)，总是采用简单的手算或者简化的平面计算方法，将会对先进计算技术的推广应用起到一定的阻碍作用，而不是单纯的方便设计技术人员。关于这一点，广大设计从业人员必须辩证地看待。1．3关于性能控制指标；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(包括稳定承载力)、变形能力等性能控制指标。现行钢结构设计的相关规范(程)对钢结构安全控制的性能指标规定不全面，主要体现在以下几个方面：结构体系设计着重于

8、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》JGJ99—1998《高层民用建筑钢