大跨度拱形钢结构桁架设计探析

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1、大跨度拱形钢结构桁架设计探析　　摘要：随着工程施工的发展以及施工需求的不断增长，在工程建筑施工中，对于大跨度拱形钢结构形式的应用越来越多，进行大跨度拱形钢结构桁架设计分析，有利于提高大跨度拱形钢结构桁架的设计水平，提高工程结构施工建设质量水平。本文将以某大跨度拱形钢结构工程为例，结合该工程的具体特点与施工条件，对该工程的立体管桁架设计进行分析论述。关键词：大跨度；拱形；钢结构；桁架；设计；地面拼装；空中拼装；分析中图分类号：U446文献标识码：A某大跨度拱形钢结构立体管桁架设计工程是某地区的体育中心工程项目，该项目是

2、一个综合性的室内体育馆建筑工程项目，施工建设的总面积约为14000多平方米，在进行该工程项目的施工建设中，工程的屋盖部分采用钢结构形式进行设计施工建设，工程屋盖钢结构形式主要是由24榀的大跨度变截面拱形立体管桁架壳体通过平行穿插方式构成的，如下图1所示，为该工程项目的屋盖整体结构形式示意图。8大跨度拱形钢结构桁架设计探析　　摘要：随着工程施工的发展以及施工需求的不断增长，在工程建筑施工中，对于大跨度拱形钢结构形式的应用越来越多，进行大跨度拱形钢结构桁架设计分析，有利于提高大跨度拱形钢结构桁架的设计水平，提高工程结构施

3、工建设质量水平。本文将以某大跨度拱形钢结构工程为例，结合该工程的具体特点与施工条件，对该工程的立体管桁架设计进行分析论述。关键词：大跨度；拱形；钢结构；桁架；设计；地面拼装；空中拼装；分析中图分类号：U446文献标识码：A某大跨度拱形钢结构立体管桁架设计工程是某地区的体育中心工程项目，该项目是一个综合性的室内体育馆建筑工程项目，施工建设的总面积约为14000多平方米，在进行该工程项目的施工建设中，工程的屋盖部分采用钢结构形式进行设计施工建设，工程屋盖钢结构形式主要是由24榀的大跨度变截面拱形立体管桁架壳体通过平行穿插

4、方式构成的，如下图1所示，为该工程项目的屋盖整体结构形式示意图。8在进行该工程项目的屋盖结构部分设计与施工中，屋盖结构体系的总长度设计约为167米，屋盖部分施工的总用钢量约为870吨。在该工程项目的屋盖结构部分中，屋盖结构体系中的壳体结构主要是由一些倒三角形的横向梭性管桁架以及纵向的方管檩条，在孔径大小为36的圆钢拉索共同作用下构成的壳体结构形式，在该壳体结构形式中，将桁架底座设置为与45度角的斜面混凝土支墩进行铰接，以保证该工程屋盖结构部分的应力平衡，保证结构的设计与施工质量。此外，在该工程项目的大跨度拱形钢结构屋

5、盖体系设计中，为方便对于该部分的施工建设，将工程项目中的整个屋盖结构体系按照功能不同划分设计为四个结构区域，即A、B、C和D，其中，屋盖结构体系中A区域为7榀桁架区域，该结构区域跨度大小总共设置为73米，该结构区域的拱形高度约设置为21米，施工建设中使用的单榀桁架重量约为37吨；而在该工程项目屋盖结构体系的B区域部分，主要为10榀桁架区域，总跨度设计约为66米，拱形结构高度约设置为20米，单榀桁架重量约为24吨；C区域为7榀桁架区，该区域的总跨度约为62米，拱形高度约为16米，单榀桁架重量约设计为23吨；最后，在该工

6、程项目屋盖结构体系的D区域中，主要设计为1榀桁架区，总跨度约为39米，拱形高度约为10米，单榀桁架重量约为21吨。在该工程项目的大跨度拱形钢结构桁架屋盖体系施工建设中，每榀桁架中使用的主弦管以及腹管、支管等立体管，均是采用不同直径的等厚度低合金高强度结构无缝钢管进行设计构成，在进行该工程项目屋盖体系桁架的连接设计中，以全焊接连接结构为主。下文将结合该工程项目中的大跨度拱形钢结构桁架的整体施工与设计特点，对于大跨度拱形钢结构桁架的结构形式与施工方案等进行设计分析。1大跨度拱形钢结构桁架屋盖的结构设计如图1所示，为上述项

7、目工程中屋盖体系的结构示意图。在进行该工程项目的屋盖结构部分设计中，该工程项目主要采用大跨度拱形钢结构桁架结构形式，进行设计实现。下文主要从该结构形式的设计依据与大跨度拱形钢结构桁架设计过程中应力计算等，对于该工程屋盖结构形式的设计进行分析论述。1.1设计依据8在进行上述工程项目中的屋盖结构设计中，屋盖结构需要的钢管以及进行屋盖结构的应力荷载设计时，应力荷载计算都依据相关计算要求与规范标准进行计算设计。此外，在进行该屋盖结构的设计中，还结合屋盖结构工程项目所在地区的地震作用与环境情况等，并依据《钢结构设计规范》与《混

8、凝土结构设计规范》的相关要求与规范标准进行设计。其次，在进行该工程项目的屋盖结构设计时，还应用了专门的计算机结构设计应用软件以及钢结构强度与整体稳定性分析与校核软件、结构体型系数模拟分析软件等，在对于屋盖体系的结构作用参数设置情况下，通过对于结构体型系数的模拟分析，实现对于大跨度拱形钢结构桁架屋盖结构的设计实现。1.2大跨度拱形钢结构桁架屋盖结