第二章平面承重大跨钢结构剖析
大跨空间钢结构整体提升施工技术分析
大跨空间钢结构整体提升施工技术分析摘要：大跨度空间结构钢结构的应用，能够极大提升建筑物的观赏性和建设水平，还能够节省大量的建筑材料，确保建筑物的质量安全。
本文就大跨度空间钢结构的施工技术进行了探析，希望能够对今后的相关研究提供参考。
关键词：大跨空间钢结构；整体提升；施工技术1、大跨度空间钢结构施工技术的特点（1）空间钢结构跨度大，材质高档，钢板厚度大。
随着社会科学技术与经济的不断发展，我国建筑理念产生了巨大的变化，为了充分满足广大客户的实际生活需求，建筑功能技术有了进一步的革新。
其中现代空间钢结构的跨度开始朝着更大范围发展。
为了确保建筑物的质量与施工安全性，国家超限专家审查委员会规定，这种建筑物要利用高强度级别的钢材，通过严格检测，确保钢板材料的厚度与质量。
（2）空间钢结构形式多种多样。
现如今大跨度空间钢结构在原本的形式上进行了创新与发展，已经具备了全新的组合模式。
比如，将大跨度弦支穹顶作为钢结构的奥运会的羽毛球馆，利用泡沫理论式多面体作为空间钢结构的水立方，或者是利用仿生态的设计理念的现代空间钢结构，能够让建筑形式变得更加丰富。
（3）空间钢结构的构件数量多，设计难度大。
在大型工程当中，所需要的构建种类多样，数量大，这就增加了施工难度，直接对施工进程带来了影响。
所以，要通过多次试验以及研究才能确保施工质量同时按时竣工。
（4）构建精确度要求非常严格，焊接施工难度高。
现如今的大部分大跨度空间钢结构的建筑工程都是由国家指派的重点工程项目，它们在施工质量标准方面具有非常高的要求。
所以，有关部门在施工当中要保证空间钢结构的构建精确度与焊缝技术，这就增加了施工困难程度。
另外，施工当中还需要对材质预拼装以及焊接。
为了确保工程施工质量与安全程度，在传统技术手段的基础上来创新钢结构，工作人员要数量掌握好多种技术手段，解决施工当中的困难问题。
（5）空间钢结构的施工与预应力施工技术相结合。
空间钢结构当中的预应力技术具体是指运用预加应力的方式，针对空间钢结构的内力分布情况进行调整，通过向空间钢结构施加压力，加强材料强度，扩大结构刚度。
大跨度钢结构
二：空间结构 网架和网壳结构 悬索结构
4
1.1：大跨度钢结构的应用及其主要特点
应用
大跨度钢结构
公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等)
生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等)
主要特点 •跨度大
290m 340m(国家体育场，刚架结构，2008)
空间作用(diaphragm，蒙皮效应)
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第二章 平面结构
大跨度钢结构
2.1：梁式结构的特点和应用 2.2：框架结构的特点和应用 2.3：拱式结构的特点和应用
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2.1 梁式结构的特点和应用
特点
大跨度钢结构
•不产生水平推力(可支承于墙壁，砖石或混凝土柱上) •制造和安装较简单
应用 可用于40m～60m左右的工业和民用建筑物中
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2.2 框架结构的特点和应用(续)
•格构式框架的横梁高跨比宜大跨在度跨钢结度构的1/201/12范围选取 格构式框架立柱的宽宜取其横梁的节间长度(卸载效应) •折线弓形框架接近于拱形结构的力学性能 常用于高度相对较大(跨度约4050m，高度约1520m)的建筑物 横梁高度和立柱宽度皆在跨度的1/251/15范围选取
大跨度钢结构
Large-span Steቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl Structure
大跨度钢结构
1
参考文献：
大跨度钢结构
《大跨度房屋钢结构》哈尔滨建筑工程学院编，中国建筑
工业出版社，1985.11
《平板网架设计》
刘锡良等编著，中国建筑工业出版社，
1979.7
《空间结构》
浙江大学建筑工程学院等编著，中国计划出版社，
大跨结构第二章平面结构
第二章 平面结构
平面结构主要分为：梁式体系，框架式体系和拱式体系。
（实际平面结构的施工图）
2.1 梁式屋盖的布置
2.1 梁式屋盖
第二章 平面结构
2.1 梁式屋盖
第二章 平面结构
2.1 梁式体系
梁 檩条
支撑
梁式体系基本布置形式
2.1 梁式屋盖
第二章 平面结构
2.1.1 梁式屋盖的布置
第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系第二章平面结构22框架式体系223构造特点对横梁卸荷的方法
第二章 平面结构
2.2 框架式体系
第二章 平面结构
2.2 框架式体系
第二章 平面结构
2.2 框架式体系
第二章 平面结构
2.2.3构造特点 对横梁卸荷的方法；转角处加肋，减少应力集中。 2.2.4预应力的作用 对减少挠度有用，没有混凝土中减少裂缝的问题。
2.3 拱式体系
2.3.1 拱式体系的布置 主要特点：美观，受力合理，比前二者更经济。当跨度在80100m时，效果最好。 屋盖布置雷同于前二者。 2.3.2 拱的形式及计算特点 双铰拱、三铰拱、和无铰拱。应用最多的是双铰拱，制作安 装方便，可以解决温度应力大的问题。
2.1 梁式屋盖
第二章 平面结构
2.1.2 梁式屋盖形式
自由支座
活动支座
屋架形式
活动支座
固定支座
梁式体系的支座布置形式
2.1 梁式屋盖
大跨结构第二章平面结构
创新设计思路探讨
结构形态创新
通过改变传统平面结构的形状和 布局，创造出新颖独特的建筑形 态，提高建筑物的艺术性和观赏
性。
材料应用创新
探索新型材料在平面结构设计中 的应用，如高性能混凝土、纤维 增强复合材料等，以提高结构的
性能和降低造价。
01
03
02 04
结构体系创新
研究新型结构体系在平面结构设 计中的应用，如组合结构、杂交 结构等，以提高结构的整体性能 和适应性。
PART 02
平面结构的受力分析
受力特点及分析方法
受力特点
平面结构主要承受平面内的荷载作用，如均布荷载、集中荷载等。其受力特点 表现为内力（轴力、剪力、弯矩）和变形（挠度、转角）的分布和变化规律。
分析方法
平面结构的受力分析可采用力法、位移法等方法。其中，力法以结构内力为未 知量，通过平衡方程求解；位移法以结构位移为未知量，通过变形协调方程求 解。
分析步骤
动力特性分析一般包括以下步骤：建 立结构模型、确定边界条件、施加荷 载、求解运动方程、分析结构响应以 及结果验证等。
改善动力特性的措施
调整结构刚度
通过改变结构的截面尺寸、材料特性或增设支撑等方式， 调整结构的刚度分布，以改善结构的动力特性。
优化质量分布
合理调整结构的质量分布，如增加质量或改变质量的位置 ，可以降低结构的自振频率，减小动力响应。
对结构中变形较大的关键部位 进行加强，如增加截面尺寸、 采用高强度材料等。
采用预应力技术
通过预应力技术，使结构在使 用荷载作用下产生预压应力， 从而提高刚度。
设置支撑与加固措施
在结构中设置必要的支撑和加 固措施，如增加支撑点、设置 拉杆或压杆等，以减小变形。
大跨度钢结构
12
2.3 拱式结构的特点和应用
特点
•拱式屋盖受力合理 •比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时尤为显著)
结构布置
•跨度为40∼60m时，拱间距可取6∼10m，无檩或型钢檩条
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2.3 拱式结构的特点和应用 续) 拱式结构的特点和应用(续
•跨度达100m左右时，宜采用相距3∼6m的拱对，拱对间距为9∼15m
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/20∼1/12 设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/40∼1/30
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
•跨度较大时，常用双铰格构式框架 跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类个方向的平面桁架相互交角60° 比两向网架刚度大，适合大跨度 常用于正三角形，正六角形平面 在某些平面形状会出现不规则杆件
正放抽空四角锥网架
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类别
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数量少 屋面板类型多 屋面组织排水较困难
•三(多)层网架
减少弦杆内力(25%∼ 60%)，减小网格尺寸，大跨经济性好；杆件数量多
三层网架示意图
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3.3平板网架形式的选择 平板网架形式的选择
选择网架型式考虑的因素： 建筑物的平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、屋 面构造、建筑要求、制造和安装的方法及材料供应情况等 • 从平面形状和大小来看，当周边简支时： 平面为方形或接近方形，且为中小跨度时，宜采用两 向正交斜放交叉梁系网架，或正放和斜放四角锥网架。 平面为矩形时，宜采用两向正交斜放交叉梁系网架， 或斜放四角锥网架。 平面为圆形、八角形、六角形、扇形，且平面尺寸较 大时，可选用三向交叉梁系网架，或三角锥网架。 • 从屋面构造来看： 正放网架的屋面板规格常一种，而斜放网架却有两三 种。倒锥体网架的上弦网格较小，因而屋面板规格也较小
浅谈大跨度空间钢结构施工知识分享
浅谈大跨度空间钢结构施工摘要：文章详细介绍了大跨度空间钢结构的施工技术，通过对大跨度空间钢结构类型及其施工特征进行介绍，结合钢结构的主要施工方法类别，对钢结构施工技术中的关键工序进行重点分析、归纳与总结，包括吊装、滑移、拼装、焊接等工序，仅供相关工作人员参考。
关键词：大跨度空间钢结构；施工技术；滑移；拼装当前，随着经济及科技的不断发展，我国建筑行业也随之不断发展，加上借鉴国外先进技术及经验、理念等，越来越多的新型建筑出现，尤其是大型公共建筑，包括机场建筑、体育馆等都采用大跨度空间钢结构作为建筑物的屋盖结构体系。
现就大跨度空间钢结构及其具体施工技术进行分析。
1大跨度空间钢结构类型大跨度空间钢结构建筑是指横向跨越30m以上空间的各类结构形式的建筑，其结构形式多种多样，当前世界上使用大跨度空间钢结构的各大建筑中，最典型的代表即奥运建筑，大跨度空间结构技术对多种多样、形式丰富的奥运建筑起着推动作用。
其中，奥运历史上著名的罗马体育馆主要采用装配现浇式钢筋混凝土薄壳结构，而巴塞罗那圣乔地体育馆采用了网壳结构。
其中，大跨度钢结构的类别主要如下所述：1.1网架结构网架结构主要指的是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。
网架结构具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。
1.2网壳结构网壳结构与空间杆系结构较为相似，平板网架型的空间杆结构是通过杆件根据规律而组成网格，并结合壳体结构布置成一定的空间架构，因此，它不仅具备杆系的性质，而且同时具备壳体的性质。
网壳结构主要通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力进行逐点传力。
例如: 1967年建成的郑州体育馆，采用肋环形穹顶网壳，其平面直径64 m，矢高9.14m，此为国内跨度最大的单层球面网。
又如1988年建成的北京体院体育馆，主要采用带斜撑的四块组合型双层扭网壳，其平面尺寸为59.2m2，矢高3.5m，挑檐3.5m，此为我国跨度最大的四块组合型扭网壳。
大跨空间钢结构讲解
i
cos i
Ni lit
cosi
折算应力为
red
2 i
3
2 i
Ni lit
sin 2 i
3cos2 i
Ni lit
1 2cos2 i fu
即
1
Ni 1 2 cos2 i litfu
令第i 段的拉剪折算系数
则 Ni ilitfu
i
1
1 2 cos2 i
由 N Ni (i lit) fu (i Ai ) fu
有效宽度法适用于腹杆与节点板采用侧焊、 围焊、铆钉、螺栓等多种连接情况，（采用铆钉 或螺栓连接时，be应取为有效净宽度）。
b.受压节点 在压力作用下，与受压杆件相连的节点板区域
除强度破坏外，还有可能丧失稳定。试验共作了8个 受压斜腹杆的试件，其中有、无竖腹杆的试件各4个。 试验结果有以下特点：
① 当节点板的自由边长度 lf 与厚度 t 之比
重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系 的整体刚度是非常重要的。
大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨 度、屋面型式及吊天棚结构的形式，常用的有梯形 和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高跨比一般 为1/6～1/8。
常用形式： （1）角钢（或T型钢）桁架 （2） H型钢重型桁架* （3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*
l f / t 60 235 / f y 时（一般出现在无竖腹杆的
节点板），*节点板稳定性很差，此时应沿自由边加
劲。加劲后，稳定承载力有较大提高。
② 在斜腹杆压力作用下，失稳形式一般为在 AB—BC—CD 线附近或前方呈三折线屈折破坏。屈 折线的位置和方向与受拉时的撕裂线类似，而且一
般在 BC 区的前方首先失稳，其它各区相继失稳。*
大跨度钢结构的概念及应用
大跨度钢结构的概念及应用1. 大跨度钢结构的概念在现代建筑的世界里，大跨度钢结构就像一位闪亮的明星，吸引着所有人的目光。
简单来说，大跨度钢结构指的是那些跨越很大空间，而没有太多支撑柱子的建筑。
这种结构最常见于一些大型的体育馆、展览中心和机场等地方。
想象一下，站在一座宽敞的场馆里，头顶上没有任何障碍物，整片天空都在你眼前展开，那种感觉就像在广阔的草原上奔跑，真是美妙极了！钢材是这种结构的“灵魂”，它强度高、重量轻，能够轻松支撑起大跨度的空间。
就像你去健身房时，看到那些练得壮壮的兄弟们，他们的力量和韧性一样，钢材也是建筑界的“肌肉男”。
在设计这些结构时，工程师们就像是艺术家，把钢材的特性发挥到极致。
用钢材建造的建筑，不仅结实耐用，还可以创造出独特的外观。
比如，鸟巢的造型让人惊叹，它的设计灵感就来源于大自然，真是人类智慧的结晶。
2. 大跨度钢结构的优势2.1 空间利用率高说到大跨度钢结构的优势，首先不得不提的就是空间利用率。
这种结构就像是给你家腾出了一个大阳台，面积足够大，可以随便用。
想想你去参加一个音乐会，整个场地开阔，观众们都能清楚地看到舞台，声响也更宏亮，简直像置身于音响的海洋中。
对于商场、博物馆等场所，大跨度钢结构能让更多的人聚集在一起，创造出热闹的氛围。
2.2 设计灵活性强再说说设计的灵活性。
大跨度钢结构让建筑师们尽情发挥创意，不再局限于传统的四方框架。
他们可以设计出各种奇特的形状，比如波浪形、螺旋形，甚至是飞翔的鸟儿形状。
这种自由度就像是给了建筑师们一双翅膀，让他们在设计的天空中自由飞翔。
无论是想打造一座现代感十足的艺术中心，还是一座古典风格的剧院，大跨度钢结构都能满足各种需求。
3. 大跨度钢结构的应用实例3.1 体育场馆提到大跨度钢结构，体育场馆可是最典型的应用场景了。
比如，北京鸟巢，光是那宏伟的外观就让人惊叹不已。
它的结构设计不仅美观，而且极具功能性，能够容纳上万名观众，举办各种大型活动。
浅析大跨度钢结构桁架施工重难点
浅析大跨度钢结构桁架施工重难点摘要：随着社会经济发展，各种新颖结构体系推层出新。
其中，钢结构桁架的应用可以提供较大的跨度空间和承重能力。
本文结合湛江某工程的大跨度钢结构桁架施工，浅析该类结构施工过程中的重难点，以期为同类工程提供借鉴。
关键词：大跨度钢结构；桁架；施工重难点1 引言湛江湾实验室龙王湾研发基地工程，属于广东省重点项目，位于广东省湛江市高新区（坡头园区），占地464亩、总投资约41亿元、总建筑面积约18万平米。
本工程101#总部研发大楼钢结构II区主楼采用钢框架-钢板剪力墙结构，建筑高度为49.95m，共10层。
其中钢结构桁架跨度为53.4m，位于4层；杆件尺寸为“口700×400×30×30~口300×200×6×8”，楼板采用钢筋桁架楼承板。
该结构存在扭转不规则、刚度突变、构件间断等不规则项，属于A级高度的超限高层建筑；同时桁架跨度、吊装构件重量，均已超过《危险性较大的分部分项工程安全管理规》所规定的要求。
本文拟针对该结构的施工重难点进行分析。
图1 101#总部研发大楼钢结构II区轴测图图2 建筑剖面图2 多维度、跨专业配合本工程钢结构结构类型比较多，同时涉及屋面钢结构与钢柱的连接、钢柱柱脚预埋件等搭接工序，与混凝土施工的配合与交叉工作多，还存在本工程钢结构与屋面下方钢结构的配合与交叉工作。
而且土建、钢结构、幕墙等专业的设计、施工又往往交错穿插，因此配合与交叉的难度更加大。
采取的措施有：一是建立有效的组织机构和采取相应的组织措施，委派具有丰富类似工程施工安装经验的项目经理全面负责本工程的施工管理；精选具有丰富类似工程设计经验的深化设计与技术负责人。
二是提前进行预埋件的深化设计，并与设计、施工各方面进行有效的协商和沟通，充分考虑土建、钢结构的施工顺序，保证详图设计的可实施性。
3恶劣条件下高强度作业本工程短期内的焊接工作量大。
大跨空间钢结构讲解课件
分类
根据结构和形式的不同，大跨空间钢结构可分为网 架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构等。
发展历程与趋势
发展历程
随着科技的不断进步和应用需求的增长，大跨空间钢结构经历了从传统的钢桁架结构到现代化的空间网格结构、 张力膜结构等的发展过程。
趋势
目前，大跨空间钢结构正朝着更大跨度、更轻自重、更高强度、更复杂的形态和更高的建筑艺术性等方向发展。 同时，随着绿色建筑和可持续发展的要求不断提高，大跨空间钢结构也将更加注重环保、节能和材料可再生等方 面的研究和应用。
低运维成本。
未来发展趋势与挑战
新型材料与结构体系
数字化设计与建造
探讨碳纤维、高性能混凝土等新型材料在 钢结构中的应用前景，以及新型结构体系 的发展趋势。
阐述数字化技术在钢结构设计与建造中的 应用，如BIM技术、3D打印等，分析其带 来的机遇与挑战。
绿色化与智能化融合
国际化与标准化
探讨如何将绿色、智能等理念和技术融合 到钢结构的设计、建造与运维过程中，实 现钢结构的可持续发展。
大跨空间钢结构讲解课件
目录
• 大跨空间钢结构概述 • 大跨空间钢结构的材料与特性 • 大跨空间钢结构设计与分析 • 大跨空间钢结构施工技术与案例 • 大跨空间钢结构检测、维护与加固 • 大跨空间钢结构绿色、智能与未来发展
01
大跨空间钢结构概述
Chapter
定义与分类
定义
大跨空间钢结构是指跨度在30m以上的大型钢结构 建筑物，主要用于承载大空间、大跨度的屋顶、楼 板和墙体等建筑结构。
构安全。
连接加固法
02
采用高强度连接件或增加连接板等方式，增强钢结构节点连接
性能，提高整体稳定性。
外包加固法
第二章平面承重大跨钢结构
管结构的适用范围：
不直接承受动力荷载。对于承受交变荷载的直接 焊接钢管节点，其疲劳问题远较其它型钢杆件节点 受力情况复杂。
第二章平面承重大跨钢结构
第二节 框架结构体系
与梁式结构体系相比，框架式体系比较经济，且 横梁高度可以取得比梁式结构的高度小，刚度也较 大，常用于工业建筑。
桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35～ 40m时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的，以 减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力 一般由屋架下弦的弹性变形产生。*
第二章平面承重大跨钢结构
上海证卷大厦
连接两幢主楼 的天桥桁架跨度 63m，共支承着从 17层至26层共8个 楼层，采用了H型 钢重型桁架。
第二章平面承重大跨钢结构
上海浦东国际机场 第二章平面承重大跨钢结构
上海浦东国际机场候机楼屋架梁跨度83m，跨 中高度超过11m，单榀屋架梁重55吨。
为了增加屋架结构的刚度，同时为保证屋架梁 在风吸力作用下始终处于受拉状态，下弦布置了 一根预应力钢索，对下弦施加足够的预应力。
第二章平面承重大跨钢结构
2 结构特点
（1）主体结构采用门式刚架，刚架可以是单跨、 双跨或多跨，还可带附跨。
把中柱做成摇摆柱体现了材料集中使用的原则。
第二章平面承重大跨钢结构
（2）采用变化构件截面的手段以适应弯矩变化是 门式刚架轻型化的技术措施之一。柱脚常用铰接， （当有桥式吊车时用等截面、柱脚固定）。
第二章平面承重大跨钢结构
重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系 的整体刚度是非常重要的。
第二章平面承重大跨钢结构
大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨 度、屋面型式及吊天棚结构的形式，常用的有梯形 和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高跨比一般 为1/6～1/8。
大跨度钢结构定义(二)2024
大跨度钢结构定义（二）引言概述：
大跨度钢结构是指在建筑工程中，跨度较大的钢结构体系。
由于其具有强度高、刚度大、施工快速等优点，大跨度钢结构在工程中得到了广泛应用。
本文将继续介绍大跨度钢结构的定义及其相关特点。
正文内容：
1. 功能需求
- 大跨度钢结构作为建筑工程中的重要组成部分，需满足多种功能需求。
- 钢结构的承重能力、抗震能力等需要满足设计要求。
- 钢结构的防火、隔热等性能也需考虑，确保建筑的安全性。
2. 结构形式
- 大跨度钢结构的结构形式多种多样，包括梁柱体系、桁架体系、空间刚架体系等。
- 结构形式的选择应根据具体建筑需求、荷载情况和建筑风格等综合考虑。
3. 施工技术
- 大跨度钢结构的施工需要采用先进的钢结构施工技术。
- 钢柱、钢梁的制作、安装等环节需要保证施工质量和施工进度。
- 同时，对于大跨度钢结构的吊装、焊接等工艺也需要重视。
4. 材料选用
- 大跨度钢结构的材料选用需考虑结构的承载能力和耐候性。
- 常用的结构钢材料包括Q235B、Q345B等，其力学性能和防腐性需符合设计要求。
5. 工程实例
- 大跨度钢结构在实际工程中有许多成功应用的案例。
- 宜宾猛犸世界博物馆、广州塔等多个大型建筑工程均采用了大跨度钢结构。
总结：
大跨度钢结构是跨度较大的钢结构体系，它具有强度高、刚度大、施工快速等优点。
通过满足功能需求、选择适当的结构形式、施工技术和材料选用，大跨度钢结构可以在建筑工程中发挥重要作用。
实际工程中，大跨度钢结构已经得到了广泛应用，并取得了成功的实施。
大跨度钢结构设计要点论述
大跨度钢结构设计要点论述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以上定义为大跨度结构，计算和构造均有特殊规定。
我国目前最大跨度做到340m，以钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。
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，如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等等。
这些建筑采用大跨结构是受装配机器（如船舶、飞机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。
大跨度结构主要是在自重荷载下工作，主要矛盾是减轻结构自重，故最适宜采用钢结构。
在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料，如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。
在大跨度空间结构中引入现代预应力技术，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。
目前我国已在80余项大跨空间钢结构工程中应用了预应力技术，如广东清远市体育馆（六点支承，对角柱跨度89m，六块组合型双层扭网壳）在周边设6道预应力索后其用钢量44.3kg/m，约比原方案节省钢材32%，其它一些类型的网壳结构采用预应力技术后一般都可节约30%以上的钢材。
目前许多高校对索托结构，索网结构等以高强钢索与钢材为主承重结构的预应力钢结构新体系，正在进行理论研究，积极准备工程实践，可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。
膜结构是当前我国正在兴起的一种空间结构，其中应用较多的是张力膜结构。
这是一种以玻璃纤维织物或聚酯纤维织物为基层，以聚四氟乙烯或PVC为涂层的膜材与不同类型的支承体系间的组合，而其支承体系可为索一支柱或索一杆结构，它们常在膜材获得预应力后协同工作。
浅析大跨度建筑钢结构设计
浅析大跨度建筑钢结构设计摘要：钢结构强度高而质量轻且结构形式灵活，用于大跨度结构具有较大的优势，因此在建筑结构中应用广泛，例如体育馆、候车室、飞机库、航站楼等大跨度结构都用到了钢结构。
本文分析了大跨度钢结构的分类及其应用，同时也探讨了钢结构设计的方法和设计的重点。
关键词：大跨度；钢结构；设计1大跨度房屋钢结构分类1.1 刚性大跨度房屋钢结构刚性大跨度房屋钢结构的构成如下：由大量钢杆件组成，如：空间桁架、网架等，根据结构单元的形式不同可以分为以下两种类型，一种称为空间网格结构，另一种称为空间结构。
1.2 柔性大跨度房屋钢结构柔性大跨度结构可由其受力体系的不同分为以下三类：竖直平面结构、水平层面结构及空间结构。
在柔性钢结构中，其受力较均匀，而且结构受力主要集中在竖直、水平和空间对称位置上。
如：悬索结构、膜结构等。
2 大跨度钢结构的应用2.1 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。
2.2 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，52m×68m，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，14.8m×23.3m。
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、候车厅等重要建筑中。
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，我国建设了一批高标准、高规格的体育场馆、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。
大跨度钢结构课件(平面杆件体系)
重 杆件在桁架平面外的计算长度，通常与支撑或 庆 大 檩条的设置有关，对于空间桁架，由于弦杆在桁架 学 平面外支撑较强，一般可减少或取消支撑的设置。
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2.4 节点设计
重 桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35～ 庆 大 40m时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的， 学 以减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反
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对于第3条假定，钢结构设计规范规定：对于节
同时规定，对于钢管桁架，在桁架平面内杆件
的节间长度或杆件长度与截面高度(直径)之比不小
于12(对主管)和24(对支管)时才能假定节点为铰接。
重 庆 桁架杆件的内力一般采用计算机或图解法及数 大 解法进行计算。 学
进行荷载组合时，应考虑下列荷载作用情况： 1、全跨荷载； 2、半跨荷载； 3、对轻屋面应考虑风吸力的影响； 4、大吨位吊车可能引起的下弦杆件内力变化。
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应 力 扩 散 角 均 取 为 300 ， 规 范 取
0 =30 。
重 庆 大 学
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有效宽度法适用
于腹杆与节点板采用
侧焊、围焊、铆钉、 螺ຫໍສະໝຸດ 等多种连接情况 ，（采用铆钉或螺栓 连接时， be 应取为有
效净宽度）。
（2）受压节点
一、自振特性
基本假定： 1、节点处所有杆件轴线交与一点； 2、荷载作用于节点上； 3、各节点为理想铰接； 4、竖向地震作用下结构始终处于弹性工作段； 5、支座简化为简支，不考虑柱变形对地震作用 及效应的影响。
重 庆 对跨度为24m到72m的钢结构梯形屋架和预应力 大 混凝土拱形屋架的理论分析和实验研究表明： 学
大跨结构第2讲-平面大跨度结构体系
传统结构：屋架、刚架、桁架、拱架；实腹式、格构式(1)杆系结构(2)分析计算理论基本成熟(3)计算机程序可靠(4)线弹性分析为主1(5)部分设计规范和手册结构体系的创新：钢管桁架索桁架索支承预应力(1)桁架结构->钢管桁架，索桁架，索支承，预应力(2)框架结构->预应力，悬挂(3)拱架结构->索拱，车辐，拉杆拱(4)提高承载能力和刚度(5)提升结构的艺术性2(6)实现更大跨度(7)非线性结构第一节钢管桁架3一、结构形式圆管方管矩形管构件焊接成型(1)圆管、方管、矩形管构件，焊接成型(2)闭口截面，刚度大，承载力高，高效桁架(3)热轧管无缝，直缝焊接管，螺旋焊接管4(3)构件受轴力为主，双轴对称截面，充分利用材料强度外观简洁节点简单防锈(4)外观简洁，节点简单，防锈(5) 钢管直接相惯焊接节点，无节点板（球、连接件），省钢5(6)平面管面管桁架，桁架，立体管立体管桁架桁架圆管无方向性(马鞍线切割)，方管平齐切割6(7)立体管立体管桁架提高平面外稳定性桁架提高平面外稳定性7(8)材料供应年为焊管钢管占钢材产量6%，3000多万吨/年，60%为焊管，40%为无缝管，方管效率更高：直线相惯，更大截面特性8二、需要解决的技术问题(1)建筑造型和结构体系(2)杆件加工精度，复杂结构几何形状9(3)全焊接结构：手工焊、定位、探伤难点焊接质量难点：焊接质量10(4)方管构件节点制作和加工难度更大鸟巢节点11三、需要研究的结构问题主要是节点问题(1)节点形式模式多样化(2)节点破坏模式多样化(3)不同截面形状之间的连接12(4)部分平面节点已有基本计算方法：X, Y, T, K, N 形(5)简单空间节点可计算：KK, TT ()简单间节点可计算,(6)只考虑了轴力影响13(6)研究方法：简单节点试验+有限元参数分析+曲线拟合；复计算公式仅在一定范围有效杂节点有限元计算结果难以校准14(7)国内规范主要引用欧洲规范(8)已编著已编著《《钢管结构技术规程钢管结构技术规程》》(9)复杂节点无法焊接—采用铸钢节点减小重量，内模材料，焊接相容—冶金问题15四、典型工程1、广州新白云机场航站楼总用钢量2.1万吨，160kg/m 2，其中圆管8000吨，方管6000吨钢材S355J2H ，SN490B ，A572Grade50，Q345B16I 期(1)主楼：长325m ，宽235m主桁架倒三角形断面圆管桁架主桁架：倒三角形断面圆管桁架，跨度77m ，高5m 上弦间距3.8~5.25m ，弦杆截面Φ508Φ508××16mm ∼25mm ，腹杆截面Φ245Φ245××7mm ∼12mm17(2)连接楼：长460m ，宽63m主桁架倒三角形断面圆管桁架跨度高28m 主桁架：倒三角形断面圆管桁架，跨度18m ，高2.8m 上弦间距3m ，弦杆截面Φ245Φ245××12mm ∼16mm ，腹杆截面Φ127Φ127××6mm ∼12mm18(3)指廊主桁架方管平面桁架跨度悬挑74m 高22m 主桁架：方管平面桁架，跨度24m ，悬挑7.4m ，高2.2m 弦杆截面250250××12mm ∼16mm ，腹杆截面160∼180160∼180××6mm ∼8mm19(4)连廊主桁架方管平面桁架跨度主桁架：方管平面桁架，跨度54m202、其它工程南京国际会展中心成都机场杭州机场南京奥体中心南京国际会展中心，成都机场，杭州机场，南京奥体中心体育馆，南京奥体中心游泳馆，网球中心，奥运射击馆21五、结构分析和设计方法结构计算模型1、结构计算模型杆系模型(1)铰接模型—二力杆构件，e 避免杆件偏心。
《大跨度房屋刚结构》课件
保证结构的承载能力和稳定性
2
经济性
在满足功能需求的前提下，尽可能节约材料和成本
3
美学考量
拥有良好的外观和空间感
施工要点
基础施工
确保基础的稳固和坚实
防水保温
有效防止水渗漏和保证室内舒适度
结构组装
精确的组装和连接工艺
验收评估
严格的检查和评估工作，确保质量和安全
优势与挑战
优势
创造宽敞舒适的空间、灵活性、坚固稳定的结构、 适用于多个用途
灵活的设计
可适应多种功能和用途的建筑， 满足不同需求
刚性结构
具有强大的承载能力和稳定性
应用领域
1 体育场馆
为观众提供无遮挡的视野和舒适的观赛体验
2 会展中心
容纳大规模展览和会议活动，利用空间最大化
3 机场航站楼
提供宽阔的候机区域和流畅的旅行体验
4 大型工厂
优化生产流程并提高生产效率
设计原则
1
结构安全性
挑战
复杂的设计和施工、较高的成本和维护难度、限制 性的建筑要求
发展趋势
1 可持续性
注重能源效率和环境友好
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 数字化技术
运用BIM和VR技术增强设计和施工效率
3 工业化建造
采用模块化和预制构件，加快建造速度
《大跨度房屋刚结构》 PPT课件
本课件将深入探讨大跨度房屋刚结构的定义、特点、应用领域、设计原则、 施工要点、优势与挑战以及发展趋势。
定义
1 跨度量大
指大于15米的建筑跨度
2 结构刚度高
能够承受大荷载，并保持 稳定性
3 建筑高度低
大跨度房屋常用于宽敞的 空间，而非高层建筑
大跨空间钢结构讲解
大跨空间钢结构讲解首先，大跨空间钢结构的定义是指结构跨度较大，一般超过30米，并采用钢材作为主要结构构件的建筑或桥梁。
相对于传统混凝土或砖石结构，钢结构具有更好的抗拉、抗震和抗压性能，同时钢材的重量较轻，便于运输和安装。
大跨空间钢结构的制造和施工工艺相对简化，能够缩短工期，提高效率。
其次，大跨空间钢结构的特点主要表现在以下几个方面。
首先，它具有较强的承载能力，可以满足大跨度建筑或桥梁的设计要求。
其次，由于钢材的重量较轻，大跨空间钢结构在施工中不会对地基造成过大的负荷，降低了地基工程的复杂性。
此外，由于钢材具有较好的可塑性，大跨空间钢结构可以以不同形式进行设计和构造，实现更有创意和美观的建筑效果。
大跨空间钢结构在建筑和桥梁领域得到了广泛应用。
在建筑领域，大跨空间钢结构常用于机场航站楼、展览馆、体育场馆等。
例如，中国国家体育场“鸟巢”就是一个典型的大跨空间钢结构建筑。
在桥梁领域，大跨空间钢结构被广泛应用于大型跨江大桥、高速公路特大桥等。
例如，中国的东海长江大桥和武汉长江二桥都是采用大跨空间钢结构的标志性桥梁。
大跨空间钢结构的结构原理主要包括梁、柱和横向支撑。
其中，梁是承载水平荷载和自重的构件，连接柱与梁的节点需要经过细致的计算和设计。
柱是承受垂直荷载的构件，需要具备足够的刚度和稳定性。
横向支撑对大跨度结构的稳定性起到重要作用，可以采用剪力墙、压杆等结构形式。
总之，大跨空间钢结构具有轻、强、刚、美的优点，在现代建筑和桥梁中得到广泛应用。
它不仅能满足大跨度建筑或桥梁的设计要求，还能够提高施工效率，实现更有创意和美观的建筑效果。
随着科技的不断发展，大跨空间钢结构将在未来得到更广泛的应用和发展。
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（3）刚架间距一般 6m 左右，亦可采用7.5~9m， 间距太大将增加檩条的用钢量。
温度区段长度：
纵向 300m； 横向 150m 。
当不超过以上数值时，一般情况下可不考虑温 度应力和温度变形的影响。
柱间支撑的纵向水平刚度较单独柱大得多（约 10～20倍），故厂房纵向温度变形的不动点接近于 柱间支撑的中点（有两道柱间支撑时，为两支撑距 离的中点）。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
1 建筑特点
（1）轻型化，屋盖及墙体均为压型钢板，以减轻 建筑自重；
（2）吊车吨位：
A1~A5工作级别的桥式吊车 20t； 悬挂式起重机 3t。
（3）常用跨度：18 30m，高度4.5 ~ 9m。规程
规定跨度可作到36m。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
第二章平面承重大跨钢结构剖析
第二章平面承重大跨钢结构剖析
管结构的适用范围：
不直接承受动力荷载。对于承受交变荷载的直接 焊接钢管节点，其疲劳问题远较其它型钢杆件节点 受力情况复杂。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
第二节 框架结构体系
与梁式结构体系相比，框架式体系比较经济，且 横梁高度可以取得比梁式结构的高度小，刚度也较 大，常用于工业建筑。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
（1）角钢（或T型钢）桁架
一般用节点板连接。 随着热轧H型钢在我国投产，剖分T型钢用于桁 架弦杆或腹杆的情况越来越多。T 型钢桁架的优点 是：无离缝、防腐易处理、用钢量省。 问题： （1）节点施工不方便； （2）节点构造方式不同，节点内的应力状态更加 复杂。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
第二章 平面承重的大跨度钢结构
一．梁式结构体系 二．框架结构体系 三．拱式结构体系
第二章平面承重大跨钢结构剖析
第一节 梁式结构体系
梁式结构体系一般采用简支桁架的形式，桁架的 优点是制作与安装都比较简单，其上、下弦及腹 杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。
适用跨度：4060m，更大的跨度由于耗钢量 过大而不经济。
桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35～ 40m时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的，以 减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力 一般由屋架下弦的弹性变形产生。*
第二章平面承重大跨钢结构剖析
上海证卷大厦
连接两幢主楼 的天桥桁架跨度 63m，共支承着从 17层至26层共8个 楼层，采用了H型 钢重型桁架。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
上海浦东国际机场 第二章平面承重大跨钢结构剖析
上海浦东国际机场候机楼屋架梁跨度83m，跨 中高度超过11m，单榀屋架梁重55吨。
为了增加屋架结构的刚度，同时为保证屋架梁 在风吸力作用下始终处于受拉状态，下弦布置了 一根预应力钢索，对下弦施加足够的预应力。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
第二章平面承重大跨钢结构剖析
第二章平面承重大跨钢结构剖析
当温度区段长度超过规范规定的数值时，应进行温度 应力的计算或设置温度伸缩缝。
温度伸缩缝的两种做法： a. 在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔； b. 设置双柱。 此外，吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
（4）刚架斜梁的坡度取决于屋面排水坡度，一 般i=1/8~1/20。
减小构件腹板厚度，一般腹板壁厚在4 ~ 10mm， （4mm是规程规定的下限），主要利用腹板截面的 屈曲后强度。
《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 》CECS 102：2002 推荐采用Q235、Q345钢材。
重点是支撑系统的布置，对保证整个结构体系 的整体刚度是非常重要的。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
大跨度梁式结构的外形及腹杆体系，决定于跨 度、屋面型式及吊天棚结构的形式，常用的有梯形 和拱形桁架。按重量最优确定的桁架的高跨比一般 为1/6～1/8。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
常用形式： （1）角钢（或T型钢）桁架 （2） H型钢重型桁架* （3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*
第二章平面承重大跨钢结构剖析
直接焊接的空间圆钢管节点
e ) TT型节点；f ) KK型节点
第二章平面承重大跨钢结构剖析
XX型管节点： XX型管节点较少。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
直接焊接的矩形管（含方管）平面管节点
a) T、Y型节点；b) X型节点； c) K、N型节点，有间隙；d） K、N型节点，搭接。
（2）H型钢重型桁架
桁架节点铰接是一种近似，条件是杆件较细长， 以H型钢作弦杆或腹杆的重型桁架，设计时应注意节 点的次应力，或按刚接节点设计，对重要的节点还 应进行有限元分析。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
（3）钢管桁架（圆管或矩形管）
钢管桁架节点受力复杂。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
直接焊接的平面圆钢管节点 a) X型节点；b) T型或Y型节点； c）K型节点
框架柱柱脚可以作成铰接，也可以作成刚接。 无铰框架刚度更好，用钢量省、便于安装，但这种 框架对温度作用比较敏感，对基础及地基的要求较 高。
主要有实腹式和格构式两大类。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
（1）实腹式框架结构体系 实腹式框架适用于跨度不太大（L=18～60m）
的框架结构。它的优点是制作简单、便于运输，还能 降低房屋高度。实腹框架构采用门式刚架，刚架可以是单跨、 双跨或多跨，还可带附跨。
把中柱做成摇摆柱体现了材料集中使用的原则。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
（2）采用变化构件截面的手段以适应弯矩变化是 门式刚架轻型化的技术措施之一。柱脚常用铰接， （当有桥式吊车时用等截面、柱脚固定）。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
由于框架支座弯矩的卸载作用使实腹框架的横梁 高度不大，可取跨度的1/30～1/40。
在我国得到大力发展的轻型门式刚架结构，是实 腹式框架结构体系的一种，其特点是屋盖及墙体均采 用压型钢板，结构主要承受自身的重量。
第二章平面承重大跨钢结构剖析
轻型门式刚架结构设计
门式刚架是一种有效利用材料的结构形式。 由于构件尺寸小，房屋高度相应降低，减轻了建 筑体积和重量。构件可以在工厂批量生产，工地 安装用高强螺栓连接，简便而迅速，施工期短。 同时，门式刚架造型简洁美观，在房屋建筑中可 适用于覆盖大面积的单跨、多跨等厂房、仓库和 各类公共建筑。