大跨度空间预应力钢结构讲义
大跨空间钢结构预应力施工技术分析
大跨空间钢结构预应力施工技术分析发布时间：2021-07-21T17:34:14.810Z 来源：《城镇建设》2021年3月第8期作者：林现[导读] 近年来，随着社会经济的发展，城市大跨度结构日益增多。
林现身份证号：44172119710829****摘要：近年来，随着社会经济的发展，城市大跨度结构日益增多。
大跨钢结构一般适用于大规模建筑工程，具有跨度大、环境复杂等特点，对于施工质量及工艺要求十分严格，为提高构件刚度、减小构件挠度、改善结构性能，预应力技术逐渐得到了广泛运用。
关键词：大跨空间钢结构预应力施工技术引言钢结构预应力是现代经济和科技发展下的产物，也是建筑业一直在推广使用的新技术，预应力施工技术经过混凝土结构的应用发展到了大跨度空间钢结构的应用，这一发展体现了我国过程建设技术的进步。
给钢结构施加预应力对于钢结构结构变形的调控和调整杆件应力分布有着积极的作用，当对钢结构变形和杆件应力进行有效的调控以后，钢结构的承载力将大大的提升，可以减少施工过程中的用钢量，这样不仅可以节约资源还可以使结构变得轻盈，便于大跨度、大空间的跨越。
大跨空间钢结构的预应力施工技术会涉及到很多的结构形式和各种新型的拉索材料，此外还需要与各种高强材料、高级非线性力学分析和施工技术进行融合，所以其应用的难度还是比较大的，但在近些年来，我国大跨空间钢结构预应力施工还是取得了显著的进步和发展，主要以现在拉索材料、结构形式以及施工技术这三个方面。
1钢结构优点与其他类型的建筑结构相比，钢结构的优点主要有：（１）理论分析可靠性高。
钢材是理想的弹塑性材料，内部材质均匀，晶体结构接近于各向同性。
钢结构的实际工作性能可以被目前的计算理论较好的反应，具有较高的可靠性。
（2）强度较高，质量较轻。
钢材强度高于砌体，混凝土和木材，弹性模量也较高。
在受力条件相同的情况下，与其他结构相比，钢结构结构质量更轻，构建截面面积更小，在运输和安装上有明显优势，是建造大跨度建构筑物的理想材料。
大跨度房屋钢结构简介
工程实例
美国瑞雷（Raleigh）竞技馆（大剧院） 1952年建于美国北卡罗里那州，平面
91.5m×91.5近似圆形，两个砼斜放抛物线拱，鞍 形正交预应力索网，世界上第一个现代悬索屋盖 。
54
55
美国华盛顿杜勒斯机场 1962沙里宁设计，两排 巨型钢筋混凝土斜柱支撑，一高一低，其间悬挂 40余米长的钢索，上铺屋面板，在重力的作用下 ，钢丝自然下垂，形成充满张力感的屋顶曲线。
正放。
32
网架和网壳结构(5)
抽空三角锥 三(多网)架层网架 减少弦杆内力(25% 性好；杆件数量多
蜂窝形三角 锥网架 60%)，减小网格尺寸，大跨经济
三层网架示
意图
33
网架和网壳结构(6)
网架的点支承 点支承的设置原则 通过正弯矩和挠度减小，使整个网架的内力趋于均匀 对于单跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/3 (下图a) 对于多跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/4(下图b)
大时网可要两架向 构作几正造交稳何网 正双放 架定尺， 形坡正 式和寸放，四抗角四锥 震坡计或钢 算网筋其格混数凝它土屋复面跨体杂高系比的多坡网格排数钢檩水条屋屋面体面跨 系高 ；比跨度
正放抽空四角锥
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
两向正交斜放，棋盘形四角锥
大跨度房屋钢结构简介
大跨度钢结构的应用及其主要特点 大跨度房屋钢结构的类型 梁式结构 框架结构 拱式结构 网架和网壳结构 悬索结构
1
大跨度钢结构的应用及其主要特点
应用 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
大跨度预应力钢结构在体育馆工程中的应用.pptx
4.2.2预应力索张拉
按施工方案，张拉施工分3级由两端向中间双方向对称 施工。第一张拉至80%设计索力；第二次张拉100%设计 索力，并超张拉5%；第三级进行索力微调，调整到设计 值。分级张拉施工顺序如下图所示（第一级为1-7号图， 第二级为8-14号图，第三级根据监测情况对个别索调整。 ）
第一次张拉9,22，E,M轴线张拉到80%设计力，分别为 980.1060.1360.1360KN.
2.预应力技术于大跨度空间钢结构特色和优势
(1) 可以改变结构的受力状态，满足设计人员所要求的结构 刚度、内力分布和位移控制。
(2) 通过预应力技术可以构成新的结构体系和结构形态(形 式)，如索穹顶结构等。
(3) 预应力技术可以作为预制构件(单元杆件或组合构件)装 配的手段，从而形成一种新型的结构，如弓式预应力钢结 构。 (4) 采用预应力技术后，或可组成一种杂交的空间结构，或 可构成一种全新的空间结构，其结构的用钢指标比原结构 或一般结构可大幅度降低，具有明显的技术经济效益。
桁架预应力钢索采用挤包双护层大节距扭绞型缆索，定 位撑杆（撑杆为圆管，截面为219×12mm，最长为 9.248m）。上端与桁架结构的下弦采用万向球绞节点连接， 下端与索采用夹板节点连接，纵横向索穿过钢撑杆下端的 双向节点，形成双向张拉空间索网，索端与钢结构相连处 设计为铸钢节点。(图2.3.4)
4.2 钢结构预应力施工
4.2.1预应力索的安装
索的安装穿插在钢构件的安装过程中，索盘放置在结 构外地坪上，纵横向拉索使用捯链辅助牵引，随钢结构一 起滑移，但索不张拉，仅预紧。索规格主要有4 种:5×109,5×187,5×253,5×367.横向钢索预张力中间索 最大2000KN，端部索最小1100KN；纵向钢索预张力中间 索最大1600KN，端部索最小1300KN，张拉过程中，考虑 纵横向索相互影响和张拉先后顺序对索力影响，需超张拉， 横向双索最大张拉力达到2730KN,纵向单索最大张拉力达 到1850KN。
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。
大跨度多阶次空间预应力钢桁架结构施工工法
大跨度多阶次空间预应力钢桁架结构施工工法一、引言二、工艺步骤1.现场准备：确定施工场地和施工进度，制定施工方案，并做好详细的施工计划和时间表。
同时，组织好施工人员和施工设备，确保施工材料的及时供应。
2.桁架制作：根据设计图纸制作桁架结构的构件。
首先制作桁架的主梁和副梁，然后按照设计要求进行螺栓连接和焊接。
随后，制作桁架结构的其他构件，包括节点连接件和预应力钢筋。
3.预应力加固：将预应力钢筋根据设计要求穿插在桁架的节点连接处，并进行张拉和固定。
预应力钢筋的加固能够增加结构的整体抗弯能力和抗震能力。
4.组装调整：将制作好的桁架构件按照设计要求进行组装，采取临时支撑措施进行调整，确保桁架结构的水平和垂直度满足设计要求。
5.定位和安装：将调整完毕的桁架结构用螺栓和焊接等方式固定在基础上，确保整个结构的稳定和精确位置。
6.现浇混凝土：在桁架结构上搭设脚手架，并进行现浇混凝土施工。
混凝土的浇筑需要按照设计要求，采取逐层浇筑和振捣的方式，确保混凝土的质量和结构的强度。
7.后续工序：待混凝土硬化后，进行跟进工序的施工，包括钢结构的防腐和喷涂，以及其他附属设施的安装。
三、问题与解决方法1.桁架结构的材料供应问题：在施工前需要提前组织好材料的采购和供应，确保桁架结构的材料及时到位。
2.桁架节点连接的施工精度问题：桁架节点连接处需要进行精确的调整，可以采用激光测量仪等精密仪器进行施工。
3.桁架结构的安全问题：在施工过程中，需要采取安全措施，包括设置临时支撑和脚手架，确保施工人员的安全。
四、施工注意事项1.严格按照设计图纸和施工方案进行施工，遵守施工规范和操作规程。
2.加强施工现场的管理，保持施工环境整洁，清理好施工垃圾和杂物。
3.施工过程需要密切配合各专业施工队伍，协调好施工进度和施工质量。
4.定期进行施工质量检查和安全检查，及时解决问题和隐患。
五、施工案例以大型体育馆的钢桁架结构施工为例，通过采用以上的工艺步骤和注意事项，成功完成了桁架结构的施工。
预应力大跨度空间的钢结构施工设计研究
２ 、 拼 装 机 具
三、 大 跨度 空 间的钢结构 预应 力施 工设计
１ 、 张 拉 工 艺
考 虑到杆 件单重较轻 ， 构件外形小 、 体量大 的特点 ， 拼装 吊机需具有 良好的机动性能 ， 故拼装 吊机拟选用１ 台８ 吨汽车吊， １ 台２ ５ 吨汽车 吊。
３ 、 胎 架 拼 装
第一 、 预应 力钢索张拉前标定张拉设备。根据设计提供的拉索预应 力 值， 进行施工仿真计算 ， 按 照计算结果对径 向托索施加预应力。拧索预应 力的施加采用分级对称的原则 。预应力施加分３ 级， 第１ 级施￣ １ ２ ０ ％， 第２ 级
豳圆圈
一
ｌ 施工技术与应用
预应 力大跨度 空间的钢结构施工设计研 究
殷欣 温 启平 陕西 西 安 广东 深圳
陕西省建筑设计研究院有限责任公司 ７ １ ０ ０ ０ ３ Ｊ广东省深圳市清华苑建筑设计有限公司 ５ １ ８ ０ ０ ０
摘要 ： 钢材是符合绿色环保 、 节能减排和循环经济的材料， 钢结构也是体 现绿色施工的拼装结构。在钢结构 中施加预应力 ， 可节省用钢量， 提高结构安全， 实现大跨度和大空间建筑 ， 同时可有效调整杆件的应 力和结构 的变形， 提高结构的安全性 ， 并可
合复杂预应力空间钢结构的具体施工工艺 ，能跟踪建造全过 程的完整施
为反变形量 ； 二是 由于定位焊缝 易产生缺 陷， 因此对于直径较大的管子应 工分析系统 ； 二是原有用于混凝土结构 的预应力施工装备已不适 用 ， 缺少 尽可能不在坡 口根部进行定位 焊，而是利用肋板焊到管子外壁起 定位作 相应的预应力钢结构的施 工装备 ；三是缺少对应于形 式多样 和结 构复杂 用 ； 三是如发现有裂纹 、 未焊透 、 夹渣 、 气孔等缺陷 ， 必须铲平重焊。应彻底
预应力大跨度空间钢结构的应用分析
预应力大跨度空间钢结构的应用分析摘要：随着经济的快速发展以及工业、文化等事业的日益进步，空间结构特别是预应力大跨度的空间钢结构在社会中发挥越来越重要的作用。
预应力大跨度空间钢结构，是一种新型的钢结构应用技术，这种新技术比传统大跨度空间钢结构有更大的优势。
本文主要介绍了预应力大跨度空间钢结构的概述、应用以及应用策略这几个方面。
关键词：预应力；大跨度空间钢结构；应用一、预应力大跨度空间钢结构的概述（一）预应力空间钢结构的主要特点1、这种结构能够单次引入相反于内力峰值符号的预应力，实现内力峰值的抵消或者减弱以及设计内力的降低。
同时，如果分批施加荷载和预应力，还能够使设计内力不断下降。
2、能够实现荷载的不利内力向有利内力的转变，以便形成一种更为先进的结构体系。
3、能够大量地运用性价比更大的、高强度的钢材及钢索，以便降低结构的自重。
4、能够增强结构的刚度、调节结构的自振频率、完善结构的性能。
（二）预应力大跨度空间钢结构预应力大跨度空间钢结构，是将现代化的预应力新技术应用到诸如网格结构、张力结构等大跨度的空间结构中，以便形成杂交式的、新的预应力大跨度空间钢结构。
该结构具有刚度更大、重量更轻，制作简便、安装方便的特点和优势。
近年，这种结构更是获得了极大的开发和发展，受到社会各界，特别是工程界的广泛关注。
通常，预应力大跨度空间钢结构的特点及优势主要有：1、能够改变结构受力的情况，能够符合设计所要求的刚度、内力的分布状态以及对位移的控制。
2、能够加快工程的建造速度。
预应力空间钢结构的组件大都在工厂中生产完成、在工地上进行组装，在安装钢结构时，可以同时安装照明装置、消防设施以及屋面的设施（比如网板、避雷阵等）。
3、采用该结构，有些施工就可以在位置比较低的地方进行，为施工提供质量及安全上的保障。
4、该结构的适用非常广泛，除了可以在机库适用外，在商场、候车厅、低层的住宅以及体育馆等都可以采用这种结构。
4、该结构可以用来配置预制的构件，利于形成新型的钢结构，比如弓式的预应力空间钢结构。
大跨度空间的钢结构施工技术研究
大跨度空间的钢结构施工技术研究大跨度空间的钢结构施工技术是一项比较前沿的技术，该技术在西方发达国家应用程度很广泛，例如美国。
并且得到了建筑行业相应人员的一致好评。
在工程实际建设技术应用中，技术不断地完善，同样也解放了设计师的设计思想，使建筑的可设计跨度越来越大，而且使建筑变得更加美观。
我国对于大跨度空间钢结构施工技术的应用并不是很早，但是该技术在我国的发展和应用却是很快的。
零八年的鸟巢、水立方就是极具代表性的建筑作品，可以说是我国建筑行业发展迈出的关键一步，建筑外形散发的魅力、完美的技术方案，成为各国关注的重点，这些都不开大跨度空间钢结构施工技术的支持。
本文就是根据我国建筑行业现状，深入分析大跨度空间的钢结构施工技术。
一、大跨度空间钢结构的发展现状我国对于大跨度钢结构技术的应用起步虽然落后于西方发达国家，但是我国大跨度钢结构施工技术的发展是十分迅速的，体育馆工程的建设中最能体现该施工技术的应用。
我国是零八年奥运会的举办国家，还有其他运动会的举办等，使得我国建设了许多的体育馆工程，水立方是奥运会游泳等项目比赛应用的体育馆，该体育馆是尤为典型的大跨度结构，水立方可以从图纸上的概念设计转化为建筑物实体，离不开大跨度空间钢结构施工技术的支持。
该结构因其自身独特的魅力得到越来越多设计者的青睐，并且设计的建筑物跨度越来越大，该技术的应用以及工程的建设在我国为越来越为广泛。
二、现代大跨度空间钢结构施工技术的特点1、對钢材的强度要求高大跨度空间钢结构对于钢材的强度有着很高的需求，我国建筑行业不断地发展对于结构的跨度也在不断地进行挑战，不仅可以在房屋建筑中看到这一点，在我国的桥梁工程建设中也能看到。
我国水立方建筑的跨度达到了一百七十七米，这并不足以要人惊叹，我国的鸟巢建筑跨度竟达到了二百九十六米，可以说是我国建筑史上的辉煌篇章。
跨度越大，那么在该悬臂上承受的荷载就越大，这就要求钢材具备足够的强度。
传统的建筑中，通过设置梁体以及柱体等来减小跨度的长度，其实质性目的就是为了减少同一构件承受的荷载大小。
最新大跨度结构基础知识教学课件
应用
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
120m 160m(长春体育馆，网壳结构，1998)
主跨1385m (江阴长江大桥，悬索结构，1999)
•个性化(非大量建设项目，方案的极其个性化)
钢 筋 混 凝 土 屋 面 体 系
钢 檩 条 屋 面 体 系
网 格 数 跨 高 比 网 格 数
跨 高 比
两 向 正 交 正 放 ， 正 放 四 角 锥
正 放 抽 空 四 角 锥
(24 )+ 0 .2 L 2
1 01 4 (68 )+ 0 .0 7 L 2
(1 31 7)+ 0 .0 3 L 2
两 向 正 交 斜 放 ， 棋 盘 形 四 角 锥
网架和网壳结构(10)
a)正放四角锥斜置正放四角锥柱面网壳
e)抽空三角锥柱面网壳
双层柱面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系
a)：刚度大，杆件少，最常用 b)：适用于小跨度，轻屋面 c)：系将a)斜置 3.三角锥体系 常用d) ， e) 两种
•双曲面网壳
网架和网壳结构(13)
a) 正交正放类 d) 正交斜放设斜杆类
b) 正交斜放类 e) 正交斜放设斜杆类
c) 正交斜放设斜杆类
双曲面网壳的网格形式 1.正交正放类
a):单层时在方格内设斜杆 双层时组成四角锥体 2.正交斜放类 b):抗剪强度弱 c):第三方向局部设斜杆 d):全部方格内设双斜杆 e):第三方向全局设斜杆
斜 放 四 角 锥 ， 星 形 四 角 锥 (68 )+ 0 .0 8 L 2
大跨度空间结构概述
1975年建成的美国新奥尔良“超级 穹顶”（Superdome），直径 207m，长期被认为是世界上最大的 球面网壳。
美国新奥尔良“超级穹顶”
东京代代木国立体育中心莫斯 Nhomakorabea中央红军之家综合体育馆
巴塞罗那圣乔地体育馆
3.大跨空间结构问题及解决方法
多种作用耦合情况对结构影响（温度应力，风载，焊接残余应力等）
70年代以来，由于结构用织物材料的改进，膜结构或索 -膜结构（用索加强的膜结构）获得了发展： 1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，就采用这种结构， 技术尤为先进，其近似圆形平面的直径为202m； 1996年，美国亚特兰大为奥运会修建的“佐治亚穹顶” （Geogia Dome，1992年建成）采用新颖的索穹顶结构，其 准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。
第29届奥运会主场馆：北京奥林匹克体育场
悉尼超级穹顶体育馆是被作为 2000年奥林匹克运动会的多功能 体育馆进行设计的。 菲利普· 考克斯与其合作者们 把大穹顶体育馆想象成一座庞大、 水平且半透明的建筑。建筑外形 呈鼓状，由24根钢柱支撑着的放 射状网架结构形成了遮盖赛场的 轻型屋盖体系。为使其尺度不至 于过大，他们在两侧设置了环抱 体育场的轻质廊道，这就给这个 大尺度的表皮添上了一些人性化 的细部。但是要欣赏大穹顶还是 需要一定的角度和高度，所以他 们在设计时运用了一种类似桅杆 的结构，就像是一个花冠围绕在 体育馆的周围。他们以其纤细但 不失强度的悬索和自由排列的柱 廊强调大穹顶的整体外观。支撑 柱廊的是树状的柱子，屋顶采用 了有拉索支撑的桁架结构，大尺 度出挑的屋檐为场馆提供了阴凉 的空间。
扩展内容：
空间网格结构 网壳结构的出现早于平板网架结构。在国外，传统的肋环型穹顶已有一百多 年历史，而第一个平板网架是1940年在德国建造的（采用Mero体系）。中国第 一批具有现代意义的网壳是在50和60年代建造的，但数量不多。当时柱面网壳大 多采用菱形“联方”网格体系，1956年建成的天津体育馆钢网壳（跨度52m）和 l961年同济大学建成的钢筋混凝土网壳（跨度40m）可作为典型代表。球面网壳 则主要采用肋环型体系，1954年建成的重庆人民礼堂半球形穹顶（跨度46.32m） 和1967年建成的郑州体育馆圆形钢屋盖（跨度64m）可能是仅有的两个规模较大 的球面网壳。自此以后直到80年代初期，网壳结构在我国没有得到进一步的发展。 相对而言，平板网架结构自60年代后期起获得较多应用，1967年建成的首都体育 馆和1973年建成的上海体育馆是早期成功采用平板网架结构的杰出代表，对这种 结构形式在其后一段时期的持续发展有很大影响。80年代后期北京为迎接1990亚 运会兴建的一批体育建筑中，多数仍采用平板网架结构。随着经济和文化建设需 求的扩大和人们对建筑欣赏品位的提高，在设计日益增多的各式各样大跨度建筑 时，设计者越来越感觉到结构形式的选择余地有限，无法满足日益发展的对建筑 功能和建筑造型多样化的要求。这种现实需求对网壳结构、悬索结构等多种空间 结构形式的发展起了良好的刺激作用。
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。
CHONGQING UNIVERSITY
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
CHONGQING UNIVERSITY
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。
CHONGQING UNIVERSITY
应 力 扩 散 角 均 取 为 300 ， 规 范 取
0 =30 。
重 庆 大 学
CHONGQING UNIVERSITY
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
钢结构的大跨度结构
钢结构的大跨度结构钢结构是近年来建筑设计领域极为广泛的一种建筑结构形式。
它以钢材为主要构件，经过一系列的加工工序组装而成的结构体系。
钢结构的建筑形式各异，应用范围广泛。
其中，钢结构的大跨度建筑最为引人注目。
一、什么是大跨度结构大跨度结构是指建筑结构跨度大于40米的结构体系。
在这种结构中，由于受力情况的影响，各个构件之间具有高度的交互作用，从而对材料的选取、施工工艺、节点设计产生了显著影响。
二、大跨度结构的发展历史和应用现状大跨度钢结构的应用历史非常悠久，早在欧洲文艺复兴时期就有了初步的应用。
著名的Eiffel Tower、巴黎圣母院、华盛顿纪念碑等著名建筑均采用了大跨度钢结构。
而在当前，大跨度结构得到了更加广泛的应用。
其应用范围不仅仅局限于体育场馆、展览中心、公共交通场所等领域，甚至还出现了钢结构的超高层数建筑。
三、大跨度结构的特点1. 稳定性差大跨度结构受到大风、地震等自然因素的影响，稳定性反应比较明显，构件之间的局部变形可能引起整个结构的拱状变形，从而加大了结构的整体变形和破坏风险。
2. 材料应力更大大跨度结构的自重较大，设计之初需要充分考虑到材料的应力，防止材料超载，导致材料永久性破裂。
而且结构基本上不具有可承受永久形变的能力，这就需要建设计算过程中材料的整体应力分析和细节设计。
3. 施工难度高大跨度结构施工难度很高，整个工程比较复杂，要求有较高的施工技术，还需要耐心的建模运算和结构验证等环节，这会使得所需的施工周期大于常规建筑。
四、大跨度钢结构的优点1. 建筑体量轻大跨度钢结构的体积大幅减少，对场地空间的占用更为合理。
这不仅可以节约空间，还可以在建筑设计中考虑到环境保护、文化传承等因素。
2. 施工周期短大跨度钢结构由于部件标准化，工厂化生产变成可能，不仅可以大量减少现场施工量，还可以缩短建筑资金回报周期。
3. 节能环保在建筑中，大跨度钢结构相对于传统建筑可以大量减少临时工地造成的污染，减少能源开支，做到可持续性低碳化建造。
预应力大跨度空间钢结构的应用与展望
预 应 力 网 格 结 构 是 由空 间 网格 结 构 与 预应 力 技 术 结 合 而 成 的 。一 般
１ 斜 拉 网格 结构 ． ２
５５ 护坡 及 喷 锚 施 工 方 案 ．
根据设计 图纸冠梁上至现场地坪 ，电梯井基坑 四周喷射素混凝土 ， 地下 １ 与 地 下 ２层 之 间 喷 混凝 土 加 锚 。 层 （） 工工艺流程 ： 备进场一钢管土钉杆制作一挖土 、 １施 设 修土一打钢 管土钉、 绑扎钢筋 网片一千配混凝土料一喷射混凝土一 注浆 。 （） ２ 基坑打锚杆及素混凝 土喷射部位必须分 层分段开挖 ， 严禁超挖 或上层未加 固完毕就 开挖 下一层 ， 方工作面 出来后应及 时进行喷射施 土 工， 尽可能缩短边坡土体暴露的时间， 同时后道工序紧跟其后 。
、 、 、 、 、 、 、
时 间 段 度 ／ ｍ 位 移 ／ｍ ｍ 深度 ／ ｍ
８
２ １ １ ３
１ ４ ２
Ｃ Ｘ２ Ｃ Ｘ３ Ｃ Ｘ４
Ｃ Ｘ５
２ ０ ２ ０ ２ ０
２ ０
３ ０ ９ ４
．
２ ５ ０ ５
．
６ 基坑 现场 监测
为确 保 施 工 的 安全 和 土 方 开 挖 的顺 利 进 行 ， 整 个 地 下 室 施 工 过 程 在 中进行全过程监测 ， 实行 动态 管理和信 息化施工 。以便及 时调整施工方
测斜孔号 实测深
预应力结构(钢结构)
目前世界上建成最具有代表性的就是美国分别1990年、1992年建成的圣彼得 斯堡的太阳海岸棒球体育馆穹顶直径210m，亚特兰大的奥运会足球体育馆 为椭圆形平面240×193m。经结构分析该结构的计算跨度可以达到400m。 目前国内索穹顶结构应用仍为空白，但经过多年的研究，我们对重要的关键 技术已经掌握，有待近期在国内工程中应用。
Levy型索穹顶
Levy型索穹顶
Geiger型索穹顶
3.1.4 吊挂结构 吊挂结构是以只能受拉的索作为基本承重构件，并将拉索按照一定规 律布置所构成的一类结构体系。该体系通称为用高强钢索吊挂屋盖的 承重结构体系。是在斜拉桥型式引入建筑结构后，又在“暴露结构 “潮流中发展起来的有高耸于屋面之上的结构与索系，造型奇异，挺 拔刚劲。 吊挂结构由支撑结构、屋盖结构及吊索三部分组成。支撑结构主要型 式有立柱、钢架、拱架或悬索。吊索分斜向与直向两类，索段内不直 接承受荷载，故呈直线或折线状。吊索一端挂于支撑结构上，另一端 与屋盖结构相连，形成弹性支点，减小其跨度及挠度。被吊挂的屋盖 结构常有网架、网壳、立体桁架、折板结构及索网等，形式多样。
3.1预应力钢结构分类 3.1.1张弦梁结构
张弦梁结构（Beam String structure，简称BBS）是近二十余年来发展起来 的一种新型的大跨度预应力钢结构。张弦梁结构是由“将弦进行张拉，与 梁组合”这一基本形式而得名。它由弦、撑杆和梁组合而成的新型自平衡 体系，如图6-4-1、6-4-2所示。结构是由刚度较大的压弯构件，又称刚性构 件，刚性构件通常为梁、拱、桁架、网壳等多种形式。弦是柔性的引入预 应力的索或拉杆。撑杆是连接上部刚性梁构件与下部柔性索的传力载体， 一般采用钢管构件。通过对柔性构件施加拉力，使相互连接的构件成为具 有整体刚度的结构。弦的预应力使结构产生反挠度，故结构在荷载作用下 的最终挠度减小；撑杆对抗弯受压构件提供弹性支撑，改善后者的受力性 能；若压弯构件取为拱时，由弦承受拱的水平推力，减轻拱对支座产生的 负担。由于综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉强度高的优点， 张弦梁结构可以做到结构自重相对较轻，体系的刚度和形状稳定性相对较 大，因而张弦梁结构可以使压弯构件和抗拉构件取长补短，协同工作，跨 越很大的空间，具有良好应用价值和前景的新型结构形式。
大跨度空间预应力钢结构讲义
大跨度空间预应力钢结构讲义【大跨度空间预应力钢结构讲义】第一章引言1.1 研究背景1.2 研究目的1.3 文章结构第二章钢结构基础知识2.1 钢结构的定义与分类2.2 钢材的性质与标志2.3 钢结构设计的基本原则2.4 钢结构施工工艺第三章预应力钢结构概述3.1 预应力技术基本概念3.2 预应力钢材的选用3.3 预应力锚固系统3.4 预应力施工工艺与方法第四章大跨度空间钢结构设计原则4.1 大跨度空间钢结构的定义与分类4.2 大跨度空间钢结构设计的基本原则4.3 大跨度空间钢结构设计流程4.4 外力分析与荷载计算第五章大跨度空间预应力钢结构设计方法5.1 大跨度空间预应力钢结构设计的优势与特点5.2 大跨度空间预应力钢结构设计的步骤5.3 预应力设计参数的确定5.4 大跨度空间预应力钢结构的优化设计第六章大跨度空间预应力钢结构施工技术6.1 大跨度空间预应力钢结构施工准备工作6.2 预应力钢束的张拉与锚固6.3 钢结构主体拼装与安装6.4 施工过程中的质量控制与安全注意事项第七章大跨度空间预应力钢结构的应用与发展7.1 大跨度空间预应力钢结构应用案例7.2 大跨度空间预应力钢结构的未来发展趋势第八章总结与展望8.1 研究成果总结8.2 存在的问题与改进方向8.3 对未来研究工作的展望【扩展内容】1、本文档所涉及附件如下：附件1：大跨度空间预应力钢结构施工工艺流程图附件2：大跨度空间预应力钢结构设计计算表格附件3：大跨度空间预应力钢结构施工安全手册2、本文档所涉及的法律名词及注释：2.1 预应力钢结构：指通过预先施加压力在结构构件中形成预应力，以提高结构的承载能力和使用性能的钢结构。
2.2 施工安全手册：即针对施工过程中可能存在的危险及应对措施进行规定的文档。
大跨空间钢结构PPT32页
3）1.2×恒+1.4×温度
4）1.2×恒+1.4×活+0.84×风 （1.0×恒+1.4×活+0.84×风）
1.2×恒+0.98×活+1.4×风 （1.0×恒+0.98×活+1.4×风）
5）1.2×恒+1.4×活+0.84×温度 （1.2×恒+0.98×活+1.4×温度）
6）1.2×恒+1.4×活+0.84×风+0.84×温度
丙类
抗震设防烈度
8度
设计地震分组
第一组
场地类别
Ⅲ类
2、位移限值
网壳结构的最大位移不应超过跨度的1/400。
3、杆件计算长度
壳体曲面内杆件计算长度为（1×L）
壳体曲面外杆件计算长度为（1.6×L）
7.2.3 网壳结构截面的优化
(一)、荷载 1、结构自重 2、恒荷载 建筑做法、屋面檩条等：1.0kN/㎡ 3、活荷载 不上人屋面：0.5kN/㎡ 4、风荷载 w0 0.4kN / m2 风压按照50年重现期取基本风压 根据荷载规范，按照B类地面粗糙度， 查得48.5米高度处风压高度系数
(1.0×恒+0.6×活+1.3×地震)
8）1.2×恒+0.6×活+0.28×风+1.3×地震 （1.0×恒+0.5×活+0.28×风+1.3×地震）
各种组合的分项系数按照荷载规范、抗震规范取值，地震荷载考虑水平和竖向地震的 组合，最终共260种荷载组合。
7.2.3 网壳结构截面的优化
第七章 大跨空间钢结构
w0 0.4kN / m2
风振系数取 体型系数取 风压计算