大跨度预应力钢结构屋盖体系设计
收稿日期:2002-07-16
作者简介:韩小雷(1963-),男,教授,主要从事高层建筑结构的研究.
文章编号:1000-565X(2002)10-0111-04
大跨度预应力钢结构屋盖体系设计
韩小雷 杨 春 季 静 陈庆军 郑 宜 林 鹏
(华南理工大学建筑学院,广东广州510640)
摘 要:介绍广东现代国际展览中心大跨度预应力钢结构屋盖体系结构设计,重点论述该结构体系的计算模型处理、结构设计方法和结构体系优化设计,得到一些有意义的结论.
关键词:结构设计;大跨度结构;预应力钢结构;网架结构中图分类号: 文献标识码:A
1 工程概况
广东现代国际展览中心属广东省东莞市标志性建筑,总占地面积约15万m 2.主馆平面形状似长方形,展厅主要部分为一层结构,两边局部为二层结构.展厅首层建筑面积约4.5万m 2,二层建筑面积约1.3万m 2
,附房建筑面积约1.4万m 2
,总建筑面积约7.2万m 2.展览馆建筑使用功能要求内部为大空间,利于展厅灵活布置.展览馆建筑图见图
1.
图1 展览馆建筑图
F ig.1 Ar chite ctur al dr aw ing o f e xhibitio n building 在满足建筑外观及使用功能要求的基础上,展览馆的支承结构采用钢筋混凝土柱,屋面采用预应力大跨空间网架,其规模是目前国内最大的建筑网架屋盖,柱混凝土强度等级为C35,屋盖钢结构的钢材主要采用Q235钢.基本风压值取0.6kPa,风压系数由风洞试验确定.抗震设防烈度为7b .
2 支承结构体系设计
支承展厅网架结构为32根钢筋混凝土柱,分列两排,跨度90m,沿跨度方向网架向两边分别悬挑约30m.中间8根柱截面为2200mm @2600m m,柱间距为30m;两边24根柱的截面为1400m m @1600m m,柱距为21m.纵、横向柱列采用排架计算模型进行内力计算,柱底与基础为刚接,柱顶与网架为铰接,假设网架平面内刚度无穷大,纵向力学计算模型如图2所示.柱所受荷载包括结构及设备自重、屋面活荷载、风荷载及地震作用.根据荷载效应组合下柱的最不利内力进行截面配筋、结构抗侧移刚度验算以及基础设计
.
图2 排架柱计算模型示意图
F ig.2 Sketch o f c alcula ting m odel of bent c olumns
通过计算,柱底最大轴力约为12000kN,最小轴力约为6500kN,最大弯矩为12000kN #m,属于大偏心受压,截面2200mm @2600m m 柱纵筋为
华南理工大学学报(自然科学版)第30卷第10期Jo urnal of So uth C hina Univ ersity o f Techno logy
V o l.30 N o.102002年10月
(Natur al Scie nce Editio n)
O ctober 2002
36<40+40<32(ò级钢),箍筋为<14@150(100)(ò级钢,十肢箍);截面1400m m @1600mm 柱纵筋为20<32+16<28(ò级钢),箍筋为14@150(100)(ò级钢,四肢箍).柱截面配筋示意图如图3所示
.
图3 柱截面配筋示意图
F ig.3 Sketch o f r einf or cement o f column se ctio n
根据场地的地质勘察报告及附近已建建筑物基础设计的有关资料,并结合当地的实际情况,柱下采用人工挖孔桩基础,桩径为1.3m,桩端放大头直径为1.9m,设计桩长约为15~20m ,桩端支承于中风化泥质砂砾岩,岩石天然湿度的单轴极限抗压强度不小于6MPa,桩端嵌入岩层内不小于1.3m,桩身混凝土强度等级为C30,纵筋20<20(ò级钢)通长配置,箍筋<8@300(?级钢),单桩竖向承载力设计值为8000kN.根据柱底最不利内力组合,同时考虑桩身侧向稳定要求,柱下均采用四桩台基础,承台尺寸为5.9m @5.9m @1.2m,桩中心距为3.3m.通过计算,在各种工况组合情况下桩均不受拉力作用,满足承载力及沉降变形要求.
3 屋盖结构系统设计
展厅屋盖结构系统采用带拉杆的预应力大跨空间网架结构,下部32根钢筋混凝土柱作为网架的支座,同时在每根钢筋混凝土柱顶设置一根长约15m 的箱形钢柱,截面为800m m @600mm ,钢板厚度分别为22mm 和12mm.在钢柱顶与距网架支座25m 处之间设置圆钢管拉杆,拉杆截面为<351mm @14mm ,相应在钢柱外侧设置平衡拉杆,平衡拉杆经过悬挑部分网架的焊接球节点锚入地下抗拔桩内(见图1、图4).为了防止拉杆拉力对下部钢筋混凝土柱产生过大的附加弯矩作用,钢柱底与钢筋混凝土柱顶采用双向铰接处理,拉杆与网架焊接球节点的连接也采用单向铰接,节点大样如图4.为了保证钢柱平面外的稳定,钢柱在平面外设置预应力拉索.
拉杆的抗拔桩采用人工挖孔桩.经过计算,中间部分网架拉杆的最大拉力为3200kN,两边低网架拉杆的最大拉力为2000kN.根据拉杆的拉力大小,
抗拔桩桩径分1.3m 和1.5m 两种.桩径为1.3m
的抗拔桩,桩端放大头直径为2.1m,设计桩长约为15~20m ,桩端嵌入中微风化砂砾岩,岩石天然湿度的单轴抗压强度不小于12M Pa,桩端嵌入岩层内不小于2.5m ,桩身混凝土强度等级为C30,纵筋28<25(ò级钢)通长配置,箍筋<8@300(?级钢),单桩竖向抗拔承载力设计值为2100kN.桩径为1.5m 的抗拔桩,桩端放大头直径为2.7m,设计桩长约15~20m,桩端嵌入中微风化砂砾岩,岩石天然湿度的单轴抗压强度不小于12M Pa,桩端嵌入岩层内不小于2.5m,桩身混凝土强度等级为C30,纵筋43<25(ò级钢)通长配置,箍筋<8@300(?级钢),单桩竖向抗拔承载力设计值为3400kN.拉杆的拉力通过拉杆锚入桩头混凝土内2m 传递给抗拔桩.为了加强传递效果,在锚入部分的拉杆表面焊接4根<25螺纹钢筋,同时在拉杆端部设置端板,连接部分桩的箍筋加密.拉杆与抗拔桩连接节点大样如图5所示.
图4 钢柱、拉杆节点大样示意图
F ig.4 Sketch o f jo ints o f steel c olumn and draw bar
图5 拉杆与抗拔桩连接节点大样示意图
F ig.5 Sketch o f joints of dr awbar and pullr esisting piles
展厅网架总平面为379m @154m,长向分为三
段.网架覆盖总面积约为5.5万m 2,节点采用螺栓
112 华南理工大学学报(自然科学版)第30卷
球,个别节点采用焊接球,网架形式为正放四角锥,网格的基本尺寸为5m @5m ,上面铺轻质的夹芯彩色钢板.网架的两边柱点支承,钢筋混凝土柱顶钢柱伸出屋面,钢管斜拉杆与之相连接.中间的部分为高
网架,而两边则为低网架.高网架厚度为3.5m,低网架厚度为3m.展厅网架的平面图及剖面图如图6(a),(b)所示
.
图6 网架结构图
Fig.6 D ra wing o f lattice fr amed str uct ure
展厅网架荷载包括恒荷载、屋面活荷载、风荷载、地震作用及温度荷载.恒荷载分为网架自重、上弦静载和下弦静载.网架自重由计算机自动生成,上弦静载标准值为0.3kN/m 2,下弦静载标准值为0.7kN/m 2;屋面活荷载标准值为0.5kN/m 2;基本风压p W 取0.6kPa,风压分布参照风洞试验结果取值;地震烈度为7b ;温度荷载为?25e .网架选用材料如表1表示.
表1 网架构件材料选用表
T able 1 M ater ia l ta ble o f mem ber s o f latt ice f ram ed structur e
构 件选用材料
钢 管Q235A 高频焊接钢管和20#优质碳素钢无缝钢管钢 板Q235B 钢
钢 球45#优质碳素钢
高强螺栓
40Cr10.9级([M 36)和9.8级(\M 39)
网架内力、变形及杆件截面采用SFCAD2000网架设计软件进行计算设计.网架杆件设计应力取
第10期韩小雷等:大跨度预应力钢结构屋盖体系设计113
195MPa,拉杆长细比[200,压杆长细比[180.
经过计算,杆件设计截面主要为<75.5m m@ 3.75m m和<88.5m m@4m m两种,约占杆件总长度的60%,螺栓球直径主要为<100~200m m之间.展厅网架总用钢量约2450t,单位面积平均用钢量44.5kg/m2.低网架跨中最大的弹性计算竖向位移为140mm,高网架跨中最大的弹性计算竖向位移为160m m,满足规范位移限值要求.
根据一次加载得到的网架节点弹性位移值,对展厅网架进行了几何非线性计算.通过对网架杆件及拉杆内力的计算结果分析对比,二者相差甚微,所以作者认为在本工程实际设计中可以不考虑结构几何非线性对结构内力变化的影响.
4设计总结
(1)本结构设计的特点是上部预应力网架结构通过两侧的拉杆锚在桩上而形成一个自平衡体系,在竖向荷载作用下,屋盖传给支承结构柱仅为竖向轴力而没有弯矩和剪力.
(2)设计中,钢柱柱脚铰接的选择对于优化结构受力非常关键.钢筋混凝土排架柱柱顶离地面高度最高约24m,水平力产生的弯矩非常大,柱处于大偏心受压状态,造成抗弯纵筋配筋量多.钢柱高度最大为15m,如果钢柱柱脚刚接,钢柱顶的水平变位将在钢柱底产生很大的附加弯矩作用,该作用直接传递至下部钢筋混凝土柱,势必造成更大的偏心作用.所以,通过将钢柱柱脚设置为铰接,大大减小了钢筋混凝土柱的弯矩作用.
(3)为了保证钢筋混凝土柱上部的钢柱沿建筑长方向的稳定性,在该方向上施加了预应力索以保证钢柱的平衡.
参考文献:
[1]G BJ10)89,混凝土结构设计规范[S].
[2]G BJ17)88,钢结构设计规范[S].
[3]G BJ11)89,建筑抗震设计规范[S].
[4]JG J7)91,网架结构设计与施工规范[S].
[5]G BJ9)87,建筑结构荷载规范[S].
Structural Design of Long Span Prestressed Steel Roof Syste m
Han Xia o_lei Ya ng Chun Ji Jing Chen Qing_jun Zheng Yi Lin Peng
(C olleg e o f A rchitecture&C ivil Eng ineer ing,South China U niv.o f T ech.,G ua ng zhou510640,China)
Ab stract:The structur al design of the lo ng spa n presressed steel r oo f system o f Guangdo ng M odern Inter na tio nal Ex hibitio n Center is intro duced.The selectio n o f com puting m odel,structural design methods and the optim iza tio n of the design are presented a nd analy zed.Som e significant conclusio ns a re made.
Ke y words:structural de sig n;lo ng span structure;presressed steel structur e;la ttice fr amed structur e 114华南理工大学学报(自然科学版)第30卷
大跨空间结构案例分析
通过这一个学期建筑结构选型将建筑结构分类如下:●平面结构 梁柱结构(框架结构 桁架结构 单层钢架结构 拱式结构 ●空间结构 薄壁空间结构 网架结构 网壳结构网格结构 悬索结构 薄膜结构 ●高层建筑结构 ●平面结构 平面屋盖结构空间跨度相比较小,节点、支座形式较简单。 2008年奥运会摔跤比赛馆总建筑面积约23950平方米,比赛馆平面是一个82.4*94米平面,屋面是反对称的折面,采用巨型门式钢钢架结构,将建筑塑造为富有韵律感的
造型,如图所示。三维整体模型工程屋盖由12榀空间门式钢钢架组成,跨度82.4米,中心距8,0米,钢刚架为四肢组合的格构式结构。构件间的连接节点均为相贯节点,钢架柱(钢管连接于看台部分的钢筋混凝土柱,屋盖结构外形简洁、流畅,节点形式简单,刚度大,几何特性好。 单榀空间门式钢刚架单榀空间门式钢刚架(有连系杆单榀空间门式钢刚架(有连系杆
刚架柱支座 ●空间结构 ●网格结构 ?网架结构 一:2008奥运会国家体育馆 国家体育馆位于北京奥林匹克公园中心区,建筑面积80 476m2 ,固定座席118 万座,活动座2 000座,用于举办2008 年奥运会的体操、手球比赛,赛后用于举办体育比赛和文艺演出。虽然体育馆在功能上划分为比赛馆和热身馆两部分,但屋盖结构在两个区域连成整体,即采用正交正放的空间网架结构连续跨越比赛馆和热身馆两个区域,形成一个连续跨结构。空间网架结构在南北方向的网格尺寸为815m,东西方向的网格有两种尺寸,其中中间(轴a和○K之间的网格尺寸为1210m,其他轴的网格尺寸为815m。按照建筑造型要求,网架结构厚度在11518~31973m之间。不包括悬挑结构在内,比赛馆的平面尺寸为114m ×144m,跨度较大,为减小结构用钢量,增加结构刚度,充分发挥结构的空间受力性能,在空间网架结构的下部还布置了双向正交正放的钢索,钢索通过钢桅杆与其上部的网架结构相连,形成双向张弦空间网格结构。其中最长桅杆的长度为91237m,钢索形状根据桅杆高度通过圆弧拟合确定。在
钢结构及预应力屋面施工方案
钢结构及预应力屋面安装工程 专项施工方案 一、工程建设地点 本工程为麦积区军粮供应站粮食仓库搬迁重建项目，建设单位为天水市麦积区军粮供应站，设计单位为甘肃第七建设集团建筑设计有限公司。本工程建设地点位于天水市麦积区东柯河工业园区天水市麦积区军粮供应站新征场地内。 二、工程建设规模 本次施工招标内容包括：新建粮食平房仓2栋，地上一层，钢筋混凝土排架结构，建筑面积为2344㎡；成品库1栋，地上一层，钢筋混凝土排架结构。建筑面积546㎡，综合楼1栋，地上四层，框架结构，建筑面积1569㎡；消防水池面积为138㎡；配套室外附属工程。 三、预应力混凝土屋面施工方法与技术措施 一、工程概况 、2号平房仓屋面采用预制方案，需占用大量场地,硬化作业台面，需等混凝土强度达到设计强度标准值的100%方可吊装，吊装难度较大，需提前做好预制方案，以免影响工期。 屋面部分采用预应力混凝土折线屋架，预应力筋用冷拉粗钢筋。这种屋架杆件受力比较均匀，采取后张法工艺施工。由于工期要求紧，要求混凝土屋架强度增长快。施工进度措施：采用快硬硅酸盐水泥“525号硫铝酸盐水泥”。屋架采用腹杆拼装式，腹杆预制后在现场
拼装，弦杆、端竖杆及斜压杆现场整浇。减少了现场安装模板的工作量，提高了生产率。 二、制作方法 2．1 原材料、机具要求 水泥、砂、碎石须做含碱量检测。碎石粒径 5—20 mm。水泥采有525号硫铝酸盐水泥。这种水泥硬化较快、早期强度较高与普通硅酸盐水泥相比较并无本质区别，要求初凝不能少于45 min，终凝不得迟于10 h。浇筑后的混凝土用振捣棒振捣密实，每日成型的屋架留置2组混凝土试块，1组 1／28，1组 R张拉。C45混凝土配合比的水灰比O．4一O．5，混凝土坍落度5—7cm，由质量检测中心提供C45混凝土配合比。现场施工严格按上述要求控制。 2．2 施工工艺 折线屋架钢筋的冷加工、半成品的制作均在构件厂完成。在施工现场完成支模、钢筋绑扎、混凝土搅拌浇筑，后张预应力主筋、灌浆等工序。侧模采用两套定型木模板，进行周转使用，每天加工2榀。屋架用混凝土底模，场地硬化为标准混凝土台面，必需坚实。模板底表面平整，允许偏差 3 mm。由于场地小，需给吊车作业留必要场地，采取平卧迭层生产，卧式木模板支模。支模板须要水平抄测放线、施工保证底模平整，支撑牢固。屋架腹杆现场预制，腹杆预制后在现场拼装，弦杆、端竖杆及斜压杆现场整浇。混凝土浇筑程序视气温情况而定，气温高时，宜从屋架上弦中间处开始浇筑分别向两端进行，最后在下弦中间合拢；气温较低时，宜从下弦中间开始分头向两端浇
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预应力钢结构的结构体系及节点设计 摘要预应力钢结构学科自诞生以来已经走过了60年历程。最近20年有较大的发展。尤其是近几年来的新材料、新工艺、新结构发展迅猛，且倍受国内建筑界重视和关注，对其研究越来越深入，技术越来越完善，应用也越来越广泛，新型的空间结构体系不断发展。，预应力钢结构的应用范围几乎已覆盖了全部钢结构领域。本文以综述的形式概述预应力钢结构的结构体系及节点设计。 关键词预应力钢结构结构体系节点设计 引言钢结构在设计、制造、施工、加固工程中，与外荷载应力符号相反的预应力被人为地在承重结构体系内引入，用来改善结构的承载特性，尽量利用材料强度幅值或者在主承重结构中引入预张力以使全部构件能够抗压或成型的，称为预应力加固钢结构或预应力钢结构。 预应力钢结构的结构体系可大致分为预应力平面结构体系和预应力空间结构体系。预应力平面结构体系包括预应力梁及楼盖系统、预应力钢桁架、预应力拱架、预应力框架结构、吊挂结构以及索绳结构体系。预应力空间结构体系包括预应力网架结构、预应力网壳结构、张弦结构、索穹顶结构、索膜(张拉膜)结构等等。 空间结构体系模型 一预应力钢结构设计原理和基本方法 1.1 预应力钢结构的工作机理 传统的钢结构引入预应力后受力机制受到改善，因为预应力调整为外部荷载与结构的内部抗力的关系，充分的挖掘了材料弹性强度的潜力，所以预应力钢结构的静，动力性能得到改善，刚度得到加强，众所皆知，在预应力作用下，任何结构的内力体系都是自相平衡的，预应力荷载及内力必须满足下列条件：
0X ∑= 0Y ∑= 0Z ∑= 0X M ∑= 0y M ∑= 0Z M ∑= 从预应力自平衡体系概念出发，除非结构的预应力体系与荷载作用系统完全吻合一致，否则在结构体系内总会产生杆件的卸载效应与增载效应，即某些杆件因预应力卸载的同时伴随着另外一些杆件的增载。因此，预应力的机理不是降低外部荷载力度，改变其作用状态或加固结构本身，而是利用材料弹性强度幅值的重复使用，内力的改性及转移来提高结构整体和杆件本身的承载能力和刚度。 预应力效应的几种主要的机制 图1-1 结构的承载力比较 a-非预应力结构 b-单次预应力结构 c-多次预应力结构 力的重复 图1-2 预应2.力梁的内力质变示意图
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大跨度空间钢结构施工及预算 由于现在越来越多的工厂建立，钢结构厂房的应用也是相继广泛，但是不同的商家和不同的材质价格却有着千差万别，对于其中多少的水分，很多非专业的甚至专业的人士都很难计算出这样一个钢结构厂房的造价是多少，不过这个也是相对比较复杂的，各种成本都需要计算，很多细节都很容易造成疏忽，一个不小心就会出现很大的失误，所以对于它的预算分析很重要。 现在假设如果单做一个简单的单层钢结构厂房，首先就是一个材料费，现在钢的价格是落差不大，平均价位保持在3700每吨的幅度左右徘徊，估计也能在这个水平保持一段时间，相对比较便宜的；其次造价和厂房的跨度高度有关系，如果是不超过8米,跨度不超过30米，带5吨吊车的厂房，且外围护采用保温的做法，那么平米造价要500元左右。如果不带吊车，造价会下降，跨度的变化对造价的影响则分几种情况：超过15米的厂房，随着跨度的增加单位面积的造价会下降，但是从15米开始，随着跨度减小单位面积的造价反而会上升；再次就是厂房的人力成本问题，像这种简单钢结构厂房就大概二十个人力左右3个月的时间可以完工，平均每个人每月的开销是3000元左右；还有就是厂房的技术成本，在前期的设计和制图相对于普通房屋过程要复杂，必须找到实力相对较强的，这种准备工作务必做到精确否则会造成很大的浪费，保守估计的成本也至少是上万元；另外还有其他很多工程方面出现问题的代价成本，综合考虑后还是在至少7000每平方左右的价位了。 商品经济化的今天，对于物价的估算也是比较难的，尤其是类似于这种工程细的项目更是无从下手，所以必须先严格的作出各项成本参考逐一分析。不过以后这方面会制定出更好的标准，规模化统一化管理，钢结构厂房的造价问题也会很轻松的估算得到。 大跨度空间钢结构的特点： 近30年来, 各种类型的大跨度空间钢结构在美国、日本、欧洲、澳大利亚等发达国家和地区发展很快,其跨度和规模越来越大, 新材料和新技术的应用越来越广泛, 结构形式越来越丰富。许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性或标志性的人文景观。如 2000 年的悉尼奥运会、 2002 年的韩日世界杯、2004 年雅典奥运会和 2006 年的德国世界杯等各种体育场馆给人留下了深刻的印象。 我国大跨度空间钢结构原来的基础比较薄弱, 但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要, 近10余年来也取得了迅猛的发展。特别是 2 00 8 奥运场馆建设为我国大跨空间
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收稿日期:2002-07-16 作者简介:韩小雷(1963-),男,教授,主要从事高层建筑结构的研究. 文章编号:1000-565X(2002)10-0111-04 大跨度预应力钢结构屋盖体系设计 韩小雷 杨 春 季 静 陈庆军 郑 宜 林 鹏 (华南理工大学建筑学院,广东广州510640) 摘 要:介绍广东现代国际展览中心大跨度预应力钢结构屋盖体系结构设计,重点论述该结构体系的计算模型处理、结构设计方法和结构体系优化设计,得到一些有意义的结论. 关键词:结构设计;大跨度结构;预应力钢结构;网架结构中图分类号: 文献标识码:A 1 工程概况 广东现代国际展览中心属广东省东莞市标志性建筑,总占地面积约15万m 2.主馆平面形状似长方形,展厅主要部分为一层结构,两边局部为二层结构.展厅首层建筑面积约4.5万m 2,二层建筑面积约1.3万m 2 ,附房建筑面积约1.4万m 2 ,总建筑面积约7.2万m 2.展览馆建筑使用功能要求内部为大空间,利于展厅灵活布置.展览馆建筑图见图 1. 图1 展览馆建筑图 F ig.1 Ar chite ctur al dr aw ing o f e xhibitio n building 在满足建筑外观及使用功能要求的基础上,展览馆的支承结构采用钢筋混凝土柱,屋面采用预应力大跨空间网架,其规模是目前国内最大的建筑网架屋盖,柱混凝土强度等级为C35,屋盖钢结构的钢材主要采用Q235钢.基本风压值取0.6kPa,风压系数由风洞试验确定.抗震设防烈度为7b . 2 支承结构体系设计 支承展厅网架结构为32根钢筋混凝土柱,分列两排,跨度90m,沿跨度方向网架向两边分别悬挑约30m.中间8根柱截面为2200mm @2600m m,柱间距为30m;两边24根柱的截面为1400m m @1600m m,柱距为21m.纵、横向柱列采用排架计算模型进行内力计算,柱底与基础为刚接,柱顶与网架为铰接,假设网架平面内刚度无穷大,纵向力学计算模型如图2所示.柱所受荷载包括结构及设备自重、屋面活荷载、风荷载及地震作用.根据荷载效应组合下柱的最不利内力进行截面配筋、结构抗侧移刚度验算以及基础设计 . 图2 排架柱计算模型示意图 F ig.2 Sketch o f c alcula ting m odel of bent c olumns 通过计算,柱底最大轴力约为12000kN,最小轴力约为6500kN,最大弯矩为12000kN #m,属于大偏心受压,截面2200mm @2600m m 柱纵筋为 华南理工大学学报(自然科学版)第30卷第10期Jo urnal of So uth C hina Univ ersity o f Techno logy V o l.30 N o.102002年10月 (Natur al Scie nce Editio n) O ctober 2002
基于性能下大跨度钢结构设计的分析 许霞
基于性能下大跨度钢结构设计的分析许霞 发表时间：2018-08-13T14:43:36.510Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：许霞[导读] 摘要：随着社会经济的发展和建筑施工技术的不断进步，大跨度钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，基于性能的大跨度钢结构设计也逐渐成为关注热点。 广州市设计院 510620 摘要：随着社会经济的发展和建筑施工技术的不断进步，大跨度钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，基于性能的大跨度钢结构设计也逐渐成为关注热点。本文从基于性能的大跨度钢结构设计思路、大跨度钢结构性能设计以及几何非线性承载力的研究三个方面入手，对基于性能的大跨度钢结构设计展开论述，同时对基于性能下大跨度钢结构设计要点进行深入分析，希望能为相关设计工作的开展提供参考。 关键词：大跨度钢结构；性能设计；施工技术前言：大跨度钢结构在建筑工程中的广泛应用对于提高建筑结构的抗变形能力有着重要作用，但是由于大跨度钢结构比普通钢结构设计更为复杂，在实际设计过程中容易出现各种问题，所以需要在大跨度钢结构设计中严格遵循设计原则，正确选用科学的使用功能结构类型。同时，为了进一步提高钢结构的作用效果，还需要在基于性能的大跨度钢结构设计实践过程中，结合实际情况对设计方案进行不断优化。 一、基于性能的大跨度钢结构设计概述（一）基于性能的大跨度钢结构设计思路从当前建筑工程中钢结构设计的应用情况来看，基于性能的大跨度钢结构设计是应用最为广泛的一类设计方法，通过对建筑工程中设计需要的以及钢结构自身的基本特性的综合考虑，利用科学性的设计理念和严格的结构分析标准，对建筑过程中钢结构的整体性能进行客观判断[1]。从建筑工程整体设计方案的角度出发，基于性能的大跨度钢结构设计思路大致如下：（1）将钢结构中的某个横截面作为判断钢结构受力与基线荷载的基础；（2）重点关注大跨度钢结构设计中相关材料的延性性能；（3）在大跨度钢结构设计过程中应用充分考虑到结构荷载到达最大限度的同时，结构材料对于能量的吸收作用。（二）大跨度钢结构性能设计 大跨度钢结构性能的设计主要是指通过利用工程方法对钢结构设计目标和设计方案的确立过程。通常情况下，设计人员在进行大跨度钢结构性能设计时，会在充分掌握大跨度钢结构设计的实际性能需求的基础上，对其结构进行分析与计算，同时对大跨度钢结构在不同条件下的具体表现情况进行合理预测，从而帮助设计人员可以进一步了解大跨度钢结构的性能是否符合相关规定标准以及能否满足实际的设计需求，保证基于性能下大跨度钢结构设计方案的合理性与科学性。（三）几何非线性承载力的研究 大跨度钢结构设计中几何非线性承载力的研究是随着科学技术的发展和建筑工程中高强度材料的广泛应用而出现的，目前国内建筑工程中关于大跨度钢结构的应用逐渐向着轻质量的方向发展。从钢材料本身具有的特征与性能的角度考虑，钢结构设计在建筑工程整体中的应用在未达到屈服荷载之前，通常会出现一定程度的形变现象，进而呈现出较为明显的几何非线性性质。针对这种现象，设计人员需要在大跨度钢结构设计过程中，不断加强几何非线性与材料非线性两者之间的耦合双重非线性考量，灵活的借助有限元方法来实现对钢结构中位移弹性过程的分析与计算，从而为设计人员提供精准可靠的钢结构设计全过程计算分析方案。 二、基于性能的大跨度钢结构设计要点（一）大跨度钢结构设计需要面对的问题大跨度钢结构与其他材料结构相比，在整体的性能与结构稳定性等方面占有一定的优势，当前建筑工程施工中应用的钢结构最大跨度已经达到了百米以上。从当前材料市场的实际情况来看，钢材由于自身较强的实用性和多用性特点，其价格始终处于较高的位置，而建筑工程施工中的钢结构设计一般需要耗费大量的钢材，所以考虑到钢材材料价格和相关防火涂料价格相对较高的问题，设计人员会实际的设计中往往会延用传统的钢筋混凝土柱代替钢材，从而为建筑工程带来很大的安全隐患[2]。此外，大跨度钢结构设计在建设过程中的应用虽然为建筑物的设计与施工提供了可靠的支持，但是由于当前针对大跨度钢结构设计还缺乏完善的参数研究，也会在很大程度上为基于性能的大跨度钢结构设计工作增添难度。 （二）基于性能的大跨度钢结构整体受力特性分析基于性能的大跨度钢结构整体受力特性的分析工作，主要目的是为了进一步提高建筑结构的合理性。从传统的建筑工程钢筋混凝土柱与钢屋梁的设计方案分析来看，其拉杆设置显然存在很多问题，其中对于结构设计整体受力计算的不明确也会在很大程度上造成后期结构受力分析的难度增加。因此，为了保证建筑工程结构设计的科学性，需要对大跨度钢结构整体受力特性展开必要的分析。基于性能的大跨度钢结构受力特性分析大多依靠平面杆系计算软件来实现，具体操作流程如下：（1）充分掌握钢结构设计的实际需求，提出一个平截面假设，然后在不同构件持续受力的过程中保证平截面始终处于稳定不变的状态，同时严格控制杆件支架的夹角以及杆件受力过程中钢梁与钢柱之间夹角的位置不变；（2）在对门式钢架进行设计时，需要保持结构受力的合理性，在设置拉杆过程中应当尽量避免构件出现水平位移现象；（3）如果在受力分析过程中出现构件水平位移情况，会使软件计算结果与工程实际受力情况产生一定的误差，这时设计人员应用充分掌握计算误差与工程误差两种的差别，切实保证结构受力分析的准确度。（三）大跨度钢结构设计中的构件性能设计基于性能的大跨度钢结构设计中的构件性能设计主要包括以下两个部分：第一，钢结构设计中构件承载力性能的设计。从当前建筑工程施工中大跨度钢结构设计的实际作业情况来看，钢结构设计的整体稳定性与各个组成构件的实际性能和局部稳定性有着直接的关系[3]。因此，为了保证大跨度钢结构设计的质量，设计人员在具体的设计操作过程中需要严格遵守相关设计规范进行，（比如现行规范GB50017-2003等），通过对钢结构设计中钢构件开展的经验式指导性设计，进一步提高钢构件的自身的稳定系数，从而为大跨度钢结构设计奠定坚实基础；第二，钢结构设计中的钢构件变形性能设计。钢构件变形性能的设计需要遵循以下两种原则，一是不能对钢结构设计整体的实用性与美观性造成影响，二是需要将钢构件自身变形状态控制在额定范围之内。（四）大跨度钢结构设计中的荷载类型设计
我国大跨度空间钢结构的发展与展望
我国大跨度空间钢结构的发展与展望 第6卷第2期空阃结构 [文章编号]1006-6578(2000)02—0003一n 我国大跨度空间钢结构的发展与展望 墼3 [摘要]奉文阐述了我国大跨度空间钢结构应用与发展的基奉情况.这些空间钢蛄拘包括 有大跨度大面积网架结构,大跨度大悬臂一壳结构,组合一架结构,组合同先蛄拘,顿应力网架 与一壳结构,许拉网架与网壳结构,船合叠或不僻钢等材料的网架与一壳结构,特种一架与一 壳结构等.最后,奉文展望了二十一世纪的大跨度空1日1钢结构. [关键词]大跨度结构;空间钢结构;空闻一格结构;应用与发展{展望 [中图分类号]TU393.[文献标识码]A 1引言 本文所指的大跨度空间钢结构主要是指网架,网壳结构及其组合结构(两种或两种以上不 同建筑材料组成)和杂交结构(两种或两种以上不同结构形式构成).这是一类结构受力合理, 刚度大,重量轻,杆件单一,制作安装方便的空间结构体系,在近一,二十年来获得蓬勃发展?并 在大跨度,大柱网的公共和工业建筑中得到广泛应用.它不仅可用于屋盖结构,而且可用于楼 层结构,墙体结构和特种结构 我国自l964年建成第一幢网架结构——上海师范学院球类房屋盖匕上来.据不完全的统 计,至l999年底我国已建成各类网架,网壳结构l0000幢(其中网壳结构占4为400
盖建筑面积约l200万平方米目前,年增长的覆盖建筑面积为80～100万平方米.我国网架, 网壳结构生产制造厂已超过lO0家,如徐州飞虹网槊集团公司,杭州大地网架制造有限公司, 常州网架厂等,逐步形成了一个新兴的空间钢结构制造行业,可进行批量规模生产. 2大跨度,大面积网架结构 众所周知的首都体育馆.平面尺寸99mX11Z.2m,为我国矩形面平面屋盖中跨度最大的 [收稿日期]ZOO0—02—10 [作者简介]董石晴(1932一),男,浙江杭州人,教授,中国工程院院士,浙江大学建筑工程学院院长,长期从 事大踌空间结构的教学,科研和设计工作. 3 网架上海体育馆,平面为圆形,直径1lOm,挑瞻7.5m,是目前我国跨度最大的网架结构. 1996年建成的首都机场哩机位机库,平面尺寸(153+153)m×90m口],见图1;1999年新 建成的厦门机场太古机库,平面尺寸(155-t-157)mx70m,是我国当前建筑覆盖面积最大的单 体网架结构,也是目前世界上最大的机库如包括前几年建成的成都双流机场机库,(平面尺寸 87cax14Ore),上海虹桥机场机库(平面尺寸95mx15Ore)等,表明了中国大型机场的机库都采 用了大跨度网架结构. 图1首都机场四机位机库 近十年来,网架结构在我国工业厂房屋盖中得到大面积的推广应用,其建筑覆盖面
大跨度复杂钢结构连廊的设计思考
大跨度复杂钢结构连廊的设计思考 阳耀锋 / 511023************ 【摘 要】近年来，随着我国城市化建设进程的不断加快，推动了建筑业的发展速度，各类建筑工程随之与日俱增。出于对建筑使用功能和外观造型的要求，一些建筑工程项目建设中需要采用连廊结构，其主要起连接作用。想要确保连廊结构的安全性和稳定性，就必须保证连廊的设计质量，特别是对于一些大跨度复杂钢结构连廊的设计其质量更为重要。若是设计中存在差错，很可能导致非常严重的后果。基于此点，本文首先对连廊结构的特点进行分析，并在此基础上提出大跨度复杂钢结构连廊的设计要点。 【关键词】高层建筑；大跨度；钢结构；连廊 一、连廊结构的特点分析 现代建筑结构学对连廊给出了如下定义：所谓的连廊是复杂高层建筑结构体系中的一种，其具体是指两幢及以上的高层建筑之间由架空连接体互相连接，进而满足建筑造型和使用功能的要求，这里的连接体即连廊。连廊的跨度少则几米，多则几十米。通常情况下，连廊都是按照建筑功能的要求进行设置的，它能够方便两个塔楼之间的相互联系，并且还能为建筑结构增添一定的特色。消防连廊是连廊结构中的一种特殊形式，其能够起到安全通道的作用，所有的消防连廊都对防火有着十分严格的要求，在结构设计中必须全部采用防火材料。由于连廊结构自身的特殊性，使其具有一系列不同于普通结构的特点，具体体现在以下几个方面上： （一）扭转效应 与其它的体型结构相比，连廊结构的扭转振动变形比较大，这使得该结构形式的扭转效应非常明显，这也是采用连廊结构时必须特别注意的问题之一。通常情况下，在风荷载或是地震荷载作用下，结构本身除了会产生出一定平动变形之外，也会产生出扭转变形，而扭转效应则会随着两个塔楼之间不对称性的不断增加而进一步增大，即便是对称双塔连廊结构，连廊楼板发生变形后，也有可能引起两个塔楼的相向运动，此时这种振动形态也会随之变得更加复杂，相应的扭转效应就会更加明显。 （二）连廊部分的受力情况较为复杂 在带有连廊的建筑结构当中，连廊是较为重要的部位之一，它的受力也相对比较复杂。这是因为连廊部分不但要协调两端结构的变形，从而在水平荷载的作用下需要承受较大的内应力，同时，当连廊自身跨度较大时，除了会受到竖向荷载的作用之外，竖向地震作用对连廊结构的影响也十分明显。为了确保结构的整体安全性，我国现行的JGJ3-2003规范中明确规定，连接体结构应当加强构造措施，其边梁截面应加大且楼板实际厚度不得小于150mm，并且应当采用双向双层钢筋网，每一层每个方向上的钢筋网配筋率不得小于25%。在建模过程中，由于连接体结构本身体型的特殊性，使得连接部位较为复杂，所以应当采用有限元分析法进行建模，而连体部位的楼板则应当采用弹性楼板进行计算。JGJ3-2003中还规定8度抗震设计时，连体结构的连接体应当充分考虑竖向地震作用的影响，这一点在实际设计过程中必须予以特别注意。 （三）连廊两端结构的连接方式 连廊结构与两端塔楼的支座连接是整个结构设计中最为关键的环节，若是该部分处理不当，会使结构的整体安全性受到严重影响。连接处理方式通常都是按照建筑方案与实际布置情况进行确定的，可以采用的方式主要包括以下几种：刚性连接、柔性连接、铰接连接以及滑动连接等等。由于每一种连接方式的处理方法均不相同，所以都需要进行详细的分析和设计，这有助于确保结构的整体稳定性。 二、大跨度复杂钢结构连廊的设计要点 为了便于本文的研究，下面以某工程实例为依托对大跨度复杂钢结构连廊的设计进行介绍。 （一）工程概况 该工程项目的开发功能为办公与商业综合体，其中具体包括3栋办公塔楼（1-3号楼）和一座多层商业楼（4号楼），四栋楼之间利用5座连廊相互连通，进而使整个建筑形成一个有机的整体，该工程建好后将会成为当地的标志性建筑之一。各塔楼之间均由连廊进行互相连接，连廊采用的是带钢拉杆的桁架结构形式，连廊结构与两端塔楼以滑动连接方式相连接。在五座连廊当中，2号连廊的跨度最大，为45.8m。下面对该连廊的设计要点进行详细阐述。 （二）连廊的结构设计 2号连廊为双层结构，宽7.5m，跨度为45.8m，属于比较典型的大跨度连廊，总体高度12m，主要负
房屋建筑中大跨度空间钢结构的运用分析
房屋建筑中大跨度空间钢结构的运用分析 发表时间：2018-01-19T15:00:49.530Z 来源：《建筑科技》2017年第17期作者：陈小虎 [导读] 我国当前经济和文化快速发展的阶段，大跨度建筑和空间结构的技术，代表了国家整体建筑水平。 中铁二十局集团第六工程有限公司陕西西安 713200 摘要：随着时代不断进步，大跨度空间结构发展速度也较快，我国当前经济和文化快速发展的阶段，大跨度建筑和空间结构的技术，代表了国家整体建筑水平，也在广泛推广和应用。因此，重点对大跨度空间结构自身特点进行阐述，将施工中出现的技术问题进行深入分析，保证为房屋施工技术提供帮助。 关键词：房屋建筑；大跨度空间；钢结构 当前，大跨度钢结构在发达国家的发展速度较快，逐渐扩大跨度和规模，逐渐采用先进的材料和技术，丰富整体建筑结构。由此看来，国内应用大跨度空间结构的技术比较薄弱，由于当前经济发展和实力水平提高，也提高了大跨度空间结构发展速度。 大跨度空间钢结构特点 我国现阶段大跨度空间钢结构应用基础比较薄弱，但实际发展速度和规模创造了一个新的阶段，展现我国经济社会发展的速度。大跨度空间钢结构自身特点具备很多，主要包括以下几个方面。 1.1节点形式比较复杂 目前，我国大跨度空间钢结构在应用过程中，具备一个非常显著特点，节点形式非常复杂。阶段形式自身不仅具备铸钢节点，也具备锻钢节点等等。 1.2内部结构具备多样化和复杂化 大跨度空间钢结构在初步发展阶段，内部结构相对简单，由于经济社会快速发展，也促使大跨度空间钢结构迎接一个新的难题。大跨度空间钢结构逐渐复杂，也加快大跨度空间钢结构发展速度。例如，鸟巢体育馆施工过程中，应用的结构是扭曲空间析架结构，结构内部较复杂，反应大跨度空间钢结构实际发展状态，推进其内部形式和结构向复杂化发展。 1.3加工难度加强，提高加工精度 对于一些国家级别和标志性的建筑施工时，对各方面的要求都非常高，在对精度较高构建要求的同时，对焊接技术的要求也非常严格，站在其他角度来看，给大跨度空间钢结构的施工质量，提出更加严格的控制和标准。 1.4钢材等级提高，加大结构跨度 我国现阶段一些大型建筑规模和跨度的范围逐渐加大，从而几十米到上百米的跨度，甚至是到几百米的跨度，各方面的发展速度都非常快。另外，钢材自身的等级也在逐渐提高，钢板的厚度也在不断加厚。根据相关数据统计得出的结果，其中一些建筑中采用的钢板厚度已经超过了120毫米，依据现阶段的状态，钢板厚度还有持续增加的趋势。 1.5增加构件数量，提高设计难度 我国当前房屋建设中构建的数量逐渐呈上升的发展趋势，不断从几百个和上千个发展到现阶段的几万个。由于这些构建的横截面积都是完全不同的，就使构件的尺寸和长度都会有所差异，给房屋施工过程中造成很大的影响。 1.6应用现代化技术 在房屋施工过程中，采用预应力的技术，不仅可以提高构建自身的刚度，还可以促使自身更加持久和耐用，在弦支弯顶结构施工过程中，就会运用到预应力技术。例如，在建设背景工业大学体育馆的过程中，他是开展奥运会时时羽毛球馆，同样是在弦支弯顶结构施工的过程中采用预应力技术。 1.7提高焊接工作和技术难度 我国现阶段在运用大跨度空间钢结构构建数量的工程数量在持续上涨，这些工程的出现，不仅提高了对工程精确度的要求，也增加了焊接工作的工作量，整体施工男滴也在提高，这就需要运用比较先进的管理制度和技术方法，才能够保障施工整体的质量。 大跨度空间结构房屋施工中注意的技术问题 建造大型空间钢结构过程中，施工技术具有举足轻重的作用。建立一套科学施工方案和，才可以确保房屋整体结构的安全和经济。当前，我国大部分空间结构施工时，都取缔传统施工技术方法，不断向着高科技领域发展，推进传统技术面临全新挑战。在实际研究和开发以及创造时，应该注意一下几个方面的问题。 2.1采用施工监测分系统 实际施工的过程中，要对实现目标过程造成影响的原因进行分析，需要采用施工时检测系统进行严格检测。使用这个系统的同时，还可以对施工过程中的参数进行检测，其中主要包括误差参数和状态参数以及结构设计等等，最终有效确保施工质量控制在合理的范围之内。另外，在对施工检测的过程中，在对工程实际施工进行控制的同时，还可以保证施工过程中结构的安全和标准。施工检测自身主要工作包括，采用仪器仪表，对构建中的几何尺寸进行测量，而材料的容重、弹性的模量、环境温度和施工阶段的变形以及应力等等都需要进行准确的测量。对于施工检测来说，主要包括变形检测和应力检测等等。首先，变形检测的过程中普遍采用的是测距仪、水准仪和全站仪以及光电图像式挠度仪等等。除此之外，在对温度进行监测的过程中，需要格外注意，在保障构件和结构温度稳定的情况下，进行实际的检测，有效预防最终结果出现误差较大的现象和问题。应力监测的过程中，需要运用科学合理的电阻传感器和钢弦式传感器，电阻传感器自身具备多个方面缺点，使用不便和持久性较差，只适合在短时间内的荷载增量的应力监测。实际监测的现场情况相对复杂，监测时间也相对较长，所以，最适合监测的方法还是钢弦式传感器。 2.2安装施工仿真技术 近期，我国大跨度空间钢结构施工中出现的问题，主要是在选择仿真技术应用的过程中，。采用仿真技术，可以对整个施工现场进行实时模拟，对其过程中的重点和构件自身受理情况进行前期预测。在仿真工作进行的过程中，需要重点对施工过程中的安全因素进行考
现代大跨度空间钢结构施工技术
现代大跨度空间钢结构施工技术 摘要：伴随着时代的进步，我国的大跨度空间钢结构施工技术也是得到了广泛地运用，成绩显著。大跨度空间钢结构在我国取得了了显著的成绩，这一切都是我国人民的共同努力。文章就现代大跨度空间钢结构施工技术进行简单的介绍，并进行简单描述。 关键词：大跨度；空间钢结构；高空散装；滑移施工 0 前言 随着时代的发展，科技不断的进步，国家的经济状况逐渐得到改善，各方面也随之提高。我国建筑业的建筑技术也是在各个方面不断提升，不断引入新技术，研究新型材料，建筑业飞速发展起来，大批人才开始出现在建筑业。国家的战略政策都是要为人民服务，为了国民更好的生活，有更舒适的居所，我国的建筑理念在不断的创新，许多新型建筑模式也开始流行起来。许多大型商场、大型体育馆都在不断地创新，基本都采用了现代大跨度空间钢结构施工技术，使房屋设计更加具有美感。 2 现状 随着许多新型建筑理念的涌现，我国的建筑业迎来了一个新的高度，开始逐渐接近世界前沿。我国政府对建筑业的新形势也是大力支持，培养了大批人才支持新型理念。国家建筑业是一片繁荣昌盛的局面。我国对最近涌现的现代大跨度空间钢结构施工技术的运用也是非常广泛，许多大型建筑中就都运用了该技术，比如深圳国际会展中心。深圳国际会馆中心造型非常独特，而且成本很低，但建筑物的强度非常
高，使用寿命也较外国材料更长，防腐性能也很好，这就是使用了现代大跨度空间钢结构施工技术的优势，不但能够具有建筑美还非常实用。 3 大跨度空间钢结构施工技术的特点 大跨度空间钢结构有三种结构，分为网架式、网壳式和悬索式。这三种结构各有各的优势，但都是比以往的建筑材料更加抗压，有更好的性能。他这种结构能很好的承载巨大的压力，使用寿命也相对较长，是现在建筑的优先选择技术。接下来介绍一下大跨度空间钢结构施工技术的几个特点。 3.1 跨度大，钢板厚度大 随着国家建筑业的建筑理念的发展，我国的建筑技术也在不断的革新，其中最为突出的就是现代大跨度空间钢结构施工技术的运用。这类技术的使用材料比其他材料质量要好，许多方面都是更胜一筹。比如，它的跨度非常大，能够建造出更加符合人类新一代审美的视觉效应。钢板厚度也很大，这样能够更加稳固建筑物，增强建筑物的稳定、抗震性能等等。国家目前为了保证建筑施工的质量，也是严格了建筑物的质量安全标准，所以在这一方面可以更加安全的使用。 3.2 有复杂多样的模样 空间钢结构不是唯一的，它的形式多样化，所以能够建造出千奇百怪的建筑物，让建筑物能够别具一格。它在原有的空间钢结构施工技术上创新，将以前的基础样式结合在一起，组合成更加丰富多样的样式，让建筑师可以发挥自己的头脑，去完美设计新型样式的建筑物。就比如
关于大跨度钢结构设计施工的思考
关于大跨度钢结构设计施工的思考 发表时间：2019-01-04T10:02:31.560Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：肖险峰 [导读] 摘要：随着我国建筑业的飞速发展，建筑结构样式也变得越来越丰富。 身份证号码：42222819760212xxxx 摘要：随着我国建筑业的飞速发展，建筑结构样式也变得越来越丰富。目前，大跨度钢结构已成为现代建筑中的一种重要的结构形式，在实际设计施工过程中，一个重要任务就是要保证钢结构设计的合理性以及整体施工的稳定性和安全性。所以，相关从业人员一定要对大跨度钢结构的设计要点和施工要点做到融会贯通，这样才能达到理想的建设效果。本文也会对如何做好大跨度钢结构的设计施工进行较为详细的分析，以便相关单位参考借鉴。 关键词：大跨度钢结构；设计要点；施工要点；分析探讨 目前，在城市建筑中，大跨度建筑已成为较为典型的代表之一，其不仅突显了城市的经济发展水平，而且也可以满足了人们日益增长的社会需求。在实际施工时，由于大跨度钢结构建筑与其他建筑结构不同，所以必须严格按照相应的设计图纸要求和施工技术要求来对钢结构进行合理设计，确保其整体设计施工质量，这样才能实现大跨度建筑的可持续发展目标。所以，对大跨度钢结构设计施工进行深入的研究，很有必要。 1.设计要点分析 1.1变形能力设计要点分析 在设计大跨度钢结构时，相关设计人员一定要确保钢结构的变形能力和稳定承载能力。即一方面要保证相关的钢结构构件强度，另一方面还要保证钢结构原材料的弹性变形要求。在具体设计过程中，可以采用施加预应力和结构预拱两种设计方式来实现，其中，施加预应力的设计方法能够很大程度上提升大跨度钢结构的刚度、承载能力以及弹塑性变形能力，其通过在大跨度钢结构中施加一定的预应力来降低整体结构体系的破坏形变，进而达到最终的设计效果，推动大跨度钢结构建筑工程的顺利开展。 1.2荷载类型设计要点分析 1.2.1永久荷载设计 大跨度钢结构的永久载荷设计，主要是指对建筑屋顶结构重量以及覆盖材料的重量进行科学合理的设计。其中，屋面覆盖材料重量包括：面板重量、保温层结构重量以及防水层结构重量；而屋盖结构重量则是指檩条重量，若是含有吊顶结构以及设备管道，还要将这两项设施的总重量计算出来，这样才能保证钢结构永久荷载设计的科学性和合理性。 1.2.2可变荷载设计 首先，屋面载荷设计。其主要根据屋面水平投影面积的大小来进行设计，一般屋面上均匀分布的活载荷标准要以0.5kN/m2为基准，但是若在工程施工或维修过程中出现较大的载荷，还要制定出相对应的控制措施，使其达到基准范围后，才能进行设计。 其次，雪载荷设计。按照相应的标准要求，屋顶雪载荷要尽量低于全部雪压的荷载，尤其对于曲目屋顶的大跨度钢结构建筑而言，由于其屋顶的雪压荷载会受到风因素以及屋顶自身的散热因素所影响所以应结合屋面形状、朝向等因素进行设计，这样才能保证雪载荷的精准性。 最后，风载荷设计。通常，大跨度钢结构建筑会降低空气的流动速度，因为其表面存在很大的法向压力和吸力，而这些受力因素就被称之为风载荷。当风载荷施加于大跨度钢结构建筑物表面时，会给建筑物带来一定的静、动力因素影响，所以，在设计过程中，可以采用静力学方法和动力学中的随机振动理论来计算风载荷。 1.2.3偶然荷载设计 对于大跨度钢结构设计工作而言，偶然载荷设计也是极为重要的环节内容，其对建筑物形成惯性力大小与钢结构体系的固有特性以及地面运动特性都有着很直接的关系。一般情况下，大跨度钢结构建筑的重量越大，地震作用越强。所以，在对偶然载荷进行设计时，可以采用振型分解反应谱法来进行，即对于规则简单的钢结构，可以应用简化计算方法来进行设计，而分析大型外形复杂的钢结构，则要采用时程分析法来进行设计。 1.3整体刚度控制要点分析 通常，大跨度钢结构构件的截面强度是由其整体结构体系的稳定性来决定的，但是结合钢结构施工特点来看，结构体系的刚度与其构件截面强度也有着很大的联系，尤其对于那些薄壁构件设计而言，钢结构体系的刚度更为重要。所以，相关设计人员在对大跨度钢结构进行整体设计时，必须对整体结构刚度设计给予相应的重视，这样才能确保建筑质量，满足社会需求。首先，设计人员要注重钢材料的合理选择，尽量保证其刚性强度可以达到国家相应的标准要求；其次，设计人员要对各钢构件的稳定性设计、钢结构体系的单位设计和耐火性设计等进行充分的考虑，使其所有环节的设计质量都能达到最高标准。同时，还要对钢结构进行有效的防锈和除锈处理，以便在延长钢结构使用寿命的基础上，使其整体设计施工质量能够达到最大化。 2.关键施工技术 2.1高空散装技术 该施工技术是指将所有大跨度钢结构构件细分成若干细小的散件，然后再在高空设计位置上进行整体安装。在实际施工时，可采取支架施工方法来进行，因为支架施工可以节省重型机械设备的应用成本，缩短钢结构施工周期，但是其在实施过程中却会造成大量施工材料浪费现象，所以，必须结合实际情况，合理进行选择使用。 2.2分条分块施工技术 该施工技术是指直接在地面上对大跨度钢结构构件进行焊接，然后再对其进行分条分块拼装，并采用重力机械进行吊装。所以分条分块施工技术也被称之为小片安装技术。据相关实践证明，该施工技术可以减少支架的使用，且相应的施工方案也具有较高的灵活性，能够大大提升钢结构的施工设计质量。 2.3整体提升施工技术 该施工技术是按照小机械群体安装大框架结构的施工原则来进行的一种施工方法。具体是指在地面上将焊接完毕的钢构件组装成一个完整的整体后，再利用吊杆将其高空安装在相应的设计位置处。据相关实践证明，整体提升技术不仅吊装成本较低，而且施工效率和施工
大跨度空间钢结构施工技术研究 蒙幼丰
大跨度空间钢结构施工技术研究蒙幼丰 发表时间：2018-08-17T15:49:26.917Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：蒙幼丰 [导读] 摘要：随着我国社会的进步，经济水平的提高，建筑行业也得到了大力的发展。 广西建工集团第一安装有限公司广西南宁 530000 摘要：随着我国社会的进步，经济水平的提高，建筑行业也得到了大力的发展。就我国当前的实际情况进行分析，大跨度钢结构在我国的诸多建筑中均有使用。随着大跨度钢结构的不断推广和应用，在建筑中对它的施工要求也越来越严格。本文就大跨度空间结构的发展状况和它的施工技术进行分析和研究，希望能对我国大跨度空间钢结构的实际应用尽到微薄的贡献。 关键词：大跨度空间；钢结构；施工技术；钢筋材料 1.大跨度空间结构的概述 大跨度空间结构是我国建筑行业不断发展的重要证明，更是我国大型建筑行业不可或缺的重要部分。一般来说，在横向跨越能够超过60米空间的各种结构可以认定为大跨度空间结构。但是在室内时，只要空间跨度能够超过30m的建筑结构就可以被称为大跨度空间钢结构。在我国常用的大跨度空间结构形式有：折板结构、壳体结构、篷帐张力结构、网架结构、充气结构等。 2.大跨度空间钢结构的发展现状 随着近年来人们对建筑工程的需求越来越高，建筑工程的功能也越来越全面。如我国很多大型运动场中，不但包括各种专业比赛用地，还建立了对应的可以观看比赛的观众席、运动员的专门休息室、综合办公室等等。所以，在建设运动场时对建筑空间的需求不断增大，相应的建筑物功能更加完善。但是在我国，大跨度空间钢结构虽然已经有多年的施工经验，但是在实际操作过程中还是会有很多不足之处。在硬件条件上，建筑工程实施前的钢结构设计计划存在不足，在后期建筑工程钢结构的实际技术的具体操作水平不过硬。就软件条件而言，具有专业素质的施工人员十分匮乏，而应用大跨度空间钢结构的建筑对专业人才的需求量较大。所以，经常出现技术人员的数量与实际工作量不匹配的情况。并且相关的施工人员缺乏专业的理论知识，过于依赖国外优秀的大跨度空间钢结构施工技术。 3.大跨度空间钢结构的类型 3.1网架结构 大跨度空间钢结构中网架结构是最常用的结构之一。它由许多钢管按照事先排列好的顺序进行连接，最后形成一个空间架构，它能够支撑起整个建筑物，并在它的作用下形成一个大型的内部悬空的空间。这种结构形式的支撑力很强、可以起到维稳的作用并且外观塑造比较好。网架结构的优点很多，但是它需要借助焊接等形式来实现对诸多钢管的连接，连接点非常多，消耗时间较长并且对操作人员的专业水平要求比较高。所以网架结构施工难度系数很高，施工效率较低，花费的经济成本很高。所以在对网架结构的应用时，需要先在优缺点中进行权衡选择。 3.2悬索结构 悬索结构的实现主要依靠弹性绳索发生作用所产生的拉力来实现结构承重，它的承重性与绳索的构成材料和绳索的弹力度挂钩。绳索的拉力越大，它的承重能力越强，反之亦然。随着科学技术的不断发展，各种弹性材料种类不断增加，绳索的弹力性能也越来越大，悬索结构的承载能力也发展的更加完善，逐渐成为建筑行业的主要应用的结构之一。就总体性能而言，悬索结构质量较轻、可以实现较大的跨度、操作便捷高效、节约施工材料，在建筑行业中应用的较为广泛，如：桥梁、水利等工程领域的大力使用。 3.3网壳结构 网壳结构其实就是一种网状结构，它以网状的形式呈现分布出来。为了维持建筑物的顶部结构，网壳需要获得一定程度的压力和拉力，从而达到一定的支撑作用。这种结构形式的支撑力比较稳定、而且自身重量比较低、易于施工操作、稳定度高，未来会广为使用到大跨度空间结构中。 4.大跨度空间结构施工技术的特点 4.1材料厚度较大 大跨度空间钢结构所应用的钢板较一般钢板而言更加厚实，而且跨度更大。随着我国建筑行业的日益发展，建筑工程的所应用的形式也变得复杂多样。大跨度空间结构在建筑中的应用可以极大程度的满足人们对建筑越来越高的要求。而且大跨度空间钢结构可以和其他高强度的建筑材料进行混合使用，这种方法可以使建筑工程整体结构变得更加稳固。 4.2材料种类的多样化 随着建筑行业的不断发展，人们对空间造型的要求越来越高。建筑除了要满足空间的需求，还需要在形式上发展的更加丰富。各种各样的新型大跨度空间钢结构形式开始发展起来，在很大程度上满足了空间结构形式上的短缺。空间结构的丰富也为人们提供了各种各样的丰富造型、结构形式多样的大跨度空间建筑。 4.3结构构件的精准度高 在大跨度空间结构的施工中需要对钢结构构件的精准程度进行严格的操控，严格的精准度要求使得钢结构的焊接操作难度系数大幅度上升。大跨度空间钢结构在实际操作时会大幅度的应用到焊接技术，所以对钢结构工程施工的质量要求非常严格。所以在建筑施工时必须要对钢结构构件进行一系列严格的检查，保证每个构件都能达到标准质量要求，使得焊接工作可以高效的运行。 5.大跨度空间结构的施工技术 5.1预应力技术 在大跨度空间钢结构进行施工时，使用预应力技术可以在一定程度上提高钢结构的构件，并根据实际情况进行重新的排列，通过使用预应力可以使钢结构承载更大的作用力，促使大跨度空间钢结构构件的质量不断地提升。但是对大跨度空间钢结构构件施加预应力的同时，构件的受力情况会发生一系列的变化。钢筋构件内部原来的应力峰值会在一定程度上有所降低。在对钢筋构件增加预应力时，构件内部的承载质量会变得比较均衡，这样可以在一定程度上减少对钢的使用，进而降低施工方的经济成本。施加预应力之后，钢结构构件的拉力、抗压力都会较之前有所提升，有助于钢结构构件弹性承载力的加强。 5.2自适应控制 自适应控制方法是我国现阶段最高效的施工控制方式。相对于传统的控制方式而言，它可以将计算中出现的错误控制到最小化，从而