大跨度拱形钢结构桁架设计分析

大跨度拱形钢结构桁架设计分析

作者：李鹤

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第23期

摘要：建筑行业的发展，使得建筑施工的规模以及所涉足的领域愈加广泛，随着市场经济的发展，各种类型的建筑也在不断涌现，为了能够满足市场需求，迎合人们的审美观，一些大跨度建筑陆续出现，这些建筑主要是在公共建筑领域有所应用，这种结构的应用，不但能够提高建筑的稳定性，同时能够满足建筑物的外观要求，但是这就结构在设计方面要求很高，设计比需要从实际出发，以最大限度提高结构的牢固性为前提，文章首先将大跨度建筑进行了简单的介绍，进而以实例为主，分几点对大跨度拱形钢结构桁架设计进行了细致的分析和研究。

关键词：大跨度；拱形钢结构；桁架

一、引言

在经济与科技水平不断提高的前提下，我国建筑行业发展也是十分迅速，各种形式的建筑不断出现在工业以及民用领域中。大跨度建筑，通常情况下，是指那些跨度超过六十米以上的建筑，这种建筑从外观上来看，非常具有特点，一般在各种剧场，展览馆等公共建筑中比较常见，同时在一些工业厂房中也有所应用。这种结构的建筑，在使用上能够满足人们的特殊要求，但是，其结构方面则需要我们十分注意，相关的工作人员在进行大跨度拱形钢结构桁架设计的时候，要严格的按照国家规定标准记性，在施工材料方便，要选择性能优良并且节能环保的产品，对施工工程要进行全面的了解和分析，进而采取最为科学的设计方案记性施工，这样才能够达到事半功倍的效果。

二、大跨度建筑

大跨度建筑通常是指跨度在60m以上的建筑，主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。大跨度建筑结构包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等基本空间结构及各类组合空间结构。大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈来愈复杂，需要建造高大的建筑空间来满足群众集会、举行大型的文艺体育表演、举办盛大的各种博览会等；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。一是需要，二是可能，两者相辅相成，相互促进，缺一不可。

三、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方式构成的。

四、大跨度拱形钢结构桁架屋盖的结构设计

我们在进行这项工程无盖结构设计的时候，采取就是大跨度拱形钢结构桁架这种建筑形式，因此在设计方面，要对其应力计算以及结构形式进行全面细致的分析和研究，具体如下：

1.设计依据

这项工程的设计，无盖结构中所需要的钢管和应力负载，我们主要是根据国家的相关规定和标准进行计算的。另外，在其设计中，我们还结合了建筑物所在区域的地理环境和自然环境特点，记性了相关的考虑。屋盖结构在建筑结构中的作用非常大，这项工程中，工作人员运用最为先进的计算机设计技术，将其各种施工参数计算得更加精确。

2.大跨度拱形钢结构桁架屋盖结构的设计分析

在进行上述工程项目的屋盖结构形式设计中，首先是对于工程项目中的屋盖结构形式进行选择确定。在上述工程项目施工建设与设计中，由于该项目是一座综合性的室内体育馆建筑项目，在进行该项目的施工设计中，不仅对于建筑形式的要求比较高，特殊性较强，并且对于建筑项目的室内空间需求比较大，结合项目工程的这些施工设计要求与特点，在进行施工设计过程中，为了满足工程项目的大空间需求，同时保证建筑屋盖结构部分的应力荷载与质量等，专门采用了大跨度拱形钢结构桁架进行该体育馆建筑屋盖部分的设计应用。在进行该屋盖结构形式的设计过程中，由于屋盖结构的跨度比较大，最长跨度达到70多米，因此，为了保证该跨度范围下屋盖结构的荷载强度与质量，并且进行钢桁架结构的连接中统一采用全焊接结构进行焊接实现，以保证该建筑屋盖的结构质量。其次，在进行上述大跨度拱形钢结构桁架屋盖结构的设计中，除了需要从结构材料与强度等方面进行结构形式的荷载质量与强度保证外，还需要通过对于结构的风敏感性以及风荷载情况等进行设计考虑与计算分析，以实现对于大跨度拱形钢结构桁架形式质量的保证。结合该体育馆工程大跨度拱形钢结构桁架屋盖结构形式的主要设计因素，在进行该工程结构形式的最终选择与确定中，就需要从屋盖结构的抗风能力与结构经济性两个重要方面出发，以进行最终结构形式的确定。

五、大跨度拱形钢结构桁架的吊装施工设计分析

在进行上述工程项目中的大跨度拱形钢结构桁架屋盖体系的施工建设中，为了便于施工，保证该工程的结构质量，采用吊装方式进行施工建设，通常情况下，在进行工程建设施工中，比较常用的吊装施工方法主要有双机抬吊施工法以及高空滑移吊装施工法、整体提升或顶升吊装施工法。而在进行上述工程项目的施工建设中，由于施工建设工程受到施工场地的空间限制，工程项目施工建设的一侧不能够保证大型吊机的行走施工，因此，在进行上述工程结构的

施工建设中，不能采用双机抬吊吊装施工方法进行施工应用；其次，在上述工程项目的屋盖体系结构中，由于该体系结构中的管桁架平面尺寸大小并不相同，而且该工程结构的基础部分为混凝土支墩形式，因此，在进行该结构形式的吊装施工中，应用高空滑移吊装施工方法进行施工应用，施工难度比较大，并且具有较大的施工局限性；最后，由于该工程项目的屋盖结构复杂性比较高，而且在施工建设过程中，屋盖结构周边的支撑点比较少，对于施工建设应用设备的要求比较高，价格费用较多，因此，整体抬升或顶升吊装施工方式，也不适合进行上述工程项目屋盖结构体系的施工建设应用。针对上述情况，在进行该工程项目中

的大跨度拱形钢结构桁架屋盖体系施工中，为了便于施工开展，同时保证工程项目的屋盖结构施工质量，在进行该工程项目屋盖体系结构施工方案选择与设计中，在结合上述吊装施工分析的基础上，根据高空散装与分段吊装施工，在该工程项目屋盖结构施工中的优缺点，采用三段式综合安装施工工艺进行该项目屋盖结构的施工应用。三段式综合安装施工工艺也就是指将屋盖体系结构中的桁架端部的两个边段，采用地面拼装与吊装施工方式，在地面胎架上拼装完成后，通过使用履带吊设备将桁架两个边段安装固定后吊装到施工结构位置处，然后对于屋盖结构桁架的中间段则在高空搭设的脚手架上，以从两端对称向中间的方式进行高空散装，在中部进行合龙实现。

六、结束语：

通过以上叙述，我们能够充分了解到，施工技术与施工质量的发展，离不开科学合理的施工设计，随着市场对于建筑物性能以及各个方面要求的不断提高，建筑物的整体质量也必须随之改善，那么在大跨度拱形钢结构桁架的设计中，我们需要注意的是将先进的科学技术与工程的实际要求相结合，同时严格的按照国家规定的各项标注进行施工，对于这种结构，其在性能以及空间上满足了人们对于建筑物的特殊需求，因此，在设计上，我们就需要投入更多的精力和时间，这样才能使其达到施工标准，保障其稳定性与可靠性。提高该结构的设计水平，对提高其质量有着必然的联系。

参考文献

[1]崔嵬，马文韧，张伟.国家体育馆钢结构屋盖焊接工程施工技术[A].全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C].2011