浅谈空间钢结构的发展和展望

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３期第２卷５

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２００４年９月

浅谈空问钢结构的发展和展望

李霞

（昌有色冶金设计研究院，江西南昌３Ｏｏ）南３０２

［要］摘概述当前空间钢结构的现状以及空间钢结构的应用范围，为今后的设计提供一点思路。［关键词］空间钢结构；网架；网壳；；发展展望中图分类号：Ｕ５，Ｕ９文献标识码：文章编号：０４－４（０４０－０７０Ｔ３６Ｔ３１Ｂ１０－３５２０）３０５－３４

ＡｓｕｓｏｎＤｅｅｏｍｅｔａｄＰｒｐｃｉｅｏｐｃａｔｅｔｕｔｒＤｉｃｓｉｎｏｖｌｐｎｎｅｓｅｔｆＳｅｉｌｅｌＳｒｃｕｅｖＳ

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ｄｓｇｉｂｇｔｏｗｒ．ｅｉｎｓｍｕｈｆｒａｄＫｅｗｏｄｓｅｉｌｔｅｔｕｔｒ；ｅａｋｎｔｈｌｄｖｌｐｎ；ｐｒｐｃｉｅｙｒｓｐｃａｅｌｓｒｃｕｅｎｔｒｃ；ｅｅｌｅｅｏｍｅｔｅｓｅｔｓｓ；ｖ

１空间钢结构简述

空间钢结构既有空间结构的特征，又具备钢结

构的特征。是一种具有三维空间形体，且在荷载作用下具有三维受力特征的结构。它的荷载、内力与变形是三维的，其荷载传递路线短、受力均匀、合理、空间

幢），覆盖建筑面积约２０ｍ。国内外各类空间０万：０

钢结构的广泛应用和迅速发展。表明了空间钢结构是一类很有活力、久盛不衰、适应性强、还属方兴未

艾的建筑结构体系。展望未来。空间钢结构的应用和发展趋势及前景非常广阔。

刚度大、重量轻、材料节省；与平面结构相比，避免了荷载传递路线长。受力不均匀导致的材料强度未充

分发挥的缺点．而且进行结构组合后可以充分发挥

２我国空间钢结构建筑已具备持续发展的条件

业内专家指出。当前空间钢结构建筑在我国发展较快不是偶然的，这种发展将会持续相当长时期。这是因为我国具备了经长期发展而形成的基本条各原有结构的性能和强度优势，以达到增加整体结构的强度、刚度和稳定性，减轻结构自重的目的，并具有良的抗震性能。在我国近一二十年来获得蓬好件。国钢材年产量超过２ｔ市场供应宽裕：我亿，国产勃发展。并在大跨度、大柱网的公共和工业建筑中得普通碳素钢和低合金钢的主要性能能满足钢结构建到广泛应用。它不仅可用于屋盖结构，而且可用于楼筑的要求：国内长期空缺的Ｈ型钢和厚钢板等品种层结构、墙体结构和特种结构。的供应已基本解决；４个主要钢铁企业较均匀地分５所谓空间钢结构主要是指网架、网壳结构及其布在西南、西北、中南、华北、华东、东北地区，钢材供组合结构（或两种以上不同建筑材料组成，两种如组应比较便捷。这些为较快地发展建筑钢结构提供了合网架结构、网壳结构等）组合和杂交结构（两种或两基本物质条件。新的行业标准＜高层民用建筑钢结构种以上不同结构形式构成。如预应力网架和网壳结技术规程》门式刚架轻型房屋钢结构技术规程＞和＜构、斜拉网架和网壳结构等）我国自１６。９４年建成第于２０年发布实行；压型钢板拱壳结构技术规程＞０２＜幢网架结构——上海师范学院球类房屋盖以来，和＜中低层轻型房屋钢结构技术规程＞开始编制；现据不完全的统计．２０年底我国已建成各类网架、至０１行国家标准＜钢结构设计规范＞冷弯薄壁型钢结和＜

一

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幢（其中网壳结构占１％为１０２，０６

收稿日期：０４０一Ｏ２０—２ｌ

作者简介：Ｉ０７－）女，李ｆ９１，江西人，工程师，国家一级注册结构工程师，主要从事土建结构设计工作。

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５ ? ８

有色冶金设计与研究

第２卷５

构技术规范》正在修订更新。各种高层钢结构、轻型

钢结构的专用设计软件陆续投入市场，可以适应当

（）４施工安装简便。网架杆件和节点比较单一，尺寸不大，存储、装卸、运输、拼装都比较方便。非熟

前各类钢结构设计的需要。１９年１月建设部发９７１

练工人也可进行网架拼装工作．网架安装不需要大

布的《＝中国建筑技术政策》１９—００年）明确型起重设备。我国各地创造性的采用小型的机具设（９６２１中，提出发展建筑钢材、建筑钢结构和建筑钢结构施工备，安装了不少大型大跨度的网架屋盖；

工艺的具体要求．使我国长期以来实行的“节约钢材”政策转变为“合理用钢”政策。据介绍．世界各国的建筑业都是钢材的主要用

户。工业发达国家在其建筑业增长时期，基本建设用钢量一般都占钢材总产量的３％以上：而我国目前０包括建筑机械、门窗和钢筋混凝土结构用钢在内的建筑总用钢量只占到２％２％。还有５２一６％以上的差距。这主要是因为我国房屋结构的直接用钢还比较少，因此，在建筑业中钢结构必将有更大的发展，这（）５网架杆件和节点便于定型化、品化，商可在工厂中成批生产。有利于提高生产效率。国内多家且单位先后已成批生产空心焊接球节点及螺栓球节点网架结构，规格齐全；

（）６网架的平面布置灵活，屋盖平整，有利于吊

顶、安装管道和设备。网架的造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰．为广大建筑设计人员所乐于

采用。

我国第一个空间网架是１６９４年诞生在上海师

对空间钢结构的发展提供了基本条件。

范学院球类房屋盖，跨度为３．ｘ０ｍ，１ｍ４．采用正放４５

四角锥结构形式，采用四角锥单元起吊，高空拼装而

３钢结构的现状及应用范围

空间钢结构最先让人们了解的是网架。这是一

成。我国在７Ｏ年代末开始编写的《＝网架结构设计与

施工规定｝Ｇ７８）是国际上最早的在网架结构设０Ｊ—ｏ

计与施工方面的技术规程。１８年颁布试行。规于９１

种双层的或多层的平板形网格结构。还有一种是单层和双层的曲面形网格结构（简称网壳）两者统称，为网格结构。空间网格结构与平面桁架、钢架不同之处在于连接构造是空间的。可以充分发挥空间三维

程的颁布使设计、施工安装有章可循，网架结构今是后得以大发展的关键因素之一。网架结构计算分析方面的重大突破是９Ｏ年代初．国内的几家研究单位、高校与设计单位都先后开发出实用化的网架结构ＣＤ程序，以完成网架的前处理，Ａ可自动满应力

设计，节点的自动设计，结构图与加工图的绘制等功

捷径传力的优越性，特别适宜于覆盖大跨度建筑。网架发展的速度较快，计算也比较成熟，国内有许多专

用网架计算和绘图程序。是其迅速发展的重要原因。网壳在我国已在应用．已建成的网壳工程以球面和柱面较多。还有双曲抛物面、曲扁壳等形式。它比双能，网架的设计快速、使准确，有力地推动了网架结构的普及。尤其值得一提的是在８年代中至９年Ｏｏ代初网架结构在大面积工业厂房建设中得到更进一步的推广，首先是大柱网便于满足工艺流程要求，其次是杰出的整体力学性能及快速的安装与相对较低的造价，使其在越来越多的工业领域应用，包括汽车制造、冶金、轻工、纺织、造船等行业都采用大面积大

网架又有许多优点。特别是在超大跨度时。悬索及斜

拉结构、膜和索膜结构在国内应用也较多，主要用于

体育馆、车站等大空间公共建筑中。其他大跨度空间

钢结构还包括立体桁架、预应力拱结构、弓式结构、悬吊结构、网格结构、索杆杂交结构、索穹顶结构等

在全国各地均有实例。

３１网架结构．网架结构仍是空间钢结构的最主要形式。网架