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1、淺析現(xiàn)代大跨度鋼結構設計要點:隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大跨鋼結構被廣泛應用于機場、體育館等大型結構中。本文根據(jù)鋼結構中的鋼管桁架大跨結構設計進行分析。在保證建筑物功能要求的前提下,通過對不同結構設計方案的計算分析,得出了最優(yōu)的結構設計方案。 關鍵詞:大跨鋼結構；建筑結構；設計要點； 0引言 大跨鋼結構主要用于公共建筑,如大會堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場、航空港等,也用于工業(yè)建筑,如飛機制造廠的總裝車間、飛機庫、造船廠的船體結構車間等。這些建筑采用大跨結構是由裝配機器(如船舶、飛機)的大尺寸或工藝過程要求
2、決定的。 近10多年來，我國大跨鋼結構建筑物建設發(fā)展較快,特別是2008北京奧運場館建設,為我國大跨鋼結構建筑物建設提供了一個展現(xiàn)的機會,涌現(xiàn)出大量結構新穎、技術先進的建筑?！ ?.大跨鋼結構的特點及應用 1.1大跨度結構的跨度沒有統(tǒng)一的衡量標準,我國的《鋼結構設計規(guī)范》、《X架結構設計與施工規(guī)程》將跨度60m以上的結構定義為大跨度結構,計算和構造均有特殊規(guī)定。目前,我國以鋼索和膜材做成的索膜結構最大跨度已做到320m?！ ?.2大跨度結構主要是在自重荷載下工作,主要矛盾是減輕結構自重,故最適宜采用鋼結構。在大跨度
3、屋蓋中應盡可能使用輕質(zhì)屋面結構及輕質(zhì)屋面材料,如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等?！ ?.3在大跨度空間結構中引入現(xiàn)代預應力技術，不僅使結構體形更為豐富而且也使其先進性、合理性、經(jīng)濟性得到充分展示。通過適當配置拉索，或可使結構獲得新的中間彈性支點或使結構產(chǎn)生與外載作用反向的內(nèi)力和撓度而卸載，前者即為斜拉結構體系，后者則為預應力結構體系。這一類“雜交”結構體系將改善原結構的受力狀態(tài)，降低內(nèi)力峰值，增強結構剛度、技術經(jīng)濟效果明顯提高。目 前我國已在80余項大跨空間鋼結構工程中應用了預應力技術，如廣東清遠市體育館(六點支承
4、，對角柱跨度89m，六塊組合型雙層扭X殼)在周邊設6道預應力索后其用鋼量44．3kg/m，約比原方案節(jié)省鋼材32％，其它一些類型的X殼結構采用預應力技術后一般都可節(jié)約30％以上的鋼材。目前許多高校對索托結構，索X結構等以高強鋼索與鋼材為主承重結構的預應力鋼結構新體系，正在進行理論研究，積極準備工程實踐，可以預期新型的預應力大跨空間鋼結構不久即將涌現(xiàn)在各類建筑中。膜結構是當前我國正在興起的一種空間結構，其中應用較多的是張力膜結構。這是一種以玻璃纖維織物或聚酯纖維織物為基層，以聚四氟乙烯或PVC為涂層的膜材與不同類型的支承
5、體系間的組合，而其支承體系可為索一支柱或索一桿結構,它們常在膜材獲得預應力后協(xié)同工作?！ ?.建筑結構比較分析 2.1對于新型大跨結構的特點整體上是空間結構；其跨度大，可覆蓋巨大的室內(nèi)空間；矢高小、曲率平緩，可有效利用空間；厚度薄、自重輕，節(jié)省材料；形式多樣，可適合于各種形狀的平面組合?！ ?.2對混凝土結構來說，其根本不適合用于大跨結構中，其采用的單向板以及雙向板隨著跨度的增大，將會使樓板的厚度增加，所配置的鋼筋量必然增大，顯然這不適合用于大跨度結構中。而對于稍微可應用于跨度較大的井式樓蓋，其特點由肋梁樓蓋演變過來
6、，兩個方向梁的高度相等且一般等間距布置，無主次梁之分，四周承重墻支撐或角柱支撐，可以解決一些大跨度空間的設計要求，因此適用于柱X間距或房間平面面積較大時，多用于門廳、會議廳，但是把井式樓蓋應用于大跨度空間結構中，必然會使造價較高?！ ?.3顯然，對于大跨度結構來說，采用鋼結構明顯優(yōu)于混凝土結構等，而且隨著跨度的不斷增大，這種優(yōu)勢尤為突出。尤其是對于柔性屋蓋體系來說，混凝土和鋼-混凝土組合屋蓋暫不適用，而鋼結構則具有明顯優(yōu)勢。 3.大跨鋼結構設計要點 近年來大跨屋蓋建筑的數(shù)量和規(guī)模增長迅速；對大跨屋蓋建筑的抗震設計重
7、視不夠。一度出現(xiàn)不少造型奇特、結構很不規(guī)則、抗震性能差的建筑。為此，結合本項目大跨鋼結構屋蓋的設計實例，筆者總結了對于大跨空間鋼結構來說，其設計要點如下： 3.1計算分析方面 3.1.1在計算分析方面，重視上部、下部結構的協(xié)同工作，應計入多向地震作用的效應。在抗震措施上，定義了關鍵桿件和關鍵節(jié)點，并規(guī)定了相應的加強措施。計算時應進行抗震計算的范圍、計算模型、計算方法、計算參數(shù)、多向地震、地震效應組合、變形限值、關鍵桿件和節(jié)點?？紤]上下部結構協(xié)同工作的最合理方法是按整體結構模型進行地震作用計算。下部結構簡化必須依據(jù)可
8、靠且符合動力學原理，即應綜合考慮剛度和質(zhì)量等效后的有效性?！ ?.1.2計算分析時應合理確定計算模型，屋蓋與主要支承部位的連接假定應與構造相符。計算模型應計入屋蓋結構與下部結構的協(xié)同作用。經(jīng)過計算實踐表明，對于大跨鋼結構來說適宜采用的方法為多向地震反應譜法、時程分析法、甚至多向隨機振動分析方法。建議用一些更精細的分析方法進行復雜大
