大跨建筑結(jié)構(gòu)大跨平面結(jié)構(gòu)

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1、大跨建筑結(jié)構(gòu)參考書目：1.《大跨空間結(jié)構(gòu)》張毅剛等編機(jī)械工業(yè)出版社；2.《大跨空間結(jié)構(gòu)》完海鷹編中國建筑工業(yè)出版社；3.《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ7-91；4.《空間結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工》東南大學(xué)出版社；概述大跨與空間鋼結(jié)構(gòu)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。大跨度結(jié)構(gòu)也用于工業(yè)建筑，如飛機(jī)制造廠的總裝配車間、飛機(jī)庫、造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等等。這些建筑采用大跨結(jié)構(gòu)是受裝配機(jī)器（如船舶、飛機(jī)）的大型尺寸或工藝過程要求所決定的。展覽館日本大分體育公園綜合競技場倫敦千年穹頂

2、大跨度結(jié)構(gòu)的跨度沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》將60m以上定義為大跨度結(jié)構(gòu)，計算和構(gòu)造均有特殊規(guī)定。我國目前最大跨度做到340m，以鋼索和膜材做成的索膜結(jié)構(gòu)最大已做到320m。大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作，主要矛盾是減輕結(jié)構(gòu)自重，故最適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。在大跨度屋蓋中應(yīng)盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料，如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等。主要分為兩大類：平面結(jié)構(gòu)體系梁式體系框架式體系拱式體系空間結(jié)構(gòu)體系實體結(jié)構(gòu)類：薄殼、折板結(jié)構(gòu)張力結(jié)構(gòu)類：懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)類

3、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)類：網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)平面承重的大跨度鋼結(jié)構(gòu)1梁式結(jié)構(gòu)體系梁式結(jié)構(gòu)體系一般采用簡支桁架的形式，桁架的優(yōu)點是制作與安裝都比較簡單，其上、下弦及腹桿僅承受拉力或壓力，對支座也沒有橫推力。適用跨度：40?60m，更大的跨度由于耗鋼量過大而不經(jīng)濟(jì)。重點是支撐系統(tǒng)的布置，對保證整個結(jié)構(gòu)體系的整體剛度是非常重要的。大跨度梁式結(jié)構(gòu)的外形及腹桿體系，決定于跨度、屋面型式及吊天棚結(jié)構(gòu)的形式，常用的有梯形和拱形桁架。按重量最優(yōu)確定的桁架的高跨比一般為1/6～1/8。常用形式：（1）角鋼（或T型鋼）桁架（2）H型鋼重型桁架*（3）

4、鋼管桁架（圓鋼管或矩形管）*桁架設(shè)計的難點在節(jié)點和支座，跨度大于35～40m時，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須作成可移動的，以減小對支承墻體或支柱傳遞的橫向反力，橫向反力一般由屋架下弦的彈性變形產(chǎn)生。*上海證券大廈連接兩幢主樓的天橋桁架跨度63m，共支承著從17層至26層共8個樓層，采用了H型鋼重型桁架。上海浦東國際機(jī)場上海浦東國際機(jī)場候機(jī)樓屋架梁跨度83m，跨中高度超過11m，單榀屋架梁重55噸。為了增加屋架結(jié)構(gòu)的剛度，同時為保證屋架梁在風(fēng)吸力作用下始終處于受拉狀態(tài)，下弦布置了一根預(yù)應(yīng)力鋼索，對下弦施加足夠的預(yù)應(yīng)力。（

5、1）角鋼（或T型鋼）桁架一般用節(jié)點板連接，過去采用的方法是按桁架弦桿或腹桿的最大內(nèi)力選擇節(jié)點板厚，當(dāng)受力較復(fù)雜時不可靠。國外有些規(guī)范（如美國AISC規(guī)范）規(guī)定需進(jìn)行計算。88規(guī)范后的90年代，重慶鋼鐵設(shè)計研究院會同云南省建筑設(shè)計院作了一系列雙角鋼桿件桁架節(jié)點板的試驗，其中受拉試件16個，受壓試件8個。從而總結(jié)出用撕裂面法推導(dǎo)出來的公式。由于桁架節(jié)點板的外形往往不規(guī)則，同時，一些受動力荷載的桁架還需要計算節(jié)點板的疲勞，用撕裂面法推導(dǎo)出來的公式計算比較麻煩。故參照國外多數(shù)國家的經(jīng)驗，規(guī)范建議對桁架節(jié)點板也可采用有效寬

6、度法進(jìn)行承載力計算。有效寬度法假定腹桿軸力Ｎ通過連接件在節(jié)點板內(nèi)按照應(yīng)力擴(kuò)散角度傳至連接件端部與N相垂直的一定寬度范圍內(nèi)，稱為有效寬度be。假定be范圍內(nèi)的節(jié)點板應(yīng)力達(dá)到fu，并令be·t·fu=Nu(節(jié)點板破壞時的腹桿軸力)，按此法擬合的結(jié)果，當(dāng)應(yīng)力擴(kuò)散角?=270時精度最高，計算值與試驗值的比值平均為98.9%；當(dāng)?=300時，比值為106.8%，考慮到國外多數(shù)國家對應(yīng)力擴(kuò)散角均取為300，為與國際接軌且誤差較小，建議取?=300。有效寬度法適用于腹桿與節(jié)點板采用側(cè)焊、圍焊、鉚釘、螺栓等多種連接情況，（采用鉚

7、釘或螺栓連接時，be應(yīng)取為有效凈寬度）。桁架節(jié)點板厚度選用表一般的鋼結(jié)構(gòu)教科書和手冊均列有“桁架節(jié)點板厚度選用表”，但都系互相參考，缺乏科學(xué)依據(jù)。這次該研究組先制作了N-t/b關(guān)系表（N為腹桿最大拉力；t為節(jié)點板厚度；b為連接肢寬度），反映了側(cè)焊縫焊腳尺寸hf1、hf2的影響。同時又在上述參數(shù)組合的最不利情況下，重新整理出偏于安全的N—t表。相對來說它比以往的N—t表更符合實際。為保證節(jié)點板受壓時的穩(wěn)定，桁架桿件間間隙不能太大，例如有豎腹桿的節(jié)點板（或自由邊有加勁的節(jié)點板），不能理解為c值愈小愈好。規(guī)范規(guī)定“弦桿

8、與腹桿、腹桿與腹桿之間的間隙，不應(yīng)小于20mm”，是由于間隙過小，焊接殘余應(yīng)力影響過大。而對吊車桁架，為避免疲勞破壞又規(guī)定此間隙“不宜小于50mm”；同時還規(guī)定在工作溫度-20?C地區(qū)的桁架，為防冷脆，“腹桿與弦桿相鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于2.5t”。同樣，這些規(guī)定不能理解為桿件間間隙愈大愈好，在某些情況如出現(xiàn)矛盾，應(yīng)妥善處理。隨著熱軋H型鋼在我國投產(chǎn)，剖分T型鋼用于桁架