【结构】大跨房屋钢结构论文

1、【关键字】结构文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持随着中国经济的持续高速发展，遍布全国的经济技术开发区正以前所未有的建设规模兴建各类 钢结建立筑，我国网架、网壳结构等大跨空间钢结构获得广泛应用的实际情况，将其归结为结构形 式多样化、结构新材料应用的拓展及现代预应力技术的引用。其中不少单体的建筑面积往往达数万 乃至数十万平方米。同时为适应各种自动化生产线的工艺要求，厂房的跨度及柱网也越来越大。钢结建立筑是继钢筋混凝土建筑之后的最具革命性建筑的新发展和新应用。轻钢结建立筑的特点

2、突出：整体刚度和抗震性能好、施工速度快、结构占有面积小、承载力高，在工业厂房中钢结构逐渐 代替了钢筋混凝土结构，以其大跨度、大空间的表现在建筑规模上相当出色。关键词：大跨空间钢结构；网架结构；应用与发展；特点I文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持1大跨空间钢结构简介大跨空间钢结构随着我国经济建设的蓬勃发展，网架、候机厅、会展中心、会堂、剧院等大型公共建 筑及不同类型的工业建筑获得了广泛应用。习惯上，通常将空间结构按形式分为五大类，即薄壳结构（包括折板结构卜网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构，称为五大空间结构。其中，膜结构可分为充气膜

3、 结构和支承膜结构，前者又可分为气囊式膜结构（囊中气压为37个大气压，称高压体系）和气承式膜结构（膜内气压1. 003个大气压左右，称低压体系），后者又可分为刚性支承膜结构 （支承在刚度较大的如拱、梁、桁架、网架等支承结构上，又称骨架式膜结构）和柔性支撑膜结构（支承在脊索、谷索、边索、桅杆等柔度较大的支承结构上，又称张拉式膜结构）。在五太空间结构的基础上，平板型的网架结构和曲面型的网壳结构可合并总称为网格结构（新的土木工程名词 已经正式推荐采用 空间构架”这一名词，相当于英文的Space Frame,这里 仍根据习惯称为网格结构）；而悬索结构与膜结构也可合并总称为张拉结构。大跨空间钢结构特点结

4、构形式多样化，大跨空间钢结构多姿多彩在这实际的三维世界里，任何结构物本质上都是空间性质的，只不过出于简化设计和建造的目的，人们在许多场合把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。与此同时，无法进行简单分解的真正意义上的空间体系也始终没有停止其自身的发展，而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力，体现出大自然的美丽和神奇。空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力，而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。当跨度增大时，空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。事实上，当跨度达到一定程度后，一般平面结构往往已难于成为合理的选择。从国内外工程实践来看，大跨度建筑多数

5、采用各种形式的空间结构体系。自上世纪60年代网架在我国被应用以来，到 8090年代大、中、小跨度的网架几乎遍 及各地。以90年北京亚运会为例，在兴建的场馆中就有 7个馆采用了网架、网壳结构，在 这期间机械、汽车、化工、轻工等行业先后兴建了许多大面积工业厂房。近年来兴建的大型公共建筑大多都采用了钢管杆件直接汇交的管桁结构，它的外形丰 富、结构轻巧，传力简洁、制作安装方便、经济效果好，是当前应用较多的一种结构体系。 和网格结构相比，这类结构由逐杆相连改为上下弦杆连续设置，可使屋面由单曲率比较方便地形成多曲率，弦杆与腹杆直接汇交相贯连接。现代预应力技术的引入使大跨空间钢结构更具活力在大跨度空间结构中

6、引入现代预应力技术，不仅使结构体形更为丰富而且也使其先进 性、合理性。经济性得到充分展示。通过适当配置拉索， 或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即为斜拉结构体系， 后者则为预应力结构体系。大跨空间结构施工方法一种具有三维空间形体， 且在荷载作用下具有三维受力特点的结构。相对于平面结构而1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除.文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持言，空间结构具有受力合理、重量轻、造价低以及结构型式多样等优点，近几十年来，我过 的大跨度空间结构得到了迅速的发展，结构型式不断创新，并具有我国特色。现代大跨度空间结构

7、，体系越来越新颖，型式越来越复杂、规模越来越大，对施工技术也提出了越来越高的要求。对一个空间钢结构而言， 往往有多种可供选择的施工方法， 每一种施工方法都有其自身的特点和不同的适用范围。以下简要论述空间钢结构常用的施工方法以及各施工方法优缺点、适用性。（一）高空散装法是指在结构下部搭设满堂脚手架，脚手架铺设工作平台，将小拼单元或散架（单根杆件及单个节点）运至工作平台上，然后直接在设计位置进行拼装的方法。高空散装法分为全支架法（即满堂脚手架）和悬挑法两种。由于在高空拼装。垂直运输时不需要起重机或大型起重设备，但现场及高空作业量大，需要大量的支撑架材料和设备。（二）单元块吊装法是指先把网架分割成若

8、干单元块并在地面进行组装，然后分别由起重机吊装至高空设计位置就为搁置，再间接各单元块之间上、下弦杆和腹杆直至拼装成整体的施工方法。采用单元块吊装法施工时，由于结构的大部分焊接、拼装工作都在地面进行，有利于 提高工程质量，并可省去大部分搭设支撑架；其次，由于单元块的重量与现场现有的起重设 备相适应，可利用现有的起重设备吊装网架，有利于节约成本。该方法比较容易在中小型结构中实现，但还存在一定的高空作业。（三）移动支架安装法无固定的支撑脚手架，网格结构在可移动的支撑架上进行安装，需要为支架的移动铺设轨道或平整场地。移动支安装法一般都与高空散装法联合使用。需要注意移动安装支撑架的场地或轨道是否足够平整

9、；支架移动后，对已安装的结构部件是否设置若干固定临时支撑， 以分散结构杆件内力和控制节点位移，同时也需要考虑支撑撤去时的内力改变情况。（四）整体提升法是指先将结构在地面整体拼装完整，然后再结构柱上安装提升设备（提升设备位于结构上方）提升结构。减少了空间作业量，方便了施工管理，缩短了工程工期，从而大大节省了 施工费用。但是由于施工状态和施工完成状态的力学模型不同，应进行施工及竣工后结构的建立内力、节点变形、支座反力计算、合算设计的杆件截面，必要时另外作一些加固措施， 并且在提升过程中跟踪结构杆件内力变化和节点位移发展。2网架结构的应用2.1大连地区某工业厂房平面图柱距为，横向定位轴线用 、表示，

10、间距取为，纵向定位轴线用？、？、？表示,间距取跨度尺寸，即？?轴线距离为，？?轴线距离为。图2.1厂房剖面图构件选型及布置屋面构件屋面板和嵌板屋面板的型号根据外加屋面均布面荷载（不含屋面自重）的设计值。当屋架斜长不是屋面板宽的整数倍时，需要布置嵌板。嵌板查 410（二）2文档收集于互联网，如有不妥请联系删除.文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持荷载：两毡三油防水层厚水泥砂浆找平层屋面均布活载（不上人）雪载小计1.2 x 0.35 = 0.42KN/m21.2 x 0.02 x 20 = 0.48KN/m21.4 x 0.5 = 0.70KN/m21.4 x 1.0 x

11、0.5 = 0.70KN/m21.60KN/m2屋架及支撑屋架型号根据屋面荷载设计值，天窗类别，悬挂吊车情况及檐口形状选定。跨度较小时可采用钢筋混凝土折线型屋架，查314。跨度较大可采用预应力折线型屋架，查 414。本例不设天窗，代号为a,檐口形状为一端外天沟，一端内天沟，代号为 Do屋面荷载：屋面板传来的荷载1.60KN/m2屋面板自重1.2x 1.4 =1.68KN/m2灌缝重1.2x 0,1 =0.12KN/m23.40KN/m2吊车梁型号根据吊车的额定起重量，吊车的跨距（ Lk=L2N以及吊车的载荷状态选定。其中，钢筋混凝土吊车梁可查323,先张法预应力混凝土吊车梁可查425,后张法预

12、应力混凝土吊车梁可查426。实例二：北京科技大学体育馆网架结构北京科技大学体育馆（2008奥运会柔道、跆拳道比赛馆）位于北京科技大学 校园内，由8 000席比赛馆和一个标准池游泳馆组成，总建筑面积为 23 993m2, 是北京2008年奥运会的主要比赛场馆之一。比赛馆屋面跨度为东西向76. 8m南北向105m游泳馆屋面E和变为东西向60m南北向30m二者屋面结构均采用 钢网架。下部结构（包括局部地下室）体系，比赛馆为带有4个钢筋混凝土小筒的 框架结构，游泳馆在二层平台以下为钢筋混凝土框架结构，平台以上为钢管柱支承网架。比赛馆网架跨度大，沿东西向两侧设有吊挂设备层、在南北两端山墙为吊挂 玻璃幕墙

13、，屋面总荷载较大（平均荷载标准值3. 66kN/m2）。根据其特点，设计 中采用了改进型双向正放网架的形式，即在不增加腹杆数量与节点数量的情况 下，在上下弦平面增加两个斜方向的弦杆系统。 不仅有效降低了单个杆件的内力， 而且调整了不同支座之间的反力。 同时，由于增加了这些斜杆，提高了整体屋面 在斜向的受力性能，也减小了网架整体受力对单个杆件的依赖， 有效地提高了结 构的安全性能。为提高结构刚度，减少主体与附属结构材料用量，设计中结合屋3文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持面排水要求，采用四面结构找坡的形式，坡度 4%,脊线位置设置上弦

14、球节点以 便于控制屋面形状，网架厚度为 3.95.5m.游泳馆阿架跨度60mx 30m网架四角无柱，四边隔点支承于20根钢管柱的 柱顶，其中三边为下弦支承、一边为上弦支承。网架周围均有室外吊挂平台，吊 点距离网架边缘三边为3. 750m 一边为1 . 875m设计采用双向正交斜放钢网 架结构（图1）,网格尺寸2. 652m网角线尺寸为3. 75m）,以满足吊点设置要求 并可避免杆件之间相交角度过小。另外，将上弦支承边的网格方向调整为正交正 放，网格尺寸为3. 75m避免过多杆件相交的节点。由于游泳馆嘲架下方不设 吊顶，这样的杆件布置也形成了规则划一的建筑效果。为提高结构刚度，减少主体与附属结构

15、材料用量，设计中结合屋面排水要求，采用单面结构找坡的形式， 坡度4%,网架厚度为2. CH3. 2 m。实例三：北京鸟巢型国家体育馆鸟巢由瑞士赫尔佐格一德梅隆建筑事务所与中国建筑设计研究院联合体提 出的鸟巢形国家体育场是2008年北京奥运会的中标方案。国家体育场看台呈碗 形，最多可容纳100 000个座椅。支承体育场看台的是一系列放射状的混凝土框 架。覆盖体育场碗状看台的是一个巨大的“鸟巢”形空间钢结构。国家主体育场 主体钢结构分为主结构、次结构和移动屋盖三部分，如图 1. 2所示。主结构实 际上是两向不规则斜交的平面桁架系组成的约为 340mx292mt圆平面网架结构， 网架外形呈微弯形双曲

16、抛物面，周边支承在不等高的24根立体桁架柱上，每桶桁架与约为140m* 70m长椭圆内环相切或接近相切； 次结构为镶嵌在主结构上弦 多边形网格内的系列杆件；移动屋盖跨越整个结构开口空间，由对称的两部分 组成。移动屋盖曲线部分为悬臂区域，直线部分支撑在主结构的上弦，跨度约 80m能够沿着主结构上的固定轨道开启或关闭。主体结构的地下部分采用型钢 混凝土柱。3结束语随着理论研究的深入和工程实践的大量增加，我国科技人员将进一步研制开 发出适应我国大跨空间钢结构需要的新体系、新计算、新材料，更充分地体现了大跨空间结构的先进性、经济性与合理性，促进我国大跨空间钢结构更积极、 更 健康的发展。使大跨空间结构

17、更好的我国经济建设服务。空间网架与网壳结构在我国应用和发展的历史虽仅有三十多年的历史，但已充分表明这是一类很有活力、 适应性强、方兴未艾的空间结构。展望未来的二 十一世纪，应在以下重点、热、难点的科技领域和前沿课题展开工作，大力开拓 和发展各类新型、适用、美观的空间钢结构。.总结经验，抓住机遇，迎接挑战，随着我国经济建设的蓬勃发展和人民生活水平的不断高，根据实际需要在我国研究、设计、制作和安装150m-200m,甚至大于200m的大跨度与超跨度的空间钢结构。.在取得已有成果的基础上，进一步发展和完善具有我国特色的组合、斜拉和4文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理,word版本可编辑.欢迎下载支持预应力网和网壳结构，并扩大它们应用范围。.积极研究和开拓应用当前空间结构中最热门的索一杆（梁）杂交结构体系和索穹顶，以填补我国的空白。.开展研究和推广应用各类开启式和展开式空间钢结构体系。.研究和开发空间钢结构的新材料、新结构、新技术、新节点、新工艺。.研究大跨度与超大跨度空间钢结构的抗风、抗震计算理论与方法及其结构控 制按提供实用的设计计算方法和公式。参考文献1高跃春，刘俊玲,单层工业厂房钢结构施工监理 J,内蒙古