針對大跨度公建結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析

1、<p>　　針對大跨度公建結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析</p><p>　　【摘要】結(jié)構(gòu)跨度越大，自重在全部荷載中所占的比重也就越大，減輕自重可以獲得很好的經(jīng)濟效益，而鋼結(jié)構(gòu)強度高而質(zhì)量輕的優(yōu)點對大跨度結(jié)構(gòu)來說就特別突出，因此大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)常常被用于大型公共建筑和一些工業(yè)建筑中，如體育館、展覽館、俱樂部、影劇院、食堂、會議室、候車廳、飛機庫、車間等。在此我們就大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中要注意的問題加以分析，請各位同

2、業(yè)指正。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】大跨度；公共建筑；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計 </p><p>　　與其他材料的結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有材料強度高、結(jié)構(gòu)重量輕；結(jié)構(gòu)的塑性韌性較好；鋼結(jié)構(gòu)的制造簡單施工周期短等優(yōu)點。我們在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當從工程實際出發(fā)，合理選用鋼材，選擇高強度、具有較好經(jīng)濟指標的鋼材；在結(jié)構(gòu)方案選擇上，應(yīng)盡可能采用標準化、模數(shù)化的結(jié)構(gòu)布置；在連接設(shè)計中，應(yīng)選用構(gòu)造簡單、傳力直

3、接的節(jié)點形式，并應(yīng)滿足構(gòu)造要求；另外，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還應(yīng)保證鋼結(jié)構(gòu)在加工、運輸、安裝和使用過程中的強度、剛度和穩(wěn)定性要求，并應(yīng)針對鋼結(jié)構(gòu)的實際，滿足防火、防腐的要求。宜優(yōu)先選用通用的和標準化的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，減少制作、安裝工作量。 </p><p>　　1 大跨度房屋主要的鋼結(jié)構(gòu)劃分 </p><p>　　大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)按剛性差異以及它們的組合不同，分成三類：剛性結(jié)構(gòu)（網(wǎng)架、網(wǎng)殼、空間精架

4、）、柔性結(jié)構(gòu)（索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、索一膜結(jié)構(gòu)、張拉集成結(jié)構(gòu)）和雜交結(jié)構(gòu)。雜交結(jié)構(gòu)既可通過剛性結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)的有機組合獲得，也可通過變更傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性得到，如拉索一網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、拉索一網(wǎng)殼、拱一索、索一桁架等。在此我們主要討論剛性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。 </p><p>　　1.1 剛性大跨度房屋 </p><p>　　剛性大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)主要是指由鋼桿件或鋼梁、鋼柑架組成的結(jié)構(gòu)，且其剛度由結(jié)

5、構(gòu)的組成和構(gòu)件自身的剛度形成。當結(jié)構(gòu)由規(guī)則的空間單元組成時，稱為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，否則稱為空間結(jié)構(gòu)。空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、組合網(wǎng)架（殼）結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架（殼）結(jié)構(gòu)等形式，一般由鋼桿件組成。具有受力合理、計算簡便、結(jié)構(gòu)整體性強、剛度大、抗震性能優(yōu)、用料省、制作安裝方便、造價經(jīng)濟、造型豐富、適應(yīng)性強等優(yōu)點。空間結(jié)構(gòu)一般由鋼梁或鋼析架組成，在跨度較大時還輔以預(yù)拉力索以增加結(jié)構(gòu)剛度、減少用鋼量?？臻g結(jié)構(gòu)除了有與空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相同的優(yōu)點

6、外，還具有結(jié)構(gòu)體系簡潔、更易體現(xiàn)建筑造型等優(yōu)點。但與空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相比，構(gòu)件和節(jié)點類型一般較多，制作較為不便。 </p><p>　　1.2 柔性大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu) </p><p>　　柔性大跨度結(jié)構(gòu)的受力體系可分為豎直平面、水平層面及空間三大類。其中，張力弦屋架、預(yù)張力索衍架體系屬于豎直平面受力體系；單層預(yù)張力索網(wǎng)體系和張力膜結(jié)構(gòu)體系屬于水平層面受力體系；空間預(yù)張力索網(wǎng)格體系、索彎頂和張拉

7、集成體系屬于空間受力體系。 </p><p>　　2 大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點 </p><p>　　大跨度房屋主要按照荷載類型進行設(shè)計，其荷載主要分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載。對于永久荷載，應(yīng)采用標準值作為代表值。對于可變荷載，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為代表值。對于偶然荷載，應(yīng)按照建筑結(jié)構(gòu)使用的特點確定其代表值。 </p><p>

8、;<b>　　2.1 永久荷載 </b></p><p>　　對大跨度房屋結(jié)構(gòu)，永久荷載主要包括屋蓋結(jié)構(gòu)自重和屋面覆蓋材料自重。屋蓋結(jié)構(gòu)的自重計算可采用經(jīng)驗公式或由計算機自動完成，在有擦體系中，還應(yīng)計入擦條的自重。屋面覆蓋材料自重主要是指屋面板、屋面保溫層、找坡層及防水層等的自重。若有吊頂?shù)妊b修構(gòu)造或設(shè)備管道，按實際情況采用。 </p><p><b>　　

9、2.2 可變荷載 </b></p><p>　　作用在大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)上的可變荷載有以下幾種。 </p><p>　?。?）屋面活荷載。屋面均布活荷載一般按屋面的水平投影面計算。對于大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)，不上人屋面，屋面均布活荷載標準值采用0.5kN/m2，但當施工或維修荷載較大時，應(yīng)按實際情況采用，或在施工中采取特殊措施；上人屋面，屋面均布活荷載標準值采用2.0kN/m2。 &l

10、t;/p><p>　?。?）雪荷載。屋面雪荷載的大小主要與屋面的幾何形狀、朝向和風向等有關(guān)。大多數(shù)情況下，屋面雪荷載小于荃本雪壓。這是因為雪可從坡度較大的曲面屋頂滑落，風可將松散的雪從平屋頂刮下，有時雪還可能被屋頂外皮的散熱所融化。然而，有時也會產(chǎn)生積雪，如雙坡屋面的背風一側(cè)、雙跨或多跨曲面屋頂?shù)慕唤犹幍取４藭r必須考慮采用較大的雪荷載。 </p><p>　?。?）風荷載當空氣的流動受到建筑物

11、的阻礙，就會在建筑物表面的法向形成壓力或吸力，這些壓力或吸力稱為建筑物所受的風荷載。風荷載具有靜力和動力作用的雙重特點，其靜力部分稱為平均風或穩(wěn)定風，動力部分稱為脈動風。平均風對結(jié)構(gòu)的作用可用靜力學的方法求得；脈動風對結(jié)構(gòu)的作用應(yīng)采用動力學的隨機振動理論求得。 </p><p>　?。?）溫度作用。大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)在因溫度變化而出現(xiàn)溫差時，由于桿件不能自由變形，會在桿件中產(chǎn)生應(yīng)力，即溫度應(yīng)力。溫差的大小與結(jié)構(gòu)合攏

12、時的溫度與當?shù)啬曜罡呋蜃畹蜌鉁叵嚓P(guān)，在設(shè)計中應(yīng)考慮。關(guān)于溫度應(yīng)力的計算原則按空問結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)程執(zhí)行。 </p><p>　?。?）支座位移。大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)由于位移的不均勻沉降而引起結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)附加應(yīng)力。 </p><p><b>　　2.3 偶然荷載 </b></p><p>　　在大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)分析中，偶然荷載主要是指地震作用。 </

13、p><p>　　地震作用是建筑物因地面運動而產(chǎn)生的一種慣性作用，屬于動力作用。它的大小既與結(jié)構(gòu)的固有振動特性有關(guān)，又與地面運動的特性有關(guān)。 </p><p>　　地震作用與風荷載的區(qū)別在于：①地震作用完全屬于動力作用，而風荷載具有靜力和動力作用的雙重特點。②地震作用與建筑物的重量直接相關(guān)，重量越大，地震作用也越大；而風荷載主要與體型（或流形）和開洞情況關(guān)系較大。③建筑物的自振周期越長，對承受地

14、震作用越有利，而對承受風荷載卻是很不利的。 </p><p>　　地震作用包括水平地震作用和豎向地震作用兩類。一般情況下，應(yīng)在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別考慮水平地震作用，對于8度和9度區(qū)，還應(yīng)計算大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的豎向地震的作用。 </p><p>　　大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的地震作用一般可采用振型分解反應(yīng)譜法計算；對于某些規(guī)則的網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)還可采用簡化計算方法；對特別重要或體型特別復雜的空間結(jié)構(gòu)，

15、應(yīng)采用時程分析法進行補充計算。 </p><p><b>　　3 結(jié)語 </b></p><p>　　大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要。當今社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，人民生活水平日益提高，世界各國紛紛籌劃建造更大、更高、更長的各種超大型復雜結(jié)構(gòu)物。來滿足人們對生活空間的追求。我們從業(yè)者在進行鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計時，首先應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的使用年限，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級以及需要

16、抗震建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防類別確定其基本要求。重點要依據(jù)可靠度的要求進行設(shè)計，在規(guī)定的時間，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率設(shè)計。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]崔佳.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 .2010 </p><p>　　[2]沈祖炎陳以一陳揚驥 .房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計.2008 </p><