大跨度钢结构

1、浙江工业大学建筑工程学院课程学习报告课程名称：公共建筑结构报告（论文）题目：大跨度钢结构的结构特点学生姓名： 叶哲谦 学号:201504160228专 业：建筑工程1501任课教师：赵必大2018年7月8日引言：通过这学期的课程，我们学到了许多大跨度钢结构的建筑， 比如即将 在杭州举办的亚运会主场馆“小莲花”。在赵老师的推荐下，我在平时的闲暇时 间也观看了中国的“超级工程”纪录片。在其中的一集当中，北京大兴区的新国 际机场给我留下了很深的印象，它也是大跨度钢架构的代表，而且外形“海星状” 也让人非常震撼。那么大跨度钢结构的特点有哪些呢？就让我在接下来的报告中 进行讨论。一、大跨度空间钢结构的特

2、点1节点形式更为复杂，结构形式多样化和复杂化在现阶段，大跨度空间钢结构的一个特点就是节点形式变得更加复杂。节点形式不但有铸钢节点，而且有球钱节点、锻钢节点等各种形式的节点。大跨度空间钢结构发展初期，结构比较简单，但经济社会的不断发展对大跨 度空间钢结构提出了新的要求。大跨度空间钢结构变得更加复杂，新的组合、形 式不断出现，使得大跨度空间钢结构的发展更加活跃。 鸟巢体育馆采用的结构是 扭曲空间析架结构，这种结构较为复杂，从另一个侧面反映了大跨度空间钢结构 的发展状态，它的形式和结构趋于复杂。2大量应用现代预应力技术预应力技术有助于提高构件的刚度，使其更加持久、耐用，这一技术在弦支 弯顶结构有所应

3、用。以北京工业大学体育馆为例，它是奥运会的羽毛球馆，采用 的就是应用了预应力技术的弦支弯顶结构。3构件加工的难度加大，加工精度的要求提高国家级或城市的标志性建筑这些重大工程对精度要求一般较高，它不仅要求精度较高的构件，还要求十分严格的焊接技术，这在某种程度上使得大跨度空间 结构的施工对质量提出了更加严格的控制。4钢材等级变高，钢板厚度加厚，结构跨度变大现代大型建筑规模和跨度变得越来越大，从几十米跨度到上百米甚至几百米 的跨度，发展异常迅猛。此外，钢材的等级也在不断增加，钢板的厚度加厚，据 相关数据的统计，某些建筑采用的钢板厚度超过了120mm,而且还有不断增加的趋势。5构件数量、截面类型多，设

4、计难度变大现代房屋的构件数量不断增加，从几百个、上千个到现在的几万个。这些构 件的横截面积并不完全相同，在尺寸和长度上有所差异，给房屋的施工带来不便。6加大现场焊接工作量和施工技术难度采用大跨度空间钢结构构件数量的建筑工程在不断增加， 这些工程提高了对 精度的要求，这也使得焊接工作的工作量增加， 施工难度加大，要采用先进的管 理、技术，才能保证施工的质量。杭州市奥体中心鸟瞰图二、建筑结构比较分析对于新型大跨结构的特点整体上是空间结构； 其跨度大，可覆盖巨大的室内 空间；矢高小、曲率平缓，可有效利用空间；厚度薄、自重轻，节省材料；形式 多样，可适合于各种形状的平面组合。对混凝土结构来说，其根本不

5、适合用于大跨结构中，其采用的单向板以及双 向板随着跨度的增大，将会使楼板的厚度增加，所配置的钢筋量必然增大，显然 这不适合用于大跨度结构中。而对于稍微可应用于跨度较大的井式楼盖， 其特点 由肋梁楼盖演变过来，两个方向梁的高度相等且一般等间距布置，无主次梁之分， 四周承重墙支撑或角柱支撑，可以解决一些大跨度空间的设计要求， 因此适用于 柱网间距或房间平面面积较大时， 多用于门厅、会议厅，但是把井式楼盖应用于 大跨度空间结构中，必然会使造价较高。显然，对于大跨度结构来说，采用钢结 构明显优于混凝土结构等，而且随着跨度的不断增大，这种优势尤为突出。尤其 是对于柔性屋盖体系来说，混凝土和钢 -混凝土组

6、合屋盖暂不适用，而钢结构则 具有明显优势。1计算模型的选取由于钢结构的计算模型具有较高的精确度，所以在设计中不能对计算模型随意地进行简化，要尽量建立与实际情况相符合的整体的分析模型。 在设计中还要 充分发挥次构件的作用，秉承安全性、经济性的设计宗旨，有效节约建筑材料, 降低工程造价。另外，要想获得最佳设计结果，还就要树立优化设计的意识。2节点构造设计由于钢结构构件之间的构造和连接复杂多变，所以设计人员要节点构造问题 引起充分的重视。节点构造形式必须要根据构件截面形式、 构件连接方法、建筑 要求以及受力情况来确定，在满足相关条件后，还必须要进行设计计算3验算疲劳强度在设计需要长期地、频繁地承受反

7、复荷载作用的结构（如吊车梁）时，设计 者必须要对结构疲劳问题加以考虑， 在连续的反复荷载作用下，会使得钢材的微 观裂纹不断扩大直到最终断裂，造成钢材的疲劳断裂。为了防止疲劳断裂的发生， 就需要在设计过程中验算可能发生疲劳断裂的连接处及构件的疲劳强度。4稳定设计与钢筋混凝土结构所不同的是，在钢结构设计的全过程中都必须注重稳定设 计。稳定设计考虑的内容主要有：整体结构、构件整体、构件局部的稳定设计。5刚度控制多数钢结构的构件截面是由整体刚度条件所决定的，而非稳定条件和强度条 件所决定的，在薄壁构件组成的大跨度钢结构中体现尤为突出。 因此，在结构设 计过程中，设计者必须要重视结构整体分析，严格控制结

8、构的整体刚度，以求获 得最佳设计效果。6结构布置结构的布置过程中，必须确保屋盖结构分布的均衡和其下部支承结构刚度和 质量的均衡分布，从而保证结构传力的明确性及其整体性。 地震作用力要由屋盖 通过支座向下进行传递，屋盖、支承和下部结构要均匀对称地布置， 使用空间传 力体系，避免形成突变或局部削弱的薄弱部位， 从而保证屋盖的整体性，对屋面 系统自重进行严格控制，宜使用轻型的屋面系统。7设置防震缝为了增强建筑抗震效果，在大跨度钢结构中设置防震缝是非常必要而有效 的。规范依据框架-抗震墙结构和下部支承结构的最小宽度，综合确定了防震缝 的宽度不得15mm。而在实际的建筑中，该规范中的规定还可能不足，因此

9、建 议设计者按照设防烈度下，两侧的独立结构在交界线上的相对位移的最大值来进 行确定。规则的结构，其防震缝宽度可近似估计为，多遇地震情况下的最大的相 对变形值的三倍。北京大兴新国际机场内部设计图四.大跨度房屋钢结构的设计注意事项1精准的计算模型，可靠的结构设计由于钢结构所使用的材料是非常均匀的，所以钢结构是一种较为理想化的统 一的弹性体，与当下所使用的计算方式及理念完全相吻合。除此之外，钢结构构件连接模型跟现实状况较为一致，在进行模型计算的时候所使用到的公式比较 少，计算起来较为简单。为此，钢结构计算模型在现实的工作当中对结构设计有 着精准性、可靠性的显著优势。2整体分析与优化设计在钢结构设计当

10、中，一定要创建与现实工作情况相吻合的模型， 不可以随便的改变计算模型，当钢结构设计达到一个较为理想化的状况的时候，需要兼顾到次构件”的作用，很好的展现出经济安全设计的宗旨，最终达到节省钢材、减少 工程造价的最终效果。3节点构造复杂钢结构设计当中最为显著的一个特征是钢结构构件相互间连接是比较复杂 的，这是设计工作者在进行设计的时候需要特别关注的一个方面。节点设计一定要对于结构受力状况、建筑有关准求、构件截面形式及节点连接方式等因素进行 详细分析，然后才能够确定与之对应的节点构造形式， 在满足结构要求的客观条 件下才能够开展有关设计计算。4稳定设计要求高区别于钢筋混凝土结构设计，钢结构设计它是一种

11、稳定性能较高的设计工 作，在进行钢结构设计工作中所需要兼顾到的因素是非常多的，其中包含了结构稳定性能的设计及结构组成单元的结构设计。5整体刚度需进行严格的掌控以往很多的钢结构设计实验证明，很多的钢结构构件截面并不是由结构强 度、结构的稳定性能所决定的，结构设计主要是由建筑结构的刚度状况所掌控， 特别是对于一些薄壁构件产生的大跨度结构特别最为显著，这就要求有关设计工 作人员在结构设计的时候需要加以考虑的一个方面，以便于能够达到较好的设计 效果。6设计施工图在工程的开展前，必须设计出尽可能完善的施工图。因为良好的大跨度建筑 钢结构设计取决于优质的结构设计、施工图纸所展现的，钢结构设计图纸所展现 出的内容非常复杂，设计工作者需具备很强的图纸表达能力，同时要对图纸中所 表达的内容有一个全方位的理解。五、结论社会的发展促进了建筑行业的进步，随之而来的是大跨度结构的应用和设计 逐渐被推