隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，大跨鋼結(jié)構(gòu)不短的被應(yīng)用到公共建筑上 ,比如我們常見(jiàn)的大會(huì)堂、影劇院、展覽館、音樂(lè)廳、體育館、加蓋體育場(chǎng)、航空港等,在一些工業(yè)建筑 上，我們也看到了大跨度建筑的身影,如飛機(jī)制造廠的總裝車間、飛機(jī)庫(kù)、 造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等。這些建筑采用大跨結(jié)構(gòu)是由裝配機(jī)器(如船舶、 飛機(jī))的大尺寸或工藝過(guò)程要求決定的。總體而言，我國(guó)大跨鋼結(jié)構(gòu)建筑物建設(shè)發(fā)展較快 ,特別是2008北京奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè) ,為我國(guó)大跨鋼結(jié)構(gòu)建筑物建設(shè)提供了一個(gè)展現(xiàn)的機(jī)會(huì) ,涌現(xiàn)出大量結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)先進(jìn)的建筑。下面我們就重點(diǎn)講解一下大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)所所出現(xiàn)的問(wèn)題。

在大跨度空間結(jié)構(gòu)中引入現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不僅使結(jié)構(gòu)體形更為豐富而且也使其先進(jìn)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性得到充分展示。通過(guò)適當(dāng)配置拉索，或可使結(jié)構(gòu)獲得新的中間彈性支點(diǎn)或使結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系，后者則為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。這一類“雜交”結(jié)構(gòu)體系將改善原結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，降低內(nèi)力峰值，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果明顯提高。目前我國(guó)已在80余項(xiàng)大跨空間鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，目前許多高校對(duì)索托結(jié)構(gòu)，索網(wǎng)結(jié)構(gòu)等以高強(qiáng)鋼索與鋼材為主承重結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)新體系，正在進(jìn)行理論研究，積極準(zhǔn)備工程實(shí)踐，可以預(yù)期新型的預(yù)應(yīng)力大跨空間鋼結(jié)構(gòu)不久即將涌現(xiàn)在各類建筑中。膜結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國(guó)正在興起的一種空間結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)用較多的是張力膜結(jié)構(gòu)。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體系間的組合，而其支承體系可為索一支柱或索一桿結(jié)構(gòu),它們常在膜材獲得預(yù)應(yīng)力后協(xié)同工作。

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其根本不適合用于大跨結(jié)構(gòu)中，其采用的單向板以及雙向板隨著跨度的增大，將會(huì)使樓板的厚度增加，在設(shè)計(jì)時(shí)所配置的鋼筋量必然增大，顯然這不適合用于大跨度結(jié)構(gòu)中。而對(duì)于稍微可應(yīng)用于跨度較大的井式樓蓋，其特點(diǎn)由肋梁樓蓋演變過(guò)來(lái)，兩個(gè)方向梁的高度相等且一般等間距布置，無(wú)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(shè)計(jì)要求，因此適用于柱網(wǎng)間距或房間平面面積較大時(shí)，多用于門廳、會(huì)議廳，但是把井式樓蓋應(yīng)用于大跨度空間結(jié)構(gòu)中，必然會(huì)使造價(jià)較高。

近年來(lái)大跨屋蓋建筑的數(shù)量和規(guī)模增長(zhǎng)迅速；對(duì)大跨屋蓋建筑的抗震設(shè)計(jì)重視不夠。一度出現(xiàn)不少造型奇特、結(jié)構(gòu)很不規(guī)則、抗震性能差的建筑。為此，結(jié)合本項(xiàng)目大跨鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)于大跨空間鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。

第一需要說(shuō)的是計(jì)算分析方面：在計(jì)算分析方面，重視上部、下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作，應(yīng)計(jì)入多向地震作用的效應(yīng)。在抗震措施上，定義了關(guān)鍵桿件和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并規(guī)定了相應(yīng)的加強(qiáng)措施。計(jì)算時(shí)應(yīng)進(jìn)行抗震計(jì)算的范圍、計(jì)算模型、計(jì)算方法、計(jì)算參數(shù)、多向地震、地震效應(yīng)組合、變形限值、關(guān)鍵桿件和節(jié)點(diǎn)?？紤]上下部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的很合理方法是按整體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行地震作用計(jì)算。下部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化必須依據(jù)可靠且符合動(dòng)力學(xué)原理，即應(yīng)綜合考慮剛度和質(zhì)量等效后的有效性。計(jì)算分析時(shí)應(yīng)合理確定計(jì)算模型，屋蓋與主要支承部位的連接假定應(yīng)與構(gòu)造相符。計(jì)算模型應(yīng)計(jì)入屋蓋結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用。經(jīng)過(guò)計(jì)算實(shí)踐表明，對(duì)于大跨鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)適宜采用的方法為多向地震反應(yīng)譜法、時(shí)程分析法、甚至多向隨機(jī)振動(dòng)分析方法。建議用一些更精細(xì)的分析方法進(jìn)行復(fù)雜大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算，應(yīng)該鼓勵(lì)這些方法的應(yīng)用，但實(shí)際操作還有些深層次問(wèn)題值得討論。對(duì)豎向地震作用的簡(jiǎn)化算法的適用范圍進(jìn)行了進(jìn)一步限定。

 計(jì)算分析不單要模擬結(jié)構(gòu)整體成型后的受力情況，還要兼顧其施工過(guò)程的特殊受力情況，避免在結(jié)構(gòu)成型前因?yàn)榫植渴芰Τ^(guò)設(shè)計(jì)值而破壞。對(duì)于施工過(guò)程的計(jì)算模擬需要考慮構(gòu)件吊裝、不同施工階段工況、結(jié)構(gòu)預(yù)變形技術(shù)、構(gòu)件的預(yù)拼裝、卸載等。大跨結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和施工方法的多樣性，決定其設(shè)計(jì)的過(guò)程中就必須結(jié)合考慮施工的問(wèn)題。這也是設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常忽視或者考慮不全的地方。

第二點(diǎn)要說(shuō)的便是結(jié)構(gòu)布置，在結(jié)構(gòu)布置上，強(qiáng)調(diào)屋蓋結(jié)構(gòu)及其下部支承結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度分布均衡，確保結(jié)構(gòu)的整體性和傳力明確。屋蓋的地震作用應(yīng)能有效地通過(guò)支座向下傳遞；避免屋蓋內(nèi)力集中或較大扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，為此屋蓋、支承及下部結(jié)構(gòu)的布置宜均勻?qū)ΨQ；保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體性，因此應(yīng)優(yōu)先采用空間傳力體系、避免局部削弱或突變的薄弱部位；宜采用輕型屋面系統(tǒng)，因此應(yīng)嚴(yán)格控制屋面系統(tǒng)的單位自重。結(jié)構(gòu)布置宜避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)力、變形集中。對(duì)于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。

第三便是防震縫設(shè)置，對(duì)于大跨空間結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，設(shè)置防震縫往往是有效的。震縫寬度，規(guī)范規(guī)定不宜小于150mm。這主要是根據(jù)下部支承結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)或框架-抗震墻結(jié)構(gòu)時(shí)的很小縫寬綜合確定。規(guī)范所規(guī)定的很小防震縫寬度可能不足。建議很好按設(shè)防烈度下兩側(cè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)在交界線上的相對(duì)位移很大值來(lái)復(fù)核。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大跨屋蓋結(jié)構(gòu)防震縫的縫寬可按設(shè)防烈度下兩側(cè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)在交界線上的相對(duì)位移很大值來(lái)確定。對(duì)于規(guī)則結(jié)構(gòu)，縫寬也可將多遇地震下的很大相對(duì)變形值乘以不小于3的放大系數(shù)近似估計(jì)。

這就是大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問(wèn)題，這些問(wèn)題每一項(xiàng)都連續(xù)著建筑安全關(guān)鍵性的問(wèn)題，都是不容忽視的存在。山東三維鋼結(jié)構(gòu)股份有限公司（股票代碼：832621）甲級(jí)設(shè)計(jì)資質(zhì)，設(shè)有自己獨(dú)立的設(shè)計(jì)院，專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，不斷吸取先機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，為客戶提供很具價(jià)值的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙。聯(lián)系電話：0632-5666177