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大跨度钢结构设计应注意的问题
日期:2020-04-28    
     

随着钢结构技术的不断发展和进步,大跨度钢结构已广泛应用于公共建筑中,如大会堂、剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、体育场馆、机场等。在一些工业建筑中,也出现了大跨度建筑,如飞机制造厂总装车间、船厂机库、船体结构车间等。这些建筑中使用的大跨度结构是由装配机(如船舶和飞机)的大尺寸或工艺要求决定的。总的来说,我国大跨度钢结构建筑的发展非常迅速,特别是2008年北京奥运会场馆的建设,为我国大跨度钢结构建筑的建设提供了契机,涌现出一大批结构新颖、技术先进的建筑。接下来,我们将集中讨论大跨度钢结构设计中的问题。

将现代预应力技术引入大跨度空间结构中,不仅丰富了结构形式,而且充分体现了其先进性、合理性和经济性。前者是索结构体系,后者是预应力结构体系,通过适当布置索,或通过允许结构获得新的中间弹性支点或产生与外部荷载相反的内力和挠度。这种混合结构体系将改善原结构的受力状态,降低内力峰值,提高结构刚度,显著提高技术经济效益。目前,我国已有80多个大跨度空间钢结构采用预应力技术。目前,许多高校都在进行新型预应力钢结构体系的理论研究,如索支承结构和索网结构,主要是高强钢拉索和钢承重结构。他们正在积极准备工程实践。据预测,新型预应力大跨度空间钢结构将很快出现在各种建筑中。膜结构是我国一种新型的空间结构形式,张力膜结构在我国得到了广泛的应用。这是一种以玻璃纤维布或聚酯纤维布为基材,聚四氟乙烯或聚氯乙烯为涂层和不同类型支撑体系的膜材料组合。支撑系统可以是索杆或索杆结构。它们通常在膜材料预应力后一起工作。

对于混凝土结构,它根本不适合大跨度结构。板厚随跨度的增大而增大。设计中配置的钢筋数量必然增加。显然,这不适用于大跨度结构。然而,对于跨度较大的井底,其特点是由肋梁楼盖演变而来。两个方向的梁具有相同的高度,并且通常以相等的间隔排列。主梁和次梁之间没有区别。周边承重墙支撑或角柱支撑可以解决大跨度空间的一些设计要求。因此,当柱间距或房间平面面积较大时,适用于大厅和会议厅。然而,在大跨度空间结构中使用井式楼板必然会导致高昂的造价。

大跨度钢结构设计应注意的问题

近年来,大跨度屋盖建筑的数量和规模迅速增加。大跨度屋盖结构的抗震设计一直没有引起足够的重视。过去有许多形状奇特、结构不规则、抗震性能差的建筑物。为此,结合本工程大跨度钢结构屋盖的设计实例,对大跨度空间钢结构的设计要点如下。

首先要说的是计算与分析:在计算与分析中,要注意上下结构的协同工作,并考虑多向地震作用的影响。在抗震措施方面,明确了关键部位和关键节点,并规定了相应的加固措施。计算时应计算范围、模型、方法、参数、多向地震、地震效应组合、变形极限、关键构件和节点。根据整体结构模型计算地震作用是考虑上下结构协同工作的一种非常合理的方法。子结构的简化必须基于可靠的动力学原理,即综合考虑等效刚度和等效质量的有效性。在计算分析过程中,应合理确定计算模型,顶板与主要支护部位的连接假定应与结构一致。计算模型应考虑屋盖结构与下部结构的协同作用。计算实践表明,有多向地震反应谱法、时程分析法甚至多向随机振动分析法。建议采用更详细的分析方法来计算复杂大跨度屋盖结构的地震作用。这些方法的应用值得鼓励,但在实践中仍存在一些深层次的问题有待探讨。竖向地震作用简化算法的应用范围进一步受到限制。

计算分析不仅要模拟整个结构成形后的应力,还要考虑施工过程中的特殊应力,避免成形前局部应力超过设计值而造成的损伤。对于施工过程的计算和模拟,需要考虑构件吊装、不同施工阶段的工作条件、结构预变形技术、构件预拼装、卸载等,等大跨度结构的复杂性和施工方法的多样性决定了在设计过程中必须考虑施工。这也是设计过程中经常被忽略或没有充分考虑的地方。

第二点是结构安排。在结构布置上,强调屋盖结构及其下部支撑结构的质量和刚度均匀分布,保证结构的整体性

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