大跨度钢结构在公共建筑施工中的应用.doc

1、1大跨度钢结构在公共建筑施工中的应用摘要：随着我国经济的持续飞速发展，我国网架、网壳结构等大跨度钢结构得到广泛的应用，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。 关键词：大跨度钢结构；网架结构；应用与发展； 中图分类号：TU356 文献标识码： A 文章编号： 前言 钢结构建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。轻钢结构建筑的特点突出: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，在公共建筑中钢结构逐渐代替了钢筋混凝土结构，以其大跨度、大的表现在建筑规模上相当出色。 一、大跨度钢结构特点 1 结构形式多样化，大跨度钢结构多姿多彩 在

2、这实际的三维世界里，任何结构物本质上都是性质的，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。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，结构就愈能显示出它们优异的2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，大跨度建筑多数采用各种形式的结构体系。 自上世纪 60 年代网架在

3、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的公共建筑。 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。 2 现代预应力技术的引入使大跨度钢结构更具活力 在大跨度结构中引入现代预应力技术，不仅使结构体形更为丰富

4、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。 二、大跨度结构施工方法 1 结构 一种具有三维形体，且在荷载作用下具有三维受力特点的结构。相对于平面结构而言，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，我过的大跨度结构得到了迅速的发展，结构3型式不断创新，并具有我国特色。 2 钢结构施工方法及注意事项 现代大跨度结构，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。对一个钢结构而言，往往有多种可供选择

5、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。以下简要论述钢结构常用的施工方法以及各施工方法优缺点、适用性。 (1)高空散装法 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。 (2)单元块吊装法 先把网架分割成若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。

6、 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。 4(3)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；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

7、情况。 (4) 整体提升法 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构建内力、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。 三、网架结构的应用 1 浙江地区某公共建筑平面图 柱距为 6m，横向定位轴线用、表示，间距取为 6m，纵向定位轴线用、表示，间距取跨度尺寸，即轴线距离为 18m，轴线距离为 24m。 图 1 剖面图 2 构件选

8、型及布置 5屋面构件 （1）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 1.5m 的整数倍时，需要布置嵌板。 （2）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，跨度较大可采用预应力折线型屋架。吊车梁型号根据吊车的额定起重量，吊车的跨距以及吊车的载荷状态选定。 2 实例二：某中学公共建筑网架结构 某中学公共建筑由 1000 席比赛馆和一个游泳馆组成，总建筑面积为13193m2。比赛馆屋面跨度为东西向 36.8m、南北向 65m，游泳馆屋面跨度为东西向 30m、南北向 20

9、m，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。 (1)游泳馆网架 游泳馆跨度 60m30m，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，网格尺寸 2.652m(对角线尺寸为 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6的网格方向调整为正交正放，网格尺寸为 3.75m，避

10、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。 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度钢结构需要的新体系、新计算、新材料，更充分地体现了大跨度结构的先进性、经济性与合理性，促进我国大跨度钢结构更积极、更健康的发展。使大跨度结构更好的我国经济建设服务。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、美观的钢结构。