大跨度鋼結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式和施工方法

在大跨度鋼結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)的支撐點越分散，對布局和空間組合的約束越強，相反，鋼結(jié)構(gòu)的支撐點越集中，其柔韌性就越大。本文分析了各種大跨度空間的鋼結(jié)構(gòu)，并討論了其鋼結(jié)構(gòu)類型體系，以吸引他人并啟發(fā)他人。 2大跨度鋼結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式2.1網(wǎng)格結(jié)構(gòu)通過多個節(jié)點按照一定的規(guī)則幾何圖形通過節(jié)點連接。空間結(jié)構(gòu)稱為柵格結(jié)構(gòu)，雙層或多層平板柵格結(jié)構(gòu)稱為柵格結(jié)構(gòu)或柵格。它通常由鋼管或型鋼材料制成。主要形式包括：（1）由平面桁架組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；（2）由四角錐組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；（3）由三棱錐組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；（4）由六角錐組成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的主要特點是空間工作，傳遞力的簡便方法，重量輕，剛度高，抗震性能好，結(jié)構(gòu)和安裝簡單，網(wǎng)格構(gòu)件和節(jié)點易于成型，商業(yè)化并且可以批量生產(chǎn)。在工廠生產(chǎn)。有利于提高生產(chǎn)效率，網(wǎng)格布局靈活，屋頂平坦，有利于吊頂，管道和設(shè)備的安裝，網(wǎng)格的建筑造型輕巧，美觀，大方。便于施工加工和裝飾。 2.2網(wǎng)狀殼結(jié)構(gòu)曲面形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)狀殼結(jié)構(gòu)，它分為單層網(wǎng)狀殼和雙層網(wǎng)狀殼。網(wǎng)殼的主要材料是鋼網(wǎng)殼，木網(wǎng)殼，鋼筋混凝土網(wǎng)殼等。主要結(jié)構(gòu)形式為球形網(wǎng)狀殼，雙曲型網(wǎng)殼，圓柱形網(wǎng)狀殼，雙曲拋物型網(wǎng)殼等。網(wǎng)狀殼結(jié)構(gòu)具有桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特征。桿比較簡單，受力也比較合理，結(jié)構(gòu)剛性大，跨度大，可以組裝成小零件的大空間，可以使用小零件和連接節(jié)點。工廠，安裝簡便，不需要大型機械設(shè)備，綜合經(jīng)濟指標良好，形狀豐富多彩，無論是建筑平面還是空間表面形狀，都可以根據(jù)需要任意選擇創(chuàng)意要求。 2.3膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)，也稱為織物結(jié)構(gòu)，是20世紀中葉開發(fā)的一種新型的大跨度空間結(jié)構(gòu)。它使用具有優(yōu)異性能的柔軟織物作為材料，膜表面由膜中的氣壓支撐，或者使用柔性鋼纜或剛性支撐結(jié)構(gòu)使膜產(chǎn)生一定的預應力，從而形成結(jié)構(gòu)體系具有一定的剛性，并覆蓋很大的空間。主要結(jié)構(gòu)形式為氣浮膜結(jié)構(gòu)，拉伸膜結(jié)構(gòu)，骨架支撐膜結(jié)構(gòu)等。膜結(jié)構(gòu)的主要特點是重量輕，跨度大，建筑造型自由豐富，施工方便，經(jīng)濟效益好，安全性高，透光性和自組裝性好，耐久性差。 2.4懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)是一種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，由可張緊的電纜作為基本的承載組件，并按一定的規(guī)則布置。懸索屋頂結(jié)構(gòu)通常由懸索系統(tǒng)，屋頂系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)組成。它包括三個部分。結(jié)構(gòu)形式主要包括：單向單層懸索結(jié)構(gòu)，徑向單層懸索結(jié)構(gòu)，雙向單層懸索結(jié)構(gòu)，單向雙層預應力懸索結(jié)構(gòu)，徑向預應力懸索結(jié)構(gòu)和兩層方式雙層預應力電纜結(jié)構(gòu)。應力懸掛電纜結(jié)構(gòu)，預應力電纜網(wǎng)懸掛電纜結(jié)構(gòu)的應力特性是僅電纜的軸向張力可用來抵抗外部載荷的作用。結(jié)構(gòu)中沒有彎曲和剪切作用，可以充分利用鋼的強度，懸索結(jié)構(gòu)形式多樣，布置靈活。并能適應多種建筑平面，由于鋼纜重量輕，屋頂結(jié)構(gòu)較輕，安裝不需要大型起重設(shè)備，但懸掛纜線結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計理論更多比常規(guī)結(jié)構(gòu)復雜，這限制了它的廣泛應用。 2.5薄殼結(jié)構(gòu)construction建筑工程中的殼結(jié)構(gòu)大多為薄殼結(jié)構(gòu)（學術(shù)上，滿足t / Rle的殼即1/20定義為薄殼）。薄殼結(jié)構(gòu)按表面形態(tài)可分為旋轉(zhuǎn)殼和活動殼，根據(jù)建筑材料可分為鋼筋混凝土殼，磚殼，鋼殼和復合材料殼。外殼結(jié)構(gòu)具有很好的承重性能，并且可以承受較小厚度的相當大的載荷。殼結(jié)構(gòu)的強度和剛度主要基于其幾何形狀的合理性。直接壓縮材料以替代彎曲內(nèi)力，從而充分發(fā)揮材料的潛力。因此，殼體結(jié)構(gòu)是一種經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)形式，具有高強度，高剛性和節(jié)省材料的優(yōu)點。 3大跨度空間結(jié)構(gòu)的常用建造方法3.1高空原位裝配法高空原位裝配法是指桿和節(jié)點在結(jié)構(gòu)設(shè)計位置上的直接裝配。為了確保大跨度空間結(jié)構(gòu)的安全性，通常會臨時搭建該結(jié)構(gòu)。使用支撐物來改善結(jié)構(gòu)的機械性能。結(jié)構(gòu)安裝完成后，將臨時支撐物卸下，以使結(jié)構(gòu)達到設(shè)計狀態(tài)。提供臨時支撐結(jié)構(gòu)使得高空現(xiàn)場組裝方法被廣泛使用。高空原位裝配法是復雜和大跨度空間結(jié)構(gòu)的建造和安裝的基礎(chǔ)。其他構(gòu)造方法也從該方法發(fā)展而來。根據(jù)支架的不同，高空現(xiàn)場組裝方法可分為全支架安裝法（全屋腳手架法）和輪胎架安裝法。全支架安裝方法是使用腳手架，根據(jù)結(jié)構(gòu)的表面形狀和高度在空中完成結(jié)構(gòu)的整體組裝。它適用于高度和跨度不是很大的博物館式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)靈活，回收率高。很容易控制坐標。缺點是腳手架的使用量相對較大，并且施工過程中的不安全因素增加。與后一種輪胎架安裝方法相比，它不安全，但更經(jīng)濟，該輪胎架安裝方法是根據(jù)結(jié)構(gòu)特點設(shè)計一種腳手架狀的框架結(jié)構(gòu)作為建筑物的支撐系統(tǒng)。適用于高高度，大跨度和自重的大跨度空間，現(xiàn)場結(jié)構(gòu)。優(yōu)點是輪胎框架結(jié)構(gòu)形式多樣，結(jié)構(gòu)安全，坐標準確。缺點是回收率低，浪費嚴重。 3.2就地滑動法就地滑動法是指將分隔桿通過特定的軌道滑至設(shè)計位置，然后將其拼接成整體的安裝方法。此方法適用于施工地點不利的區(qū)域，并且所構(gòu)造結(jié)構(gòu)的建筑平面大多為規(guī)則的多邊形或開放式運動場。盡管采用這種方法可以縮短工期，大大縮短工期，但仍然存在一些困難，例如如何選擇滑軌和如何控制滑移速度。 3.3整體吊裝安裝方法整體吊裝安裝方法是使用舉升設(shè)備將結(jié)構(gòu)舉升到預期位置然后安裝的方法。它主要用于單層或多層網(wǎng)殼屋頂結(jié)構(gòu)的建筑中。這種施工方法的最大優(yōu)點是可以節(jié)省大量的臨時支護，施工周期相對較短。相應的施工困難是抓緊起吊點和控制凸起的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的應力。整體提升安裝方法是對空間現(xiàn)場組裝方法的補充，通常與其他幾種方法結(jié)合使用。 3.4整體張緊方法整體張緊方法是一種使用一定數(shù)量的液壓千斤頂同時將電纜張緊到合理高度的施工方法，特別適合于大型電纜和膜結(jié)構(gòu)的安裝。該施工方法技術(shù)含量高，科學性好，操作方便，易于控制，大大減少了工人的工作量和施工成本。因此，這種靈活的施工方法用于電纜和膜結(jié)構(gòu)的施工。這是非常合理和可行的。 3.5網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的外部擴展方法網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的外部擴展方法是新的施工技術(shù)之一。具體方法是先在地面上組裝網(wǎng)狀殼的中間部分，將其升高到一定高度，然后拼接周圍的網(wǎng)狀殼的一部分，然后提起拼接的網(wǎng)狀殼，然后重復此過程直到網(wǎng)狀殼結(jié)構(gòu)完全組裝好為止。這種施工方法可以節(jié)省大量的臨時支撐，易于保證施工質(zhì)量。由于大量的組裝是在地面上進行的，因此安全性相對較好。鑒于上述優(yōu)點，網(wǎng)狀殼結(jié)構(gòu)的外部膨脹方法在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的建筑中受到越來越多的關(guān)注。 3.6懸臂安裝方法懸臂安裝方法是先將小型設(shè)備拼接在地面上，然后直接使用起重設(shè)備將其吊起至設(shè)計位置進行組裝。它適用于較小且不太復雜的空間結(jié)構(gòu)。懸臂安裝方式可以減少臨時支撐的數(shù)量，達到降低成本的目的，但是安全性差，不能保證施工質(zhì)量，并且可能產(chǎn)生較大的二次應力。由于所安裝部件的穩(wěn)定性直接影響后面的桿的安裝，因此要求所安裝的結(jié)構(gòu)單元在幾何上不變，具有足夠的剛度，并且相對于設(shè)計位置基本上沒有變形。這要求該結(jié)構(gòu)被懸掛。在安裝即裝方法之前，應對結(jié)構(gòu)進行模擬和分析，并采取保護措施以消除不利影響。 4結(jié)論大跨度空間結(jié)構(gòu)通常是一個國家或地區(qū)建筑技術(shù)水平的重要指標。國內(nèi)對大跨度空間結(jié)構(gòu)的研究也有近40年的歷史。從網(wǎng)格，網(wǎng)狀殼到懸架結(jié)構(gòu)，有大量的工程應用，并且已經(jīng)建造了許多體育場，例如北京亞運會和天津的體育場。許多大跨度的飛機庫，例如首都機場機庫建于市體育館，哈爾濱速滑體育場以及2008年北京奧運會的主要場館。但是，國內(nèi)的大跨度空間結(jié)構(gòu)與國外之間仍然存在差距。例如，跨度仍然很小，懸索結(jié)構(gòu)的發(fā)展緩慢，膜結(jié)構(gòu)和張緊的整體結(jié)構(gòu)還處于起步階段。同時，建筑建模和結(jié)構(gòu)概念仍然相對單調(diào)。在施工技術(shù)上，盡管常用的施工方法變得越來越成熟，但是隨著空間結(jié)構(gòu)形式的越來越特殊，迫切需要一些新的安裝方法來解決這些問題。更多關(guān)于關(guān)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)的最新技術(shù)文章：合理設(shè)計大跨度鋼結(jié)構(gòu)應采取的措施