浅谈对大跨度钢结构的认识

　　 　　[提 要]大跨度钢结构是经济和社会发展的需要，当今社会经济飞速发展，人民生活水平日益提高，在20世纪后半期土木工程和结构工程取得了巨大成就的鼓舞下世界各国纷纷筹划建造更大、更高更长的各种大型复杂结构物、同时也给施工方法各不相同，施工方法的选择合理与否将直接影响到工程的质量、安全、施工进度、施工成本等技术指标。 　　[关键词]大跨度、钢结构、施工方法、 　　1．大跨度钢结构的定义 　　大跨度钢结构建筑或大跨度结构覆盖范围广，包含内容多，很难用明确的定义来说明，划分普通结构和大跨度结构的具体跨数值也必定是随着建筑技术的不断变化而变动。结合我国当前的的实际，有提出超过60m的结构可以成为大跨度结构。但由于结构形式不同和受力特征不同，大跨度大范围又有所发展。大跨度的结构形式一般可以划分以下体系：如表： 　　2.我国大跨度钢结构发展的主要特点： 　　2.1结构形式多样化，大跨度空间多姿多彩。 　　自上世界60年代网架在我国被应用以来，到80-90年代大、中、小网架几乎已经遍及各地。以90年代北京亚运会为例：在兴建的场馆中就有7个馆采用了网架、网壳结构。在机械、化工、汽车等行业先后兴建了许许多多的大面积厂房，如江南造船厂焊装车、厦门太古飞机维修库、长城汽车（天津）焊桩、总装车间等；在电厂煤干棚中网架、网壳基本上代替了以往采用的其他结构形式，如浙江嘉兴电厂煤干棚、浙江台州电厂煤干棚等；近年来兴建的大型公共建筑大多采用了钢管杆件直接交汇的管桁架结构，他外形丰富、结构轻巧，传力简捷、经济效果好，是当前国内采用较多的一种结构形式。如天津水滴奥体中心（08年足球比赛场馆）、天津奥林匹克跳水中心、天津工业大学体育馆、游泳馆（2012年大学生运动会场馆）、天津滨海国际机场等。这类结构和网架结构相比，这类结构由逐杆相连改为上、下弦连续设置，可使屋面由单曲率比较方便的形成多曲率、弦杆与腹杆直接交汇相惯，不存在节点连接杆，结构用钢量与网架相接近或有所减少。 　　2.2新材料进一步推动大跨度空间的发展 　　在普通碳素结构钢获得大量运用的同时，不锈钢、铝合金、膜结构在许多大跨度建筑中得到了应用。 　　膜结构式当前国内在兴起的一种空间结构，其中应用较多的是张力膜结构，这是一种以玻璃纤维织物或聚酯纤维为基层，以聚四氟乙烯或PVC为涂层的膜材与不同类型的支承体系间的组合，而其支承体系可为索-支柱或索-杆结构, 它们常在膜材获得预应力后协同工作。支承体系也可采用杆系结构，如空间桁架， 网壳等，即刚性骨架支承张力膜结构。因此膜结构的支承体系仍属各类空间钢结 构的范畴。在膜结构兴起的同时也必然为空间钢结构的应用与发展提供了更广阔 的空间，上海 8 万人体育场、虹口体育场、广州新白云机场航站楼候机大厅和南京会展中心等工程所采用的膜结构其支承体系都是一些不同形式的空间钢结构。 　　2.3计算技术的进步为大跨空间钢结构的发展创造了有利条件 　　近年来计算技术已经有了长足的进步，许多科研单位开发了钢结构专业的设计程序，它们都是建立在理论研究与大量工程实践的基础上而推向市场的。浙大空间网格结构分析设计软件 MSTCAD，同济大学钢结构 CAD 软件 3D3S，上海交大空间设计系统 SSCAD，中国建筑科学研究院空间网格结构分析设计软件 MSGS，广厦钢结构 CAD 系统，天津空间网架工程公司 TJWJ909，等都是一些 具有影响的大跨钢结构设计软件。它们一般具有完善的前后处理功能，可在电脑上进行复杂的空间网格结构设计。有的软件除用于空间网格结构外，也可用于索、 杆、梁体系的设计分析。这些程序的推出为大跨空间钢结构设计提供了有效手段， 也为大跨空间钢结构的推广应用创造了有利条件。 　　3.大跨度钢结构的应用和在我国的发展情况 　　各种类型的大跨空间钢结构在发达国家发展较快。建筑物的跨度和规模越来越大，跨度超过 150m 以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。例如 首都国际机场T3航站楼、水立方、天津水滴奥体中心、天津会展中心、天津梅江会展中心（夏季达沃斯论坛场馆）天津滨海国际机场、天津空客A320总装厂、天津海洋馆网壳结构等。 　　我国的空间钢结构的基础比较薄弱，但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，大跨工业厂房、候机大厅、会展中心、剧院、体育场馆等大型工业、公共建筑不断涌现，空间钢结构得到了前所未有的飞速发展，并且获得了广泛的应用。从起初的平面桁架、平板网架、单层网架到现在的空间立体桁架、多层网架、 各种网壳等等，特别是现代预应力技术的引入，使大跨空间钢结构体形更为丰富， 也使其先进性、合理性、经济性得到了充分展示。于是悬索体系、索拱、索网体 系、张弦梁、张弦桁架体系、索膜体系、整体张拉体系等一大批新的结构体系应运而生。 　　 　　 　　考文献 　　[1]王来 邓梵 卢玉华 《钢结构工程施工验收质量问题与防治措施》中国建材工业出版社2008年8月 　　[2]《钢结构安装工程》中国建筑工业出版社2010年11月 　　[3]董石鳞.空间结构.北京：中国计划出版社，2003 　　[4]中华人民共和国国家标准.钢结构设计规范（GB50017-2003）.北京：中国计划出版社 　　[5]董石鳞.我国大跨度空间钢结构的发展与展望.空间结构.2000 　　[6]李建廷，王义潮.大跨轻钢结构在民用建筑中的应用.理论探索，2004