大跨度鋼結構的主要結構形式和施工方法

在大跨度鋼結構中，鋼結構的支撐點越分散，對布局和空間組合的約束越強，相反，鋼結構的支撐點越集中，其柔韌性就越大。本文分析了各種大跨度空間的鋼結構，并討論了其鋼結構類型體系，以吸引他人并啟發(fā)他人。 2大跨度鋼結構的主要結構形式2.1網格結構通過多個節(jié)點按照一定的規(guī)則幾何圖形通過節(jié)點連接?？臻g結構稱為柵格結構，雙層或多層平板柵格結構稱為柵格結構或柵格。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格結構；（2）由四角錐組成的網格結構；（3）由三棱錐組成的網格結構；（4）由六角錐組成的網格結構。網格結構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，結構和安裝簡單，網格構件和節(jié)點易于成型，商業(yè)化并且可以批量生產。在工廠生產。有利于提高生產效率，網格布局靈活，屋頂平坦，有利于吊頂，管道和設備的安裝，網格的建筑造型輕巧，美觀，大方。便于施工加工和裝飾。 2.2網狀殼結構曲面形網格結構稱為網狀殼結構，它分為單層網狀殼和雙層網狀殼。網殼的主要材料是鋼網殼，木網殼，鋼筋混凝土網殼等。主要結構形式為球形網狀殼，雙曲型網殼，圓柱形網狀殼，雙曲拋物型網殼等。網狀殼結構具有桿系統(tǒng)結構和薄殼結構的主要特征。桿比較簡單，受力也比較合理，結構剛性大，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，不需要大型機械設備，綜合經濟指標良好，形狀豐富多彩，無論是建筑平面還是空間表面形狀，都可以根據需要任意選擇創(chuàng)意要求。 2.3膜結構膜結構，也稱為織物結構，是20世紀中葉開發(fā)的一種新型的大跨度空間結構。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構使膜產生一定的預應力，從而形成結構體系具有一定的剛性，并覆蓋很大的空間。主要結構形式為氣浮膜結構，拉伸膜結構，骨架支撐膜結構等。膜結構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懸索結構懸索結構是一種結構系統(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。懸索屋頂結構通常由懸索系統(tǒng)，屋頂系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)組成。它包括三個部分。結構形式主要包括：單向單層懸索結構，徑向單層懸索結構，雙向單層懸索結構，單向雙層預應力懸索結構，徑向預應力懸索結構和兩層方式雙層預應力電纜結構。應力懸掛電纜結構，預應力電纜網懸掛電纜結構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。結構中沒有彎曲和剪切作用，可以充分利用鋼的強度，懸索結構形式多樣，布置靈活。并能適應多種建筑平面，由于鋼纜重量輕，屋頂結構較輕，安裝不需要大型起重設備，但懸掛纜線結構的分析和設計理論更多比常規(guī)結構復雜，這限制了它的廣泛應用。 2.5薄殼結構construction建筑工程中的殼結構大多為薄殼結構（學術上，滿足t / Rle的殼即1/20定義為薄殼）。薄殼結構按表面形態(tài)可分為旋轉殼和活動殼，根據建筑材料可分為鋼筋混凝土殼，磚殼，鋼殼和復合材料殼。外殼結構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。殼結構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力，從而充分發(fā)揮材料的潛力。因此，殼體結構是一種經濟合理的結構形式，具有高強度，高剛性和節(jié)省材料的優(yōu)點。 3大跨度空間結構的常用建造方法3.1高空原位裝配法高空原位裝配法是指桿和節(jié)點在結構設計位置上的直接裝配。為了確保大跨度空間結構的安全性，通常會臨時搭建該結構。使用支撐物來改善結構的機械性能。結構安裝完成后，將臨時支撐物卸下，以使結構達到設計狀態(tài)。提供臨時支撐結構使得高空現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構的建造和安裝的基礎。其他構造方法也從該方法發(fā)展而來。根據支架的不同，高空現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，根據結構的表面形狀和高度在空中完成結構的整體組裝。它適用于高度和跨度不是很大的博物館式結構。優(yōu)點是結構靈活，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，但更經濟，該輪胎架安裝方法是根據結構特點設計一種腳手架狀的框架結構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，現場結構。優(yōu)點是輪胎框架結構形式多樣，結構安全，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，并且所構造結構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備將結構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殼屋頂結構的建筑中。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殼結構的應力。整體提升安裝方法是對空間現場組裝方法的補充，通常與其他幾種方法結合使用。 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構的安裝。該施工方法技術含量高，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構的施工。這是非常合理和可行的。 3.5網殼結構的外部擴展方法網殼結構的外部擴展方法是新的施工技術之一。具體方法是先在地面上組裝網狀殼的中間部分，將其升高到一定高度，然后拼接周圍的網狀殼的一部分，然后提起拼接的網狀殼，然后重復此過程直到網狀殼結構完全組裝好為止。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，網狀殼結構的外部膨脹方法在大跨度空間鋼結構的建筑中受到越來越多的關注。 3.6懸臂安裝方法懸臂安裝方法是先將小型設備拼接在地面上，然后直接使用起重設備將其吊起至設計位置進行組裝。它適用于較小且不太復雜的空間結構。懸臂安裝方式可以減少臨時支撐的數量，達到降低成本的目的，但是安全性差，不能保證施工質量，并且可能產生較大的二次應力。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構單元在幾何上不變，具有足夠的剛度，并且相對于設計位置基本上沒有變形。這要求該結構被懸掛。在安裝即裝方法之前，應對結構進行模擬和分析，并采取保護措施以消除不利影響。 4結論大跨度空間結構通常是一個國家或地區(qū)建筑技術水平的重要指標。國內對大跨度空間結構的研究也有近40年的歷史。從網格，網狀殼到懸架結構，有大量的工程應用，并且已經建造了許多體育場，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，國內的大跨度空間結構與國外之間仍然存在差距。例如，跨度仍然很小，懸索結構的發(fā)展緩慢，膜結構和張緊的整體結構還處于起步階段。同時，建筑建模和結構概念仍然相對單調。在施工技術上，盡管常用的施工方法變得越來越成熟，但是隨著空間結構形式的越來越特殊，迫切需要一些新的安裝方法來解決這些問題。更多關于關于大跨度鋼結構的最新技術文章：合理設計大跨度鋼結構應采取的措施