大跨度钢结构的主要结构形式和施工方法

在大跨度钢结构中，钢结构的支点越分散，对布局和空间组合的约束越强，反之，钢结构的支撑点越集中，其柔韧性就越大。本文根据各种大跨度空间分析钢结构，并讨论其钢结构类型系统。 2大跨度钢结构的主要结构形式2.1网格结构是一种空间结构，通过节点按照一定的几何图形通过节点将节点连接起来，称为网格结构。它是网格结构或网格框架。它通常由钢管或型钢制成。主要形式包括：（1）由平面桁架系统组成的网格结构；（2）由四角锥组成的网格结构；（3）由三棱锥组成的网格结构；（4）由六棱锥组成的网格结构。网格结构的主要特点是空间工作，传力简单，重量轻，刚度高，抗震性能好，易于施工和安装，网格构件和节点易于成型和商业化，可分批生产。厂。有利于提高生产效率，网格框架的平面布置灵活，屋顶平坦，有利于天花板，管道和设备的安装，网格框架的建筑外形轻巧，美观大方，方便进行建筑加工和装修。 2.2网壳结构曲面网格结构称为网壳结构，分为单层网壳和双层网壳。网壳的材料主要是钢网壳，木质网壳和钢筋混凝土网壳。结构形式主要包括球形网状壳，双曲面网状壳，圆柱形网状壳，双曲抛物网状壳等。网状壳结构具有杆状结构和薄壳状结构的主要特征。构件相对单一，受力合理，结构刚性大，跨度大，可将小零件组装成较大的空间。小零件和连接节点可以在工厂预制，易于安装，不需要大型机械设备，综合经济指标良好，形状丰富多样，无论是建筑平面还是空间弯曲的形状，都可以根据需要任意选择创意要求。 2.3膜结构膜结构，也称为织物结构，是20世纪中叶开发的一种新型的大跨度空间结构。它使用具有优异性能的柔软织物作为材料，通过膜片中的气压支撑膜片表面，或使用柔性钢缆或刚性支撑结构产生一定的膜片预应力，从而形成具有具有一定的刚性，能够覆盖较大的空间。主要结构形式是空气支撑膜结构，张紧膜结构和骨架支撑膜结构。该膜结构的主要特点是重量轻，跨度大，建筑物形状自由，丰富，施工方便，经济，安全性高，透光率和自定性好，耐久性差。 2.4悬索结构悬索结构是一种结构系统，可以用作基本的承载组件，并且可以根据一定的规律进行布置。悬挂式屋顶结构通常由悬挂系统，屋顶系统和支撑系统组成。由三部分组成。结构形式主要包括：单向单层悬索结构，径向单层悬索结构，双向单层悬索结构，单向双层预应力悬索结构，径向预应力悬索结构，双向双层预应力电缆结构应力悬索结构，预应力索网结构等。悬索结构的特征是仅通过电缆的轴向张力抵抗外部载荷。结构中没有弯曲距离和剪切作用，并且没有强度el可以被充分利用。悬挂电缆结构具有多种形式和灵活的布局。并能适应多种建筑平面，由于钢缆重量轻，屋顶结构轻，安装不需要大型起重设备，但悬挂缆线结构的分析和设计理论比钢缆更为复杂。常规结构，限制了它的广泛应用。 2.5薄壳结构建筑工程中的壳结构主要是薄壳结构（学术上定义满足t / Rle，1/20的壳为薄壳）。薄壳结构根据曲面的形成可分为旋转壳和活动壳，根据建筑材料又可分为钢筋混凝土壳，砖壳，钢壳和复合壳。混凝土壳体结构具有很好的承重性能，并且可以以较小的厚度承受相当大的载荷。壳结构的强度和刚度主要基于其几何形状的合理性。直接压缩材料以替代弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。因此，壳体结构是一种经济合理的结构形式，具有高强度，高刚性和节省材料的优点。 3大跨度空间结构的常用方法支撑用于改善结构的机械性能。安装结构后，将临时支撑物卸下，以使结构达到设计状态。临时支撑结构的提供使得高空现场组装方法被广泛使用。高空现场组装方法是复杂大跨度空间结构的建造和安装的基础。其他构造方法也从该方法发展而来。根据支架的不同，可以将高空现场组装方法分为全支架安装法（全屋红色脚手架法）和轮胎架安装法。全支架安装方法是根据结构的弯曲形状和高度，使用脚手架在空中完成结构。它适用于高度和跨度不是很高的“类似博物馆的建筑”。优点是结构灵活，回收率高。而且很容易控制坐标。缺点是脚手架数量比较大，施工过程中的不安全因素增加。与后一种安装轮胎框架的方法相比，它不安全，但是更经济。设计类似脚手架的轮胎框架结构，作为建筑物的安装支撑系统。适用于大跨度的高跨度，大跨度和大跨度空间。现场结构具有各种形式的轮胎框架结构，安全的构造和精确的坐标的优点。缺点是低回收率造成的浪费严重。 3.2就地滑动法就地滑动法是指将分隔杆通过特定的轨道滑至设计位置然后将它们拼接在一起的安装方法。该方法适用于建筑工地的不利区域，并且待构造结构的建筑平面大多为规则的多边形或开放式运动场。尽管这种方法可以缩短工期，大大缩短工期，但也存在一些困难，例如如何选择滑轨和如何控制滑移速度。 3.3整体提升安装方法整体提升安装方法是一种使用提升设备将结构提升到预期位置然后安装的方法。它主要用于建造单层或多层网状屋顶结构。这种施工方法的最大优点是可以节省大量的临时支护，施工周期相对较短。相应的施工难点是掌握起吊点和控制起吊的壳体结构的应力。整体提升安装方法是对空间现场组装方法的补充，通常与其他几种方法结合使用。 3.4整体张紧方法整体张紧方法是一种施工方法，使用一定数量的液压千斤顶同时将电缆张紧到合理的高度，特别适用于大型电缆膜结构的安装。该施工方法技术含量高，科学性强，操作方便，易于控制，大大减轻了工人的工作量和施工成本。因此，在电缆膜结构的构造中使用了这种灵活的构造方法。是非常合理可行的。 3.5网壳结构的外膨胀法网壳结构的加强方法是新的施工技术之一。具体方法是首先在地面上组装结构中间部分的网状壳，然后在其周围拼接一部分网状壳，然后提起已拼接的网状壳，并重复此过程直到所有网格组装壳体结构。这种施工方法可以节省大量的临时支护，易于保证施工质量。由于在地面上进行大量组装，因此安全性也相对较好。鉴于上述优点，网状壳结构的外部膨胀方法在大跨度空间钢结构的构造中受到越来越多的关注。 3.6悬臂安装方法悬臂安装方法是先将小型设备拼接在地面上，然后将其直接提升到设计位置，以便与起重设备组装。它适用于较小，较不复杂的空间结构。悬臂安装方式可以减少临时支撑的数量，以达到降低成本的目的，但是安全性差，不能保证施工质量，并且可能产生较大的二次应力。由于所安装的部件的稳定性直接影响后部构件的安装，因此所安装的结构单元要求在几何上不变，具有足够的刚性，并且相对于设计位置基本上不变形，这要求将结构悬挂。在采用贴装安装方法之前，必须对结构进行模拟和分析，并且必须采取保护措施以消除不利影响。 4结束语大跨度空间结构通常是衡量一个国家或地区技术水平的重要指标。国内对大跨度空间结构的研究也有近40年的历史，从网格框架，网状壳到悬架结构，在工程上都有大量应用，已经建成了许多运动场，例如北京亚运会天津体育馆在城市体育馆，哈尔滨速滑馆和2008年北京奥运会的主要场馆中建有许多大跨度的机库，例如首都机场机库。但是，国内大跨度空间结构与国外之间仍然存在差距。例如，跨度仍然不大，并且悬索结构正在缓慢发展，而膜结构和整体张力结构才刚刚起步。同时，它们在建筑建模和结构概念方面相对单调。在施工技术上，尽管常用的施工方法变得越来越成熟，但是随着空间结构形式的越来越特殊，迫切需要一些新的安装方法来解决这些问题。有关大跨度钢结构的更多相关技术文章：为合理设计大跨度钢结构应采取的措施