超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點

來源：建筑設(shè)計 瀏覽：- 發(fā)布日期：2024-07-27 08:41:55

在建筑行業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)憑借易于施工、性能優(yōu)越等特點，為鋼結(jié)構(gòu)工程提供了諸多機遇。針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，其結(jié)構(gòu)相對繁瑣、工期長，這就增加了大跨度鋼結(jié)構(gòu)總體的設(shè)計難度。作為基層設(shè)計人員，為了確保大跨度鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計方面的科學(xué)性，使其符合未來的使用要求，除提高設(shè)計人員個人的設(shè)計能力外，也要持續(xù)對大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計進行研究，推動鋼結(jié)構(gòu)工程走向更好的發(fā)展。下面廣東建科設(shè)計淺談一下超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點：

1、變形設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)的重量較輕，對鋼結(jié)構(gòu)的鋼架動力特征進行分析可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定且剛度較小，受力一旦超過結(jié)構(gòu)承受的最大范圍，鋼結(jié)構(gòu)就會發(fā)生彎曲、變形、移位、扭曲等情況，因此會嚴重影響到整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在其設(shè)計過程中應(yīng)該重點關(guān)注其變形設(shè)計。設(shè)計期間需要確保設(shè)計方案能夠滿足彈性形變的要求，設(shè)計人員需要從整體上分析鋼結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)構(gòu)件，確保每一個構(gòu)件的受力都符合標準，避免其超出桿件的承載力范圍。針對桿件的設(shè)計可以通過施加預(yù)應(yīng)力的方式來使其符合受力需要，確保材料使用上能夠滿足彈性形變的要求，同時預(yù)應(yīng)力的施加也能夠防止超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞性的形變。

2、荷載設(shè)計

關(guān)于超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，其荷載設(shè)計至關(guān)重要，首先是永久荷載的設(shè)計，主要就是屋面以及屋蓋的質(zhì)量，如果屋面上部有覆蓋物以及其它設(shè)施也需要計算在內(nèi)，比如管道和設(shè)備等。設(shè)計人員需要通過計算軟件進行合成模擬，結(jié)合整個鋼結(jié)構(gòu)建筑的實際情況找出最佳的荷載計算量以及最大的荷載承受能力。

此外，還有一些活荷載需要進行針對性的設(shè)計，主要會因為超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)機構(gòu)存在差異，導(dǎo)致其所承擔的活荷載也具有較大的差異。一是屋面活荷載，按照《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）第3.2.2條明確規(guī)定“當采用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向荷載的標準值（按水平投影面積計算）應(yīng)取0.5KN/m2。”因此可以按照上述要求進行屋面荷載的設(shè)計，但是遇到較大幅度荷載的情況還應(yīng)該結(jié)合實際情況選擇合理的計算方法;二是屋面雪荷載的設(shè)計，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012第7.1.2條規(guī)定“對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用100年重現(xiàn)期的雪壓”。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)明顯屬于雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計中應(yīng)該注意鋼結(jié)構(gòu)的形狀、朝向等因素會對雪荷載的影響，由于雪會被屋頂熱融化，一些曲面的屋面還會使得雪從屋頂滑落，因此鋼結(jié)構(gòu)屋面所承受的雪荷載是小于雪壓重量的，同時雪荷載的分布也不均勻，在這種情況下進行雪荷載的設(shè)計還需要結(jié)合整個鋼結(jié)構(gòu)建筑的實際情況進行計算;三是屋面風(fēng)荷載，超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)建筑一般體積較大，使得空氣在流動中會受到一定的阻礙，這時候空氣會在流動的時候產(chǎn)生一定的吸引力，包括動力和靜力，其中穩(wěn)定的風(fēng)荷載一般估計為靜力，其余被歸結(jié)為動力部分，設(shè)計過程中主要就是采用靜力學(xué)方法來計算得出平均風(fēng)荷載;四是偶然荷載，主要指的是鋼結(jié)構(gòu)建筑在運行過程中受到的偶然的或者突發(fā)的荷載，比如地震的發(fā)生會對整個建筑產(chǎn)生較大的慣性作用力，一般建筑自身的重量越大，這種慣性作用力也會越大，因此還需要注意抗震的設(shè)計，設(shè)計人員可以通過網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計來提高鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能，或者是做好柱間支撐的設(shè)計，科學(xué)計算鋼結(jié)構(gòu)廠房柱間支撐的合理數(shù)量、間距等，從而使得整個超大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)保持良好的穩(wěn)定性。