论文部分内容阅读
【摘要】：文章简单介绍了大跨度钢结构的主要内容，分析了大跨度钢结构制作所考虑的因素，提出了相关大跨度钢结构施工制作工艺及措施。
【关键词】：大跨度；钢结构；制作工艺；措施
中图分类号： TU393.3文献标识码：A 文章编号：
前言
大跨钢结构的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所取得的巨大成就鼓舞下，世界各国、尤其是发达国家纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物。来满足人们对生活空间的追求。各发达国家为大跨空间结构的发展提供了大量的物力、财力，并定期举办年会和各种学术交流活动（IASS）来发展这种结构形式。
1大跨度钢结构的主要内容
大跨度钢结构建筑或大跨度结构覆盖范围广、包括内容多，很难用明确的定义来说明。划分普通结构和大跨结构的具体跨度数值也必定是随着建筑技术的不断进步而变动。结合我国当前的实际，有论文提出跨度超过60m的结构可以称为大跨度结构。但由于结构形式的不同（如多跨、连续跨等）和受力特征的不同（如壳体、悬索等），大跨度的范围又有所发展。大跨度结构的结构形式一般可以划分为以下体系，如表1：
表1大跨度结构形式
2大跨度钢结构制作所考虑的因素
2.1跨度因素
随着社会的进步，人们需要更大的空间结构进行公共活动。中国为2008年奥运会修建的国家体育场和游泳中心，跨度都在200米以上。可以说正是由于人们对大空间结构的需求，引起了各种不同大跨空间钢结构形式的出现。不同的大跨空间钢结构形式适用于不同的跨度。一般的一种大跨空间钢结构形式都有其比较适应的跨度区间，超过该区间其结构空间性能及刚度合适性就会变劣，例如对单层球面网壳，最适合的跨度约为30米至60米；对单层索网体系，最适合的跨度约为50米至100米。因此，在大跨空间钢结构选型中，跨度是结构空间性能及刚度合适性最重要的组成部分之一。
2.2宽度因素
大跨空间钢结构是一种典型的空间受力的结构形式，具有不宜分解为平面结构体系的三维形体，具有三维受力特性，在荷载作用下呈空间工作的结构。因此对大跨空间钢结构来说除了跨度因素影响外，另一向的长度对整体结构的影响也不容忽视。因此本文把宽度作为影响大跨空间钢结构选型的另一重要因素。
2.3荷载类型
任何建筑物都必须保证其在结构的设计使用期内，具有足够的承载能力。大跨空间钢结构亦不例外。荷载类型一般可分为：以地震荷载为主（地震区设防烈度为7、8、9度）、以风荷载为主（沿海地区）、以雪荷载为主（寒冷地区）、以屋面恒荷载为主（其它地区）等。不同的大跨空间钢结构，在不同的荷载类型下，其构件受力均匀与合理性也是不同的。具体表现为：其一，对不同的荷载类型（如以雪荷载为主和以地震荷载为主），同一大跨空间钢结构（如充气式薄膜结构）的构件受力均匀与合理性是不同的；其二，对同一荷载类型（如以地震荷载为主），采用不同的大跨空间钢结构时（如采用柱面网壳和索网体系），构件受力均匀与合理性是不同的。因此，荷载类型是构件受力均匀与合理性组成部分之一。
本文把根据大跨空间钢结构所处地点的地震荷载、风荷载、雪荷载及建筑物本身的恒荷载和活荷载，根据实际的工程特点从中选出对结构计算起控制作用的可能荷载类型。通过对资料的汇总简分为以下2种类型:恒荷载+活荷载------------Ⅰ；风荷载+活荷载------------Ⅱ
2.4平面形状
大跨空间钢结构作为空间受力体系，其本身就具有较好的受力性能，但对千差万别的建筑平面形状，采用不同的大跨空间钢结构时其构件受力均匀与合理性也是不同的。现在大跨空间钢结构常用的形状包括：矩形、正多边形、圆形、椭圆形、菱形及组合形。
具体表现为：其一，对不同的建筑平面形状（如圆形和矩形），同一大跨空间钢结构（如充气式薄膜结构）的构件受力均匀与合理性是不同的。此时，平面形状为圆形时，充气式薄膜结构受力均匀与合理性好；平面形状为矩形时，充气式薄膜结构受力均匀与合理性就不好；其二，对同一建筑平面形状特征（如长宽比L/B为1.6的矩形平面），采用不同的大跨空间钢结构时（如采用柱面网壳结构或双曲抛物面网壳结构），其构件受力均匀与合理性是不同的，此时，采用柱面网壳结构时，构件受力均匀与合理性好；采用双曲抛物面网壳结构时，构件受力均匀与合理性就不好。因此，建筑平面形状是构件受力均匀与合理性组成部分之一。当然在应用中没有必要完全按照建筑本身的平面形状进行划分，可以按照边界形式进行合理的归并，以达到简化计算的目的。
3大跨度钢结构制作施工措施
3.1高空散装法
将结构的全部杆件和节点（或小拼单元）直接在高空设计位置总拼成整体的安装方法称为高空散装法。高空散装法分为全支架法（即满堂脚手架）和悬挑法两种。全支架法多用于散件拼装，而悬挑法则多用于小拼单元在高空总拼。该施工方法不需大型起重设备，但现场及高空作业量大，同时需要大量的支架材料和设备。高空散装法适用于非焊接连接的各种类型的网架、网壳或桁架，拼装的关键技术问题之一是各节点的坐标控制。
3.2分条安装法
分条（分块）安装法又称小片安装法，是指结构从平面分割成若干条状或块状单元，分别用起重机械吊装至高空设计位置总拼成整体的安装方法。该方法适用于分割成条（块）单元后其刚度和受力改变较小的结构。分条或分块的大小应根据起重机的负荷能力而定。由于条（块）状单元大部分在地面焊接、拼装，高空作业少，有利于控制质量，并可省去大量的拼装支架。
3.3高空滑移法
将结构按条状单元分割，然后把这些条状单元在建筑物预先铺设的滑移轨道上由一端滑移到另一端，就位后总拼成整体的方法称为高空滑移法。高空滑移法可分下列两种方法（图1）：
(a)单条滑移法(b)逐条累计滑移法
（1）单条滑移法将条状单元一条一条地分别从一端滑移到另一端就位安装，各条单元之间分别在高空再连接。即逐条滑移，逐条连成整体。
（2）逐条累计滑移法先将条状单元滑移一段距离后（能连接上第二条单元的宽度即可），连接上第二条单元后，两条单元一起再滑移一段距离（宽度同上），再接第三条，三条又一起滑移一段距离……如此循环操作直至接上最后一条单元为止。
3.4整体吊装法
整体吊装法是指将结构在地面总拼成整体，用起重设备将其吊装至设计标高并固定的方法。用整体吊装法安装空间钢结构时，可以就地与柱错位总拼或在场外总拼，此法一般适用于焊接连接网架，因此地面总拼易于保证焊接质量和几何尺寸的准确性。其缺点是需要大型的起重设备，且对停机点的地耐力要求较高，同时会影响土建的施工作业。
3.5整体提升法
整体提升法是将结构在地面整体拼装后，起重设备设于结构上方，通过吊杆将结构提升至设计位置的施工方法。这种施工方法利用小机（如升板机、液压滑模千斤顶等）群安装大型钢结构，使吊装成本降低。其次是提升设备能力较大，提升时可将屋面板、防水层、采暖通风及电气设备等全部在地面施工后，然后再提升到设计标高，从而大大节省施工费用。
3.6整体顶升法
整体顶升法是利用柱作为滑道，将千斤顶安装在结构各支点的下面，逐步地把结构顶升到设计位置的施工方法。整体顶升法与整体提升法类似，区别在于提升设备的位置不同，前者位于结构支点的下面，后者则位于上面，两者的作用原理相反。
结束语
土木建筑工程当中，钢结构近年来的发展十分迅速，钢结构已经逐步成为各类工程结构中被广泛应用的建筑结构，如工业建筑、文化体育建筑、城市現代化建筑及城乡住宅建设等。从钢材的力学性能和环境保护方面来看，钢结构目前是最理想的建筑材料。大跨度钢结构从一个方面体现了钢结构应用的极大优点，所以对于大跨度钢结构的了解和研究是很重要很有意义的。
参考文献：
[1]白永生，许巍，蒋永生，等．对某大跨、重载裙房屋面大梁结构设计方案的比较与分析[J]．江苏建筑，2002，23（03）：31-33．
[2]于永修．大跨空间结构的分类及发展特征[J]．科技信息(科学教研)，2007，26（05）：101-103．
[3]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
[4]廖勇，单层工业厂房钢结构安装施工.工程建设与管理.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】：大跨度；钢结构；制作工艺；措施
中图分类号： TU393.3文献标识码：A 文章编号：
前言
大跨钢结构的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所取得的巨大成就鼓舞下，世界各国、尤其是发达国家纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物。来满足人们对生活空间的追求。各发达国家为大跨空间结构的发展提供了大量的物力、财力，并定期举办年会和各种学术交流活动（IASS）来发展这种结构形式。
1大跨度钢结构的主要内容
大跨度钢结构建筑或大跨度结构覆盖范围广、包括内容多，很难用明确的定义来说明。划分普通结构和大跨结构的具体跨度数值也必定是随着建筑技术的不断进步而变动。结合我国当前的实际，有论文提出跨度超过60m的结构可以称为大跨度结构。但由于结构形式的不同（如多跨、连续跨等）和受力特征的不同（如壳体、悬索等），大跨度的范围又有所发展。大跨度结构的结构形式一般可以划分为以下体系，如表1：
表1大跨度结构形式
2大跨度钢结构制作所考虑的因素
2.1跨度因素
随着社会的进步，人们需要更大的空间结构进行公共活动。中国为2008年奥运会修建的国家体育场和游泳中心，跨度都在200米以上。可以说正是由于人们对大空间结构的需求，引起了各种不同大跨空间钢结构形式的出现。不同的大跨空间钢结构形式适用于不同的跨度。一般的一种大跨空间钢结构形式都有其比较适应的跨度区间，超过该区间其结构空间性能及刚度合适性就会变劣，例如对单层球面网壳，最适合的跨度约为30米至60米；对单层索网体系，最适合的跨度约为50米至100米。因此，在大跨空间钢结构选型中，跨度是结构空间性能及刚度合适性最重要的组成部分之一。
2.2宽度因素
大跨空间钢结构是一种典型的空间受力的结构形式，具有不宜分解为平面结构体系的三维形体，具有三维受力特性，在荷载作用下呈空间工作的结构。因此对大跨空间钢结构来说除了跨度因素影响外，另一向的长度对整体结构的影响也不容忽视。因此本文把宽度作为影响大跨空间钢结构选型的另一重要因素。
2.3荷载类型
任何建筑物都必须保证其在结构的设计使用期内，具有足够的承载能力。大跨空间钢结构亦不例外。荷载类型一般可分为：以地震荷载为主（地震区设防烈度为7、8、9度）、以风荷载为主（沿海地区）、以雪荷载为主（寒冷地区）、以屋面恒荷载为主（其它地区）等。不同的大跨空间钢结构，在不同的荷载类型下，其构件受力均匀与合理性也是不同的。具体表现为：其一，对不同的荷载类型（如以雪荷载为主和以地震荷载为主），同一大跨空间钢结构（如充气式薄膜结构）的构件受力均匀与合理性是不同的；其二，对同一荷载类型（如以地震荷载为主），采用不同的大跨空间钢结构时（如采用柱面网壳和索网体系），构件受力均匀与合理性是不同的。因此，荷载类型是构件受力均匀与合理性组成部分之一。
本文把根据大跨空间钢结构所处地点的地震荷载、风荷载、雪荷载及建筑物本身的恒荷载和活荷载，根据实际的工程特点从中选出对结构计算起控制作用的可能荷载类型。通过对资料的汇总简分为以下2种类型:恒荷载+活荷载------------Ⅰ；风荷载+活荷载------------Ⅱ
2.4平面形状
大跨空间钢结构作为空间受力体系，其本身就具有较好的受力性能，但对千差万别的建筑平面形状，采用不同的大跨空间钢结构时其构件受力均匀与合理性也是不同的。现在大跨空间钢结构常用的形状包括：矩形、正多边形、圆形、椭圆形、菱形及组合形。
具体表现为：其一，对不同的建筑平面形状（如圆形和矩形），同一大跨空间钢结构（如充气式薄膜结构）的构件受力均匀与合理性是不同的。此时，平面形状为圆形时，充气式薄膜结构受力均匀与合理性好；平面形状为矩形时，充气式薄膜结构受力均匀与合理性就不好；其二，对同一建筑平面形状特征（如长宽比L/B为1.6的矩形平面），采用不同的大跨空间钢结构时（如采用柱面网壳结构或双曲抛物面网壳结构），其构件受力均匀与合理性是不同的，此时，采用柱面网壳结构时，构件受力均匀与合理性好；采用双曲抛物面网壳结构时，构件受力均匀与合理性就不好。因此，建筑平面形状是构件受力均匀与合理性组成部分之一。当然在应用中没有必要完全按照建筑本身的平面形状进行划分，可以按照边界形式进行合理的归并，以达到简化计算的目的。
3大跨度钢结构制作施工措施
3.1高空散装法
将结构的全部杆件和节点（或小拼单元）直接在高空设计位置总拼成整体的安装方法称为高空散装法。高空散装法分为全支架法（即满堂脚手架）和悬挑法两种。全支架法多用于散件拼装，而悬挑法则多用于小拼单元在高空总拼。该施工方法不需大型起重设备，但现场及高空作业量大，同时需要大量的支架材料和设备。高空散装法适用于非焊接连接的各种类型的网架、网壳或桁架，拼装的关键技术问题之一是各节点的坐标控制。
3.2分条安装法
分条（分块）安装法又称小片安装法，是指结构从平面分割成若干条状或块状单元，分别用起重机械吊装至高空设计位置总拼成整体的安装方法。该方法适用于分割成条（块）单元后其刚度和受力改变较小的结构。分条或分块的大小应根据起重机的负荷能力而定。由于条（块）状单元大部分在地面焊接、拼装，高空作业少，有利于控制质量，并可省去大量的拼装支架。
3.3高空滑移法
将结构按条状单元分割，然后把这些条状单元在建筑物预先铺设的滑移轨道上由一端滑移到另一端，就位后总拼成整体的方法称为高空滑移法。高空滑移法可分下列两种方法（图1）：
(a)单条滑移法(b)逐条累计滑移法
（1）单条滑移法将条状单元一条一条地分别从一端滑移到另一端就位安装，各条单元之间分别在高空再连接。即逐条滑移，逐条连成整体。
（2）逐条累计滑移法先将条状单元滑移一段距离后（能连接上第二条单元的宽度即可），连接上第二条单元后，两条单元一起再滑移一段距离（宽度同上），再接第三条，三条又一起滑移一段距离……如此循环操作直至接上最后一条单元为止。
3.4整体吊装法
整体吊装法是指将结构在地面总拼成整体，用起重设备将其吊装至设计标高并固定的方法。用整体吊装法安装空间钢结构时，可以就地与柱错位总拼或在场外总拼，此法一般适用于焊接连接网架，因此地面总拼易于保证焊接质量和几何尺寸的准确性。其缺点是需要大型的起重设备，且对停机点的地耐力要求较高，同时会影响土建的施工作业。
3.5整体提升法
整体提升法是将结构在地面整体拼装后，起重设备设于结构上方，通过吊杆将结构提升至设计位置的施工方法。这种施工方法利用小机（如升板机、液压滑模千斤顶等）群安装大型钢结构，使吊装成本降低。其次是提升设备能力较大，提升时可将屋面板、防水层、采暖通风及电气设备等全部在地面施工后，然后再提升到设计标高，从而大大节省施工费用。
3.6整体顶升法
整体顶升法是利用柱作为滑道，将千斤顶安装在结构各支点的下面，逐步地把结构顶升到设计位置的施工方法。整体顶升法与整体提升法类似，区别在于提升设备的位置不同，前者位于结构支点的下面，后者则位于上面，两者的作用原理相反。
结束语
土木建筑工程当中，钢结构近年来的发展十分迅速，钢结构已经逐步成为各类工程结构中被广泛应用的建筑结构，如工业建筑、文化体育建筑、城市現代化建筑及城乡住宅建设等。从钢材的力学性能和环境保护方面来看，钢结构目前是最理想的建筑材料。大跨度钢结构从一个方面体现了钢结构应用的极大优点，所以对于大跨度钢结构的了解和研究是很重要很有意义的。
参考文献：
[1]白永生，许巍，蒋永生，等．对某大跨、重载裙房屋面大梁结构设计方案的比较与分析[J]．江苏建筑，2002，23（03）：31-33．
[2]于永修．大跨空间结构的分类及发展特征[J]．科技信息(科学教研)，2007，26（05）：101-103．
[3]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
[4]廖勇，单层工业厂房钢结构安装施工.工程建设与管理.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。