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1、大跨度房屋钢结构设计浅析new当今社会经济飞速发展,人民生活水平日益提高,世界各国纷纷筹划建造更大、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。大跨度房屋钢结构设计是经济和社会发展的需要。本文介绍了大跨度钢结构设计的现状和大跨度房屋主要的钢结构划分，分析了大跨度房屋钢结构的设计要点。关键词：大跨度，房屋，钢结构，设计要点中图分类号：S611文献标识码：A： 大跨度房屋钢结构设计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,世界各国纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物
2、。来满足人们对生活空间的追求。从业者在进行钢结构建筑的设计时,首先应根据建筑结构的使用年限,建筑结构的安全等级以及需要抗震建筑结构的抗震设防类别确定其基本要求。重点要依据可靠度的要求进行设计,在规定的时间,在规定的条件下,完成预定功能的概率设计。 一、大跨度钢结构设计的现状 与设计其他形式的钢结构一样，大跨度钢结构设计主要解决结构体系设计、构件设计及连接节点设计等方面的内容。与其他形式钢结构不一样的是，大跨度钢结构体系几何与材料非线性影响突出，延性性能成为其体系、构件、节点的安全控制因素。在工程实践中，设计技术人员迫
3、切需要设计规范提供明确的大跨度钢结构计算分析理论与设计方法、与现代计算技术相应的工程实用计算软件以及明确的结构承载力与变形能力安全控制指标。 我国现行钢结构及相关设计规范(程)对体系、构件及连接节点等三个层次设计的现状可简单总结如下: 1、在计算理论与设计方法方面，现行钢结构及相关设计规范(程)对计算理论与方法的规定，相当程度是基于手算或平面简化计算技术，对于空间受力的大跨度钢结构体系缺乏适应性。此外现行钢结构及相关设计规范(程)对连接设计有计算公式，对节点设计缺乏明确的计算理论和方法。 2、在计算手段方面，现代计
4、算机应用技术已能够解决钢结构体系、构件以及节点的线性与非线性、静力与动力的计算分析，国内版SAP84、3D3S软件及一些国外编程但已本土化的软件SAP2000、MIDAS、ANSYS等已为工程设计人员提供工程实际可行的计算手段。现行钢结构及相关设计规范(程)基于手算和平面简化计算的方法，给广大工程设计人员带来方便的同时，有时也限制了先进计算技术的推广应用。 3、在性能控制指标方面，完整的钢结构设计应包括体系、构件以及连接节点的承载力(包括稳定承载力)、变形能力等性能控制指标。现行钢结构及相关设计规范对钢结构安全控制的性
5、能指标规定不全面，主要体现在以下几个方面:结构体系设计着重于弹性变形控制，对于结构体系稳定承载力的控制，GB50017——2003《钢结构设计规范》JGJ99——1998《高层民用建筑钢结构技术规程》等用增大构件计算长度以增加其稳定承载力来实现，TGJ7——2010《空间X格结构技术规程》仅对空间X壳结构体系的稳定承载力系数作出规定;连接节点设计主要是基于经验和试验的指导性构造设计。总之现行钢结构及相关设计规范(程)对工程设计人员来说简单实用，但对于大跨度钢结构体系和节点设计缺乏明确的工程实用的计算理论和方法，未能很好地
6、适应现代计算技术的发展，且尚未建立系统明确、工程实用的基于力学计算的安全设计控制指标。 二、大跨度房屋主要的钢结构划分 大跨度房屋钢结构按刚性差异以及它们的组合不同,分成三类:刚性结构(X架、X壳、空间精架)、柔性结构(索结构、膜结构、索一膜结构、张拉集成结构)和杂交结构。杂交结构既可通过刚性结构和柔性结构的有机组合获得,也可通过变更传统结构的特性得到,如拉索一X架结构、拉索一X壳、拱一索、索一桁架等。 在此我们主要讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋。 1、刚性大跨度房屋 刚性大跨度房屋钢结构主要是指由钢杆件或
7、钢梁、钢柑架组成的结构,且其刚度由结构的组成和构件自身的刚度形成。当结构由规则的空间单元组成时,称为空间X格结构,否则称为空间结构。 空间X格结构主要有X架结构、X壳结构、组合X架(壳)结构及预应力X架(壳〕结构等形式,一般由钢杆件组成。具有受力合理、计算简便、结构整体性强、刚度大、抗震性能优、用料省、制作安装方便、造价经济、造型丰富、适应性强等优点。 空间结构一般由钢梁或钢析架组成,在跨度较大时还辅以预拉力索以增加结构刚度、减少用钢量。空间结构除了有与空间X格结构相同的优点外,还具有结构体系简洁、更易体现建筑造型等
8、优点。但与空间X格结构相比,构件和节点类型一般较多,制作较为不便。 2、柔性大跨度房屋钢结构 柔性大跨度结构的受力体系可分为竖直平面、水平层面及空间三大类。其中,张力弦屋架、预张力索衍架体系属于竖直平面受力体系;单层预张力索X体系和张力膜结构体系属于水平层面受力体系;空间预张力索X格体系、索弯顶和张拉集成体系属于
