大跨度鋼結構論文[建筑助手]

1、摘 要大跨鋼結構的是經濟和社會發(fā)展的需要。當今社會經濟飛速發(fā)展，人民生活水平日益提高，在20世紀后半期土木工程和結構工程所取得的巨大成就鼓舞下，世界各國、尤其是發(fā)達國家紛紛籌劃建造更大、更高、更長的各種超大型復雜結構物。來滿足人們對生活空間的追求。各發(fā)達國家為大跨空間結構的發(fā)展提供了大量的物力、財力，并定期舉辦年會和各種學術交流活動（IASS）來發(fā)展這種結構形式。影響大跨空間鋼結構選型的因素眾多而且比較復雜，單獨地考慮任何因素，都將導致大跨空間鋼結構選型結果的不準確性程度的增加。然而從實際應用的角度來看，所考慮的因素的增加必然使選型過程過于復雜，加大模型處理的難度。王力的大跨空間結構選型的因素

2、體系模型一文曾對此問題進行了詳細的闡述。本文以此為依據(jù)，從中選出與大跨空間鋼結構選型相關的五個因素并作簡單化處理，從而構成了大跨空間鋼結構選型的簡化因素體系模型。對一個空間鋼結構而言，往往有多種可供選擇的施工方法，每一種施工方法都有其自身的特點和不同的適用范圍。施工方法選擇的合理與否將直接影響到工程質量、施工進度、施工成本等技術經濟指標。以下簡要論述空間鋼結構常用的施工方法。關鍵詞：大跨度；鋼結構；選型；施工技術目 錄摘要I目 錄II第1章 引言11.1鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀11.2 鋼結構的發(fā)展趨勢21.3本文的主要研究內容4第2章 大跨鋼結構技術概述52.1 大跨度鋼結構的主要類容52.2我國大

3、跨度鋼結構發(fā)展的主要特點52.3大跨度鋼結構的應用和在我國的發(fā)展情況8第3章 大跨度鋼結構選型所考慮的因素103.1跨度因素103.2寬度因素103.3建筑功能103.4荷載類型113.5平面形狀11第4章 大跨度鋼結構施工方法技術134.1高空散裝法134.2分條(分塊)安裝法134.3高空滑移法144.4整體吊裝法15 4.5整體提升法. 15 4.6整體頂升法.16 4.7折疊展開安裝法.17第5章 結語19參考文獻21建筑施工#第1章 引言1.1鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀改革開放以來，我國以經濟建設為中心，國民經濟取得了很大的發(fā)展，1996年我國鋼產量首次突破一億噸，躍居世界第一，為我國的鋼結構

4、發(fā)展奠定了物質基礎。近20年的時間里，我國鋼結構事業(yè)和其他行業(yè)一樣，得到了前所未有的繁榮和發(fā)展，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。1)在設計方法方面，以概率論為基礎的一次二階矩極限狀態(tài)設計法鋼結構設計規(guī)范(GBJ17-88)的設計法代替了半經驗、半概率的極限狀態(tài)設計法鋼結構設計規(guī)范(TJ17-74)?，F(xiàn)行的新規(guī)范鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)仍然采用一次二階矩極限狀態(tài)設計法，該方法雖然是一種近似概率設計法，但比以前已進了一大步。完整的全概率法還有待今后的深入和完善。2)高強度低合金鋼的產量和品種有較大的發(fā)展，在鋼結構中的應用有明顯提高。3)在高層建筑，特別是在超高層建筑中，鋼結構得到了較多的

5、應用。最近幾年在上海、北京、廣州、深圳、香港等大城市建造了不少鋼結構超高層建筑，如目前在建的高632m的上海中心(如圖1.1)，共有127層，建成后將會成為我國第一高樓，主樓主要采用了混凝土芯筒與鋼結構。圖1.1 上海中心建成后的效果圖4)平板網(wǎng)架結構在工業(yè)與民用建筑中達到了廣泛采用，技術已經非常成熟。與此同時，網(wǎng)殼等其他空間結構也取得了迅速發(fā)展，如上海體育場屋蓋結構，采用馬鞍形大懸挑鋼管空間結構，長軸為288.4m，中間敞開橢圓孔的長軸為213m，短軸為150m，屋蓋面積為36100。64榀懸挑主桁架的一端分別固定在32根鋼筋混凝土柱上，最大懸挑跨度達73.5m，為世界同類型建筑中懸挑跨度最

6、大的屋蓋結構。5)冷彎薄壁型鋼構件在工業(yè)與民用建筑中的應用(如檁條、墻梁、屋面板、墻板等)日益普遍。門式鋼架輕型房屋鋼結構在吊車起重量較小(Q20t)和無吊車的廠房、倉庫及需要大空間的民用建筑中的應用迅速推廣，并在繼續(xù)發(fā)展。6)鋼與混凝土組合梁-板結構、鋼管混凝土結構及預應力鋼結構等，都得到了不同程度的應用和發(fā)展。7)高強度螺栓在鋼結構連接中得到了廣泛的應用。8)在橋梁結構、煤氣柜、儲液庫等板殼結構及起重運輸機械金屬結構等非房屋類鋼結構方面，也取得了非常大的成就。如我國的斜拉橋技術在全世界處于領先水平，現(xiàn)在全國各地建成了不少大跨度斜拉橋和懸索橋。1.2 鋼結構的發(fā)展趨勢雖然我國鋼結構的工程應用

7、和技術水平都有很大的提高，但和發(fā)達國家相比，我們在許多方面還存在較大的差距。因此，在今后的時間里面我們必須從以下幾方面進行研究，來不斷提高我國的鋼結構的技術水平。(1)低合金等優(yōu)質高強鋼材的研制和應用目前，除了Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼以外，在新規(guī)范鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)中又增添了Q420鋼，但后者應用于鋼結構還需要進一步的研究。為了更好地滿足我國鋼結構發(fā)展需要，今后在鋼材的研制和應用方面還需要加強以下幾個方面：1)研制強度更高、綜合性能更好的低合金新鋼鐘。2)提高低合金鋼的產量和在鋼結構中應用的比率。3)改善和提高低合金鋼的質量。(2)結構設計理論和方法的研究在保

8、證結構安全的前提下，為了充分發(fā)揮鋼材的作用，更合理的使用鋼材，還應該深入研究結構設計理論與方法，使結構和構件的計算方法更能反映實際工作情況。有待研究的問題有：壓彎構件的彎扭屈曲問題、薄板屈曲后強度的利用問題、鋼結構的塑性設計問題、殘余應力對結構強度和穩(wěn)定性影響問題及門式剛架輕型鋼結構體系的整體穩(wěn)定和結構的空間工作問題等。(3)輕型鋼結構的研究和應用輕型鋼結構主要指薄壁型鋼結構及由圓鋼和小角鋼組成的輕型鋼結構。我國自20世紀60年代開始有組織地研究薄壁型鋼結構，并批量地用于屋架和檁條等承重結構。1975年制訂了我國第一部冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范(TJB18-75)和現(xiàn)行的冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范

9、(GB50018-75)，總結和推動了我國輕型鋼結構的發(fā)展。(4)鋼與混凝土組合構件的研究和應用鋼與混凝土組合構件充分利用了鋼材抗拉和混凝土耐壓的特性，且使一個構件多種用途，因此是一種非常合理和經濟的結構，目前在橋梁和房屋樓蓋中已有應用。例如，房屋樓蓋中應用的鋼梁與鋼筋混凝土板組合結構；用壓型鋼板作為底模，再用抗剪鍵(常用電焊釘)與混凝土板相連而使壓型鋼板與混凝土板成為整體工作的組合板；用于地下建筑結構中的鋼管混凝土結構等。組合構件是一種很有發(fā)展前途的構件形式，有待進一步研究開發(fā)。(5)高層鋼結構的研究近十幾年來，我國沿海各大城市建造了大批高層建筑，其中有些采用了鋼結構體系或鋼結構框架與鋼筋混

10、凝土筒體相結合的混合結構體系。但這些建筑物基本上都是引進外資建造的，由國外承擔設計，在國內加工制作和安裝，完全由國內承包設計的高層鋼結構工程很少。因此，我國至今尚缺少高層鋼結構的實際設計經驗，在理論研究方面與發(fā)達國家相比也有一定的差距，今后必須加強這方面的研究工作。(6)空間結構的研究和應用網(wǎng)架結構、網(wǎng)殼結構、張拉結構體系等均屬于空間結構，這些新技術的應用，在減輕結構自重、提高結構的承載力，節(jié)約鋼材等方面效果十分明顯。另外，在普通鋼結構中施加預應力后形成的預應力鋼結構，能增強結構的剛度，提高承載能力，從而節(jié)約鋼材。預應力鋼結構可應用于桁架、梁及框架等結構或構件，但目前應用較少，有待研究和發(fā)展。

11、(7)鋼結構的防腐和防火鋼結構的防腐和防火，一直是鋼結構設計中需要認真處理的問題，至今仍然愛沒有十分有效的措施。因此，在鋼結構的維護和防火處理上還需要花費較大的資金投入，加大了鋼結構的造價和維護費用。 (8)鋼結構設計軟件的開發(fā)與應用計算機技術在土木工程中已經得到了廣泛應用，計算機輔助設計(Computer Aided Design，簡稱CAD)對結構設計優(yōu)化和提高設計效率起到了巨大的作用。目前，我國已自主研制和開發(fā)了許多比較成熟的結構設計軟件，其中也有鋼結構設計軟件，但是隨著鋼結構的不斷發(fā)展，鋼結構設計軟件也需要不斷地改進和完善。1.3本文的主要研究內容本文主要研究了大跨度鋼結構的發(fā)展和施工

12、安裝技術等，具體的研究內容如下：（1）分析大跨度鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；（2）闡述大跨度鋼結構的內容、發(fā)展特點等；（3）總結了大跨度鋼結構選型所考慮的因素；（4）總結和介紹大跨度鋼結構的施工技術方法及相應典型工程。第2章 大跨度鋼結構技術概述2.1 大跨度鋼結構的主要內容大跨度鋼結構建筑或大跨度結構覆蓋范圍廣、包括內容多，很難用明確的定義來說明。劃分普通結構和大跨結構的具體跨度數(shù)值也必定是隨著建筑技術的不斷進步而變動。結合我國當前的實際，有論文提出跨度超過60m的結構可以稱為大跨度結構。但由于結構形式的不同（如多跨、連續(xù)跨等）和受力特征的不同（如殼體、懸索等），大跨度的范圍又有所發(fā)展。大跨

13、度結構的結構形式一般可以劃分為以下體系，如表2.1：大跨跨度結構平面結構體系梁式結構框架機構拱式結構空間結構體系剛性空間結構空間結構平板型曲面型薄殼結構折板結構空間拱結構表面應力結構柔性空間結構懸索結構薄膜結構張拉整體結構組合結構 表2.1大跨度結構形式2.2我國大跨鋼結構發(fā)展的主要特點2.2.1構形式多樣化。大跨空間鋼結構多姿多彩 自上世紀60年代網(wǎng)架在我國被應用以來，到8090年代大、中、小跨度的網(wǎng)架幾乎已經遍及各地。以90年北京亞運會為例，在興建的場館中就有7個館采用了網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構，在這期間機械、汽車、化工、輕工等行業(yè)先后興建了許多大面積工業(yè)廠房，其中玉溪卷煙廠興建的車間面積達1348

14、萬矗(柱網(wǎng)24m27m)，上海江南造船廠西區(qū)裝焊車問(144+108)m60m，設有2臺100t，4臺20t上、下兩層吊車，采用的三層網(wǎng)架，成為跨度大、吊噸位大的有代表性的車間。首都機場四機位機庫(2153m90m)、廈門太古飛機維修庫(1515m70m)都是具有大開口邊的大型三層網(wǎng)架結構。在電廠干煤棚中網(wǎng)架、網(wǎng)殼已基本上代替了以往采用的其它類型的結構，如浙江嘉興電廠干煤棚(L=1035m)、揚州二電廠干煤棚(L=1036m)所采用的三芯圓柱面網(wǎng)殼，浙江臺州電廠干煤棚(L=8014m)采用的折線形網(wǎng)殼都取得了良好的技術經濟效果，福建漳州后石電廠煤庫(D=1226m)采用的球面網(wǎng)殼，其用鋼量比傳

15、統(tǒng)方案大幅度下降。北京九華海洋館(180320566m)以及國家大劇院(約212t4345m)都將采用大型橢球網(wǎng)殼。近年來興建的大型公共建筑大多都采用了鋼管桿件直接匯交的管桁結構，它的外形豐富、結構輕巧，傳力簡捷、制作安裝方便、經濟效果好，是當前應用較多的一種結構體系。如深圳機場航站樓二期工程(135m174m)采用的管桁結構(柱網(wǎng)18m54m)，就是其中的一項具有代表性的工程。廣州新白云機場航站樓主樓(325m235m)采用了769m跨的弧形管桁結構，其截面從筋508(1625)mm(弦桿)244.57.1mm(腹桿)以及咸陽機場二期工程(52m+45m)234m，南京國際展覽中心(94m2

16、73m)，溫州會展中心等也都采用了這類結構。和網(wǎng)格結構相比，這類結構由逐桿相連改為上、下弦桿連續(xù)設置，可使屋面由單曲率比較方便地形成多曲率，弦桿與腹桿直接匯交相貫，不存在節(jié)點連接件。采用桿件相貫連接，其節(jié)點鋼量可比網(wǎng)格結構減少14倍，電焊工作量少2.5倍，結構用鋼量可與網(wǎng)格結構持平或有所減小。2.2.2代預應力技術的引入使大跨度空間鋼結構更具活力在大跨度空間結構中引入現(xiàn)代預應力技術，不僅使結構體形更為豐富而且也使其先進性、合理性、經濟性得到充分展示。通過適當配置拉索，或可使結構獲得新的中間彈性支點或使結構產生與外載作用反向的內力和撓度而卸載，前者即為斜拉結構體系，后者則為預應力結構體系。這一類

17、“雜交”結構體系將改善原結構的受力狀態(tài)，降低內力峰值，增強結構剛度、技術經濟效果明顯提高。目前我國已在80余項大跨空間鋼結構工程中應用了預應力技術，如廣東清遠市體育館(六點支承，對角柱跨度89m，六塊組合型雙層扭網(wǎng)殼)在周邊設6道預應力索后其用鋼量443kg/m，約比原方案節(jié)省鋼材32，其它一些類型的網(wǎng)殼結構采用預應力技術后一般都可節(jié)約30以上的鋼材。目前許多高校對索托結構，索網(wǎng)結構等以高強鋼索與鋼材為主承重結構的預應力鋼結構新體系，正在進行理論研究，積極準備工程實踐，可以預期新型的預應力大跨空間鋼結構不久即將涌現(xiàn)在各類建筑中。2.2.3構新材料的應用進一步推動大跨空間鋼結構的發(fā)展在普通碳素鋼

18、獲得大量應用的同時，不銹鋼、鋁合金、膜材也在許多大跨度建筑中獲得了應用。如上海國際體操館中心(D=64m)的圓球網(wǎng)殼，上海臨沂游泳館(72x5258m)的圓柱面網(wǎng)殼以及上?？萍汲遣捎玫臋E球體單層網(wǎng)殼等都是一些大型鋁合金網(wǎng)殼結構。網(wǎng)殼桿件材料選用美國6061T6型材(相當于我國LD30CS鋁材)，結構自重僅為一般網(wǎng)殼的1/3。鋁材的抗拉強度可達295MPa，屈服強度246MPa。已超過Q235鋼的強度指標，但其彈性模量E=6.96104Nmm2，僅為鋼材的1/3，鋁合金材料輕質美觀，不易腐蝕、便于加工、耐久性好，因而在國際上已有許多專業(yè)生產公司建成了較多的鋁合金結構。我國天津大學、同濟大學、上海

19、現(xiàn)代設計集團、中國建筑科學研究院等已開始進行基礎性研究和工程實踐，積極進行產品研制、開發(fā)。不銹鋼材料(含鉻量12的鐵基耐蝕合金)是隨著對裝飾與防腐要求的提高而在空間結構中獲得應用的，它集裝飾、受力、防腐于一體的特點而受青睞。國產不銹鋼中的OCrl8Ni9，ICrl8Ni9Ti等就是一些常用的不銹鋼材料。天津大學等高校與一些設計、研究單位研制成功在普通碳素鋼管筒、封板等零部件采用不銹鋼復合技術，開發(fā)出不銹鋼復合鋼管網(wǎng)架，并進行了一些工程實踐。既保持了不銹鋼與普通碳素鋼的優(yōu)點，又大幅度降低了造價，取得了較好的技術經濟效果。膜結構是當前我國正在興起的一種空間結構，其中應用較多的是張力膜結構。這是一種

20、以玻璃纖維織物或聚酯纖維織物為基層，以聚四氟乙烯或PVC為涂層的膜材與不同類型的支承體系間的組合，而其支承體系可為索一支柱或索一桿結構,它們常在膜材獲得預應力后協(xié)同工作。支承體系也可采用桿系結構，如空間桁架，網(wǎng)殼等，即剛性骨架支承張力膜結構。因此膜結構的支承體系仍屬各類空間鋼結構的范疇。在膜結構興起的同時也必然為空間鋼結構的應用與發(fā)展提供了更廣闊的空間，上海8萬人體育場、虹口體育場、廣州新白云機場航站樓候機大廳和南京會展中心等工程所采用的膜結構其支承體系都是一些不同形式的空間鋼結構。如上海8萬人體育場挑蓬最大懸挑73.5m，57個膜體單元就支承在沿徑向、環(huán)向布置的空間鋼桁架上。南寧會晨中心主廳

21、的主結構體即為一個高度為48m底部在直徑為65.5m的旋轉雙曲面網(wǎng)殼結構，結構內、外層設張力膜，形成了一個別具風格的展覽主廳。浙江大學新校區(qū)訓練館(45m150m)所采用的膜結構也是以空間鋼結構為其支承骨架(用鋼量23kg/m2)。2.2.4算技術的進步為大跨空間鋼結構的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件近年來計算技術已經有了長足的進步，許多單位也研制開發(fā)了商品化專用設計程序，它們都是建立在理論研究與大量工程實踐的基礎上而推向市場的。浙大空間網(wǎng)格結構分析設計軟件MSTCAD，同濟大學鋼結構CAD軟件3D3S，上海交大空間設計系統(tǒng)SSCAD，中國建筑科學研究院空間網(wǎng)格結構分析設計軟件MSGS，廣廈鋼結構CAD系

22、統(tǒng)，天津空間網(wǎng)架工程公司TJWJ909，海軍設計研究院GBSCAD、STSCAD以及北京云光建筑設計咨詢開發(fā)中心SFCAD等都是一些具有影響的大跨鋼結構設計軟件。它們一般具有完善的前后處理功能，可在微機上進行復雜的空間網(wǎng)格結構設計。有的軟件除用于空間網(wǎng)格結構外，也可用于索、桿、梁體系的設計分析。這些程序的推出為大跨空間鋼結構設計提供了有效手段，也為大跨空間鋼結構的推廣應用創(chuàng)造了有利條件。其中不少軟件曾在國內許多大型空間鋼結構工程的設計中發(fā)揮了重要作用。它們大多具有友好操作界面，在功能上可以包括空間網(wǎng)格結構的三維建模、靜動力分析、桿件優(yōu)化設計、自動生成結構平立面圖、桿件布置圖、節(jié)點詳圖、材料表及

23、節(jié)點零部件加工圖。有的還可進行非線性穩(wěn)定分析，與下部支承結構協(xié)同工作的分析等。隨著研究的深入，在功能上將更趨完善；涵蓋面會不斷擴展。2.3大跨度鋼結構的應用和在我國的發(fā)展情況各種類型的大跨空間鋼結構在美、日、歐等發(fā)達國家發(fā)展較快。建筑物的跨度和規(guī)模越來越大，跨度超過150m以上的超大規(guī)模建筑已非個別；結構形式豐富多彩，采用許多新材料和新技術，發(fā)展了許多新的空間結構形式。例如1961年美國建成的匹茲堡會堂，是第一座開合結構，直徑達127m。1983年建成的加拿大卡可里加體育館采用雙曲拋物面索網(wǎng)屋蓋，其圓形平面直徑135m，外形極為美觀，迄今仍是世界上最大的索網(wǎng)結構。美國亞特蘭大為1996年奧運會

24、修建的佐治亞穹頂（1992年建成）采用新穎的整體張拉式索膜結構，其準橢圓形平面的輪廓尺寸達192241m。1993年日本建成直徑達222m的福岡體育館，它的屋蓋由三塊可旋轉的扇形網(wǎng)架組成，扇形沿圓周導軌移動，可實現(xiàn)全封閉、開啟1/3或開啟2/3等不同狀態(tài)。英國倫敦于1999年建成的千喜穹頂，跨度達300m。這些宏偉而富有特色的大跨度空間鋼結構已成為當?shù)氐南笳餍詷酥竞椭娜宋木坝^。我國的空間鋼結構的基礎比較薄弱，但隨著國家經濟實力的增強和社會發(fā)展的需要，大跨工業(yè)廠房、候機大廳、會展中心、劇院、體育場館等大型工業(yè)、公共建筑不斷涌現(xiàn)，空間鋼結構得到了前所未有的飛速發(fā)展，并且獲得了廣泛的應用。從起初

25、的平面桁架、平板網(wǎng)架、單層網(wǎng)架到現(xiàn)在的空間立體桁架、多層網(wǎng)架、各種網(wǎng)殼等等，特別是現(xiàn)代預應力技術的引入，使大跨空間鋼結構體形更為豐富，也使其先進性、合理性、經濟性得到了充分展示。于是懸索體系、索拱、索網(wǎng)體系、張弦梁、張弦桁架體系、索膜體系、整體張拉體系等一大批新的結構體系應運而生。第3章 大跨度鋼結構選型所考慮的因素3.1跨度因素隨著社會的進步，人們需要更大的空間結構進行公共活動。中國為2008年奧運會修建的國家體育場和游泳中心，跨度都在200米以上?？梢哉f正是由于人們對大空間結構的需求，引起了各種不同大跨空間鋼結構形式的出現(xiàn)。不同的大跨空間鋼結構形式適用于不同的跨度。一般的一種大跨空間鋼結構

26、形式都有其比較適應的跨度區(qū)間，超過該區(qū)間其結構空間性能及剛度合適性就會變劣，例如對單層球面網(wǎng)殼，最適合的跨度約為30米至60米；對單層索網(wǎng)體系，最適合的跨度約為50米至100米。因此，在大跨空間鋼結構選型中，跨度是結構空間性能及剛度合適性最重要的組成部分之一。3.2寬度因素大跨空間鋼結構是一種典型的空間受力的結構形式，具有不宜分解為平面結構體系的三維形體，具有三維受力特性，在荷載作用下呈空間工作的結構。因此對大跨空間鋼結構來說除了跨度因素影響外，另一向的長度對整體結構的影響也不容忽視。因此本文把寬度作為影響大跨空間鋼結構選型的另一重要因素。3.3建筑功能建筑的根本任務在于構筑空間能夠服務于人的

27、空間。建筑的成果建筑物具有功能、技術和藝術綜合特征。大跨空間鋼結構建筑是由建筑師根據(jù)不同的功能（包括物質功能和精神功能）組合形成的綜合形象。所考慮的構成因素也比較多，主要包括：采光及通風，保溫及隔熱，與環(huán)境的協(xié)調美，建筑形象美，技術美等因素。本文綜合考慮，從簡化應用的角度出發(fā)，把建筑功能因素按照其所得分數(shù)分為：高，一般等二類。本文確定的建筑功能的級別，是從對各分項的要求而定出的。具體劃分原則及方法詳見下述。所考慮的原則：（1）自然采光及通風：對采光和通風的考慮會影響到結構形體的變化，從而對結構選型的結果產生影響。（2）保溫及隔熱：大跨空間建筑體量大，容納人數(shù)較多，必須考慮人置身其中的舒適感，但

28、另一方面人們在其中停留的時間不會太長，這個因素也必須加以考慮。（3）與環(huán)境的協(xié)調美：任何建筑都不可能獨立于環(huán)境之外，大跨空間建筑基地環(huán)境各不相同，其建筑體量的安排、形體的塑造、尺度的處理、風格的創(chuàng)造必將依環(huán)境的不同而各有所異。不同環(huán)境，一味追求宏偉氣魄、自成中心或生搬硬套等情況將會改變，個體設計服從環(huán)境設計將成一條重要原則被貫徹執(zhí)行。環(huán)境為大跨空間建筑創(chuàng)造鮮明的個性準備了條件。（4）建筑形象美：形象美是通過建筑的物質實體來表達的，形象美一般受結構形態(tài)的影響。（5）技術美：技術美學與結構形態(tài)要建立起有機的聯(lián)系，就要從結構的各個方面綜合考慮，以達到出于人工，宛若天成的目的。具體評價方法：本文采用一

29、種打分評價方法（1）每一項因素滿分為1分，具體分數(shù)的確定時取決于建筑物對此功能的要求，這樣單項因素考慮完畢。（2）依據(jù)各項在建筑功能中所占的重要性，給每個因素賦一權重值，并且各權值的和為1.0。（3）用每一項的分數(shù)乘相應的權值，再對各項取和。（4）用得到的和值作為評價的根據(jù)。（5）當所有建筑的建筑功能分數(shù)確定后，就可以按照人為的分類標準(如：分幾類就設定幾個等分點的原則作為標準)來確定其具體劃為哪一類。3.4荷載類型任何建筑物都必須保證其在結構的設計使用期內，具有足夠的承載能力。大跨空間鋼結構亦不例外。荷載類型一般可分為：以地震荷載為主（地震區(qū)設防烈度為7、8、9度）、以風荷載為主（沿海地區(qū)）

30、、以雪荷載為主（寒冷地區(qū)）、以屋面恒荷載為主（其它地區(qū)）等。不同的大跨空間鋼結構，在不同的荷載類型下，其構件受力均勻與合理性也是不同的。具體表現(xiàn)為：其一，對不同的荷載類型（如以雪荷載為主和以地震荷載為主），同一大跨空間鋼結構（如充氣式薄膜結構）的構件受力均勻與合理性是不同的；其二，對同一荷載類型（如以地震荷載為主），采用不同的大跨空間鋼結構時（如采用柱面網(wǎng)殼和索網(wǎng)體系），構件受力均勻與合理性是不同的。因此，荷載類型是構件受力均勻與合理性組成部分之一。本文把根據(jù)大跨空間鋼結構所處地點的地震荷載、風荷載、雪荷載及建筑物本身的恒荷載和活荷載，根據(jù)實際的工程特點從中選出對結構計算起控制作用的可能荷載類

31、型。通過對資料的匯總簡分為以下2種類型:恒荷載+活荷載-風荷載+活荷載-3.5平面形狀大跨空間鋼結構作為空間受力體系，其本身就具有較好的受力性能，但對千差萬別的建筑平面形狀，采用不同的大跨空間鋼結構時其構件受力均勻與合理性也是不同的?，F(xiàn)在大跨空間鋼結構常用的形狀包括：矩形、正多邊形、圓形、橢圓形、菱形及組合形。具體表現(xiàn)為：其一，對不同的建筑平面形狀（如圓形和矩形），同一大跨空間鋼結構（如充氣式薄膜結構）的構件受力均勻與合理性是不同的。此時，平面形狀為圓形時，充氣式薄膜結構受力均勻與合理性好；平面形狀為矩形時，充氣式薄膜結構受力均勻與合理性就不好；其二，對同一建筑平面形狀特征（如長寬比L/B為1

32、.6的矩形平面），采用不同的大跨空間鋼結構時（如采用柱面網(wǎng)殼結構或雙曲拋物面網(wǎng)殼結構），其構件受力均勻與合理性是不同的，此時，采用柱面網(wǎng)殼結構時，構件受力均勻與合理性好；采用雙曲拋物面網(wǎng)殼結構時，構件受力均勻與合理性就不好。因此，建筑平面形狀是構件受力均勻與合理性組成部分之一。當然在應用中沒有必要完全按照建筑本身的平面形狀進行劃分，可以按照邊界形式進行合理的歸并，以達到簡化計算的目的。第4章 大跨度鋼結構施工技術方法4.1高空散裝法將結構的全部桿件和節(jié)點（或小拼單元）直接在高空設計位置總拼成整體的安裝方法稱為高空散裝法。高空散裝法分為全支架法（即滿堂腳手架）和懸挑法兩種。全支架法多用于散件拼裝

33、，而懸挑法則多用于小拼單元在高空總拼。該施工方法不需大型起重設備，但現(xiàn)場及高空作業(yè)量大，同時需要大量的支架材料和設備。高空散裝法適用于非焊接連接的各種類型的網(wǎng)架、網(wǎng)殼或桁架，拼裝的關鍵技術問題之一是各節(jié)點的坐標控制。美國新奧爾良體育館屋蓋球面網(wǎng)殼直徑207m，網(wǎng)殼厚度2.24m，屋面層采用壓型鋼板，拼裝時采用部分懸挑的少支架拼裝法（圖4.1）。圖4.1 美國新奧爾良體育館屋蓋球面網(wǎng)殼安裝4.2分條（分塊）安裝法分條（分塊）安裝法又稱小片安裝法，是指結構從平面分割成若干條狀或塊狀單元，分別用起重機械吊裝至高空設計位置總拼成整體的安裝方法。該方法適用于分割成條（塊）單元后其剛度和受力改變較小的結構

34、。分條或分塊的大小應根據(jù)起重機的負荷能力而定。由于條（塊）狀單元大部分在地面焊接、拼裝，高空作業(yè)少，有利于控制質量，并可省去大量的拼裝支架。南京國際展覽中心鋼結構屋蓋的安裝就是采用了分條（分塊）安裝法（圖4.2）。圖4.2 南京國際展覽中心鋼屋蓋安裝4.3高空滑移法將結構按條狀單元分割，然后把這些條狀單元在建筑物預先鋪設的滑移軌道上由一端滑移到另一端，就位后總拼成整體的方法稱為高空滑移法。高空滑移法可分下列兩種方法（圖4.3）：(a)單條滑移法 (b)逐條累計滑移法圖4.3 高空滑移法（1）單條滑移法將條狀單元一條一條地分別從一端滑移到另一端就位安裝，各條單元之間分別在高空再連接。即逐條滑移，

35、逐條連成整體。（2）逐條累計滑移法先將條狀單元滑移一段距離后（能連接上第二條單元的寬度即可），連接上第二條單元后，兩條單元一起再滑移一段距離（寬度同上），再接第三條，三條又一起滑移一段距離如此循環(huán)操作直至接上最后一條單元為止。高空滑移法的主要優(yōu)點是：鋼結構的滑移可與其他土建工程平行作業(yè)，而使總工期縮短。端部拼裝支架可以利用已建的建筑物，以便空出更多的空間給其他工程平行作業(yè)，如果沒有現(xiàn)成的支架，可以在一端設置寬度約大于兩個節(jié)間的拼裝平臺，條狀單元在地面拼裝后用起重機吊裝到拼裝平臺，然后進行滑移。設備簡單、成本低，不需大型起重設備，特別在場地狹小或跨越其他結構而使起重機等無法進入的情況下更為合適。

36、4.4整體吊裝法整體吊裝法是指將結構在地面總拼成整體，用起重設備將其吊裝至設計標高并固定的方法。用整體吊裝法安裝空間鋼結構時，可以就地與柱錯位總拼或在場外總拼，此法一般適用于焊接連接網(wǎng)架，因此地面總拼易于保證焊接質量和幾何尺寸的準確性。其缺點是需要大型的起重設備，且對停機點的地耐力要求較高，同時會影響土建的施工作業(yè)。秦山二期核電站鋼結構穹頂就是采用整體吊裝法進行安裝（圖4.4）。圖4.4 秦山二期核電站鋼結構穹頂?shù)陌惭b4.5整體提升法整體提升法是將結構在地面整體拼裝后，起重設備設于結構上方，通過吊桿將結構提升至設計位置的施工方法。這種施工方法利用小機（如升板機、液壓滑模千斤頂?shù)龋┤喊惭b大型鋼結

37、構，使吊裝成本降低。其次是提升設備能力較大，提升時可將屋面板、防水層、采暖通風及電氣設備等全部在地面施工后，然后再提升到設計標高，從而大大節(jié)省施工費用。如上海歌劇院屋蓋工程采用整體提升的施工方法，提升質量達6000t（圖4.5）。圖4.5 上海國家大劇院鋼屋蓋整體提升4.6整體頂升法整體頂升法是利用柱作為滑道，將千斤頂安裝在結構各支點的下面，逐步地把結構頂升到設計位置的施工方法。整體頂升法與整體提升法類似，區(qū)別在于提升設備的位置不同，前者位于結構支點的下面，后者則位于上面，兩者的作用原理相反。圖4.6為某廣場空間網(wǎng)架頂升施工圖。圖4.6 網(wǎng)架頂升施工圖4.7折疊展開安裝法折疊展開安裝法源于日本

38、法政大學教授川口衛(wèi)先生開發(fā)的Pantadome安裝方法。該方法把一個穹頂看作由徑向的拱繞豎向中軸旋轉一周而成。因此穹頂?shù)牧Ⅲw空間作用可以分解為徑向拱的作用與環(huán)向箍作用的疊加。對于桿件組成的網(wǎng)格狀網(wǎng)殼來說，去掉部分的環(huán)向作用就是去掉一部分環(huán)向桿。這樣穹頂結構就可以產生1個豎向的、且唯一的自由度。利用穹頂臨時具有的自由度，就可以把穹頂折疊起來，在接近地面的高度進行安裝。然后利用液壓頂升和氣壓等方式把折疊的穹頂沿其僅有的一維自由度方向頂升到設計高度，完成穹頂?shù)氖┕み^程。如圖4.7所示，具體的施工過程是：在地面組裝時暫不安裝某些部位的環(huán)向桿，等組裝完成后，用液壓頂升的方法把結構推舉到設計標高，然后再連

39、上先前未裝的環(huán)向桿，這樣一個幾何可變的機構即被“鎖住”而變成一個穩(wěn)定的幾何不變結構。圖4.7 穹頂折疊展開頂升施工同理，用提升代替頂升，就形成折疊展開提升法，河南南陽鴨河口電廠干煤棚的安裝就是采用這種方法（圖4.8）。(a) 網(wǎng)架地面拼裝完畢(b)網(wǎng)架折疊展開提升到位圖4.8 網(wǎng)架折疊展開提升施工第5章 結語土木建筑工程當中，鋼結構近年來的發(fā)展十分迅速，鋼結構已經逐步成為各類工程結構中被廣泛應用的建筑結構，如工業(yè)建筑、文化體育建筑、城市現(xiàn)代化建筑及城鄉(xiāng)住宅建設等。從鋼材的力學性能和環(huán)境保護方面來看，鋼結構目前是最理想的建筑材料。大跨度鋼結構從一個方面體現(xiàn)了鋼結構應用的極大優(yōu)點，所以對于大跨度鋼結構的了解和研究是很重要很有意義的，本文從大跨度鋼結構的選型的影響因素和施工技術兩方面進行了學習和研究。(1)結構體系的選擇對于一個成功的設計至關重要,它不僅關系到整體結構性能的最佳發(fā)揮、影響建筑綜合造價，還可能限制建筑的造型和使用功能，因此，它不僅是結構設計的第一步，而且也是非常重要的一步。對于單層民用建筑,結構體系的選擇,首先要在結構可行的前提下,最大化的滿足人的需求,其次再考慮造型的美觀、施工的便利等因素.合理的結構形式應當綜合考慮其影響因素：建筑功能、受力性能、經濟