超大跨度空間鋼結構設計的重點

來源：建科 瀏覽：- 發布日期：2024-07-27 08:41:55

在(zai)建(jian)筑行業，鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)憑(ping)借易于施工(gong)(gong)、性能優越等(deng)特點，為(wei)鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)工(gong)(gong)程(cheng)提供了諸多機遇。針對(dui)大跨(kua)度(du)(du)(du)鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)，其(qi)(qi)結(jie)(jie)構(gou)(gou)相對(dui)繁瑣、工(gong)(gong)期長，這就增加了大跨(kua)度(du)(du)(du)鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)總體(ti)的(de)(de)設(she)(she)計(ji)難度(du)(du)(du)。作為(wei)基層設(she)(she)計(ji)人員，為(wei)了確保大跨(kua)度(du)(du)(du)鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)在(zai)設(she)(she)計(ji)方面(mian)(mian)的(de)(de)科學性，使其(qi)(qi)符合未來的(de)(de)使用要求(qiu)，除提高設(she)(she)計(ji)人員個人的(de)(de)設(she)(she)計(ji)能力外，也要持續(xu)對(dui)大跨(kua)度(du)(du)(du)鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)進行研究(jiu)，推動鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)工(gong)(gong)程(cheng)走向更好的(de)(de)發(fa)展(zhan)。下面(mian)(mian)廣東(dong)建(jian)科設(she)(she)計(ji)淺談(tan)一下超(chao)大跨(kua)度(du)(du)(du)空間鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)設(she)(she)計(ji)的(de)(de)重點：

1、變形設計

鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)重(zhong)(zhong)量較輕(qing)，對鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)鋼(gang)架動力(li)特征進行分析可(ke)以(yi)發現結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)不(bu)夠(gou)穩定且剛度(du)較小，受力(li)一旦超(chao)過結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)承受的(de)最大(da)范圍，鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)就會發生彎曲(qu)(qu)、變(bian)(bian)形、移位、扭曲(qu)(qu)等情(qing)況(kuang)，因(yin)此會嚴重(zhong)(zhong)影響到整(zheng)個結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)穩定性(xing)，因(yin)此在其(qi)(qi)設(she)計(ji)過程中應(ying)該重(zhong)(zhong)點關注其(qi)(qi)變(bian)(bian)形設(she)計(ji)。設(she)計(ji)期(qi)間(jian)需要確(que)保(bao)(bao)設(she)計(ji)方(fang)案能夠(gou)滿足彈性(xing)形變(bian)(bian)的(de)要求，設(she)計(ji)人員(yuan)需要從整(zheng)體(ti)上分析鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)的(de)系統構(gou)(gou)(gou)(gou)件(jian)，確(que)保(bao)(bao)每一個構(gou)(gou)(gou)(gou)件(jian)的(de)受力(li)都符(fu)合標準(zhun)，避免其(qi)(qi)超(chao)出桿件(jian)的(de)承載力(li)范圍。針對桿件(jian)的(de)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)通過施加(jia)預應(ying)力(li)的(de)方(fang)式來使其(qi)(qi)符(fu)合受力(li)需要，確(que)保(bao)(bao)材料使用上能夠(gou)滿足彈性(xing)形變(bian)(bian)的(de)要求，同時預應(ying)力(li)的(de)施加(jia)也能夠(gou)防(fang)止超(chao)大(da)跨(kua)度(du)空間(jian)鋼(gang)結(jie)構(gou)(gou)(gou)(gou)出現破壞性(xing)的(de)形變(bian)(bian)。

2、荷載設計

關于超(chao)大(da)跨度空(kong)間鋼結(jie)構(gou)的(de)設(she)計(ji)(ji)工(gong)作(zuo)中，其(qi)荷載(zai)設(she)計(ji)(ji)至關重要(yao)，首(shou)先是永久荷載(zai)的(de)設(she)計(ji)(ji)，主(zhu)要(yao)就是屋(wu)面以及(ji)屋(wu)蓋的(de)質量(liang)，如果屋(wu)面上部有覆蓋物(wu)以及(ji)其(qi)它(ta)設(she)施也需要(yao)計(ji)(ji)算在內，比(bi)如管道和設(she)備等。設(she)計(ji)(ji)人員需要(yao)通過(guo)計(ji)(ji)算軟(ruan)件進行合(he)成模擬(ni)，結(jie)合(he)整個鋼結(jie)構(gou)建(jian)筑(zhu)的(de)實際情況找出(chu)最(zui)佳的(de)荷載(zai)計(ji)(ji)算量(liang)以及(ji)最(zui)大(da)的(de)荷載(zai)承受能力。

此外(wai)，還有一些活荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)需(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)進行針對(dui)性的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)，主(zhu)要(yao)(yao)(yao)(yao)會因(yin)為(wei)超大(da)(da)(da)跨度空(kong)間(jian)(jian)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)系統機構(gou)(gou)存在差異(yi)，導致其所承擔(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)活荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)也具有較大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)。一是(shi)(shi)(shi)(shi)屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)活荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)，按(an)(an)照《門(men)式剛架(jia)輕(qing)型(xing)房屋(wu)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)技術(shu)規(gui)(gui)程》（CECS102：2002）第3.2.2條(tiao)明確規(gui)(gui)定(ding)“當采(cai)用壓(ya)型(xing)鋼(gang)板輕(qing)型(xing)屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)時，屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)豎向(xiang)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)標準值（按(an)(an)水平投(tou)影面(mian)(mian)(mian)(mian)積計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)）應(ying)(ying)取0.5KN/m2。”因(yin)此可以按(an)(an)照上述要(yao)(yao)(yao)(yao)求進行屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)，但(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi)遇(yu)到(dao)(dao)較大(da)(da)(da)幅度荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)(qing)(qing)況(kuang)(kuang)還應(ying)(ying)該結(jie)(jie)(jie)(jie)合實際情(qing)(qing)(qing)況(kuang)(kuang)選擇合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)方法(fa);二是(shi)(shi)(shi)(shi)屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)，按(an)(an)照《建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)規(gui)(gui)范》GB50009-2012第7.1.2條(tiao)規(gui)(gui)定(ding)“對(dui)雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)敏(min)感的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，應(ying)(ying)采(cai)用100年重現(xian)期(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)雪壓(ya)”。大(da)(da)(da)跨度空(kong)間(jian)(jian)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)明顯屬(shu)于雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)敏(min)感的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，在設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)中應(ying)(ying)該注意鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀、朝向(xiang)等(deng)(deng)因(yin)素會對(dui)雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，由于雪會被屋(wu)頂熱融(rong)化，一些曲面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)還會使得(de)(de)雪從屋(wu)頂滑落，因(yin)此鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)所承受的(de)(de)(de)(de)(de)雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)是(shi)(shi)(shi)(shi)小于雪壓(ya)重量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)，同時雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布也不均勻(yun)，在這(zhe)種(zhong)情(qing)(qing)(qing)況(kuang)(kuang)下進行雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)還需(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)結(jie)(jie)(jie)(jie)合整(zheng)個鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)實際情(qing)(qing)(qing)況(kuang)(kuang)進行計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan);三是(shi)(shi)(shi)(shi)屋(wu)面(mian)(mian)(mian)(mian)風(feng)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)，超大(da)(da)(da)跨度空(kong)間(jian)(jian)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)一般體積較大(da)(da)(da)，使得(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)在流動中會受到(dao)(dao)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)阻礙，這(zhe)時候空(kong)氣(qi)(qi)會在流動的(de)(de)(de)(de)(de)時候產生(sheng)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)引力(li)(li)，包括動力(li)(li)和靜(jing)力(li)(li)，其中穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)一般估(gu)計(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)靜(jing)力(li)(li)，其余被歸結(jie)(jie)(jie)(jie)為(wei)動力(li)(li)部分(fen)，設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)過程中主(zhu)要(yao)(yao)(yao)(yao)就是(shi)(shi)(shi)(shi)采(cai)用靜(jing)力(li)(li)學(xue)方法(fa)來計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)得(de)(de)出(chu)平均風(feng)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai);四(si)是(shi)(shi)(shi)(shi)偶然荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)，主(zhu)要(yao)(yao)(yao)(yao)指(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)在運行過程中受到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)偶然的(de)(de)(de)(de)(de)或(huo)者突發(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)，比如地震的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)生(sheng)會對(dui)整(zheng)個建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)產生(sheng)較大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)慣(guan)性作(zuo)用力(li)(li)，一般建(jian)筑(zhu)(zhu)(zhu)自身的(de)(de)(de)(de)(de)重量(liang)越(yue)大(da)(da)(da)，這(zhe)種(zhong)慣(guan)性作(zuo)用力(li)(li)也會越(yue)大(da)(da)(da)，因(yin)此還需(xu)要(yao)(yao)(yao)(yao)注意抗震的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)，設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)人員可以通過網架(jia)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)來提高鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)抗震性能(neng)，或(huo)者是(shi)(shi)(shi)(shi)做好柱間(jian)(jian)支撐(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)(ji)，科(ke)學(xue)計(ji)(ji)(ji)(ji)算(suan)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)廠房柱間(jian)(jian)支撐(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)合理(li)數量(liang)、間(jian)(jian)距(ju)等(deng)(deng)，從而使得(de)(de)整(zheng)個超大(da)(da)(da)跨度空(kong)間(jian)(jian)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)保持良好的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性。