现代大跨度钢结构设计重点浅析
大跨钢结构主要用于公共建筑 , 如大礼堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、
加盖体育场、航空港等 , 也用于工业建筑 , 如飞系统造厂的总装车间、飞机库、造船
厂的船体结构车间等。这些建筑采用大跨结构是由装置机器 ( 如船舶、飞机 ) 的大尺
寸或工艺过程要求决定的。
近 10 多年来，我国大跨钢结构建筑物建设发展较快 , 特别是 2008 北京奥运
场馆建设, 为我国大跨钢结构建筑物建设供应了一个展现的机会 , 涌现出大量结构新
颖、技术先进的建筑。
1. 大跨钢结构的特点及应用
1.1 大跨度结构的跨度没有一致的权衡标准 , 我国的《钢结构设计规范》、《网
架结构设计与施工规程》将跨度 60m以上的结构定义为大跨度结构 , 计算和结构均有
特别规定。目前 , 我国以钢索和膜材做成的索膜结构最大跨度已做到 320m。
1.2 大跨度结构主假如在自重荷载下工作 , 主要矛盾是减少结构自重 , 故最
适合采用钢结构。在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面资料 , 如彩
色涂层压型钢板、压型铝合金板等。
1.3 在大跨度空间结构中引入现代预应力技术， 不只使结构体形更加丰富而
且也使其先进性、合理性、经济性获得充足展现。经过适合配置拉索，或可使结构
获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即
为斜拉结构系统，后者则为预应力结构系统。这一类“杂交”结构系统将改良原结
构的受力状态，降低内力峰值，加强结构刚度、技术经济收效显然提高。目
前我国已在 80 余项大跨空间钢结构工程中应用了预应力技术，如广东清远
市体育馆( 六点支承， 对角柱跨度 89m，六块组合型双层扭网壳 ) 在周边设 6 道预应力
——文章根源网络，仅供个人学习参照
现代大跨度钢结构设计重点浅析
索后其用钢量 4 4．3kg/m，约比原方案节俭钢材 32％，其余一些种类的网壳结构采
用预应力技术后一般都可节俭 30％以上的钢材。目前很多高校订索托结构，索网结
构等以高强钢索与钢材为主承重结构的预应力钢结构新系统，正在进行理论研究，
积极准备工程实践，能够预期新式的预应力大跨空间钢结构不久立刻涌现在各样建
筑中。膜结构是目前我国正在流行的一种空间结构， 其中应用很多的是张力膜结构。
这是一种以玻璃纤维织物或聚酯纤维织物为基层，以聚四氟乙烯或 PVC为涂层的膜
材与不同样种类的支承系统间的组合，而其支承系统可为索一支柱或索一杆结构 , 它们
常在膜材获得预应力后共同工作。
2. 建筑结构比较分析
2.1 关于新式大跨结构的特点整体上是空间结构； 其跨度大， 可覆盖巨大的
室内空间；矢高小、曲率和缓，可有效利用空间；厚度薄、自重轻，节俭资料；形
式多样，可适合于各样形状的平面组合。
2.2 对混凝土结构来说， 其根本不合合用于大跨结构中， 其采用的单向板以
及双向板随着跨度的增大，将会使楼板的厚度增加，所配置的钢筋量必定增大，显
然这不合合用于大跨度结构中。而关于稍微可应用于跨度较大的井式楼盖，其特点
由肋梁楼盖演变过来，两个方向梁的高度相等且一般等间距部署，无主次梁之分，
四周承重墙支撑或角柱支撑，能够解决一些大跨度空间的设计要求，因此合用于柱
网间距或房间平面面积较大时，多用于门厅、会议厅，可是把井式楼盖应用于大跨
度空间结构中，必定会使造价较高。
2.3 显然，关于大跨度结构来说，采用钢结构显然优于混凝土结构等，而且
随着跨度的不断增大，这种优势特别突出。特别是关于柔性屋盖系统来说，混凝土
和钢- 混凝土组合屋盖暂不合用，而钢结构则拥有显然优势。
3. 大跨钢结构设计重点
——文章根源网络，仅供个人学习参照
现代大跨度钢结构设计重点浅析
现代大跨度钢结构设计重点浅析
近来几年来大跨屋盖建筑的数量和规模增加快速；对大跨屋盖建筑的抗震设计
重视不够。一度出现很多造型奇异、结构很不规则、抗震性能差的建筑。为此，结
合本项目大跨钢结构屋盖的设计实例，笔者总结了关于大跨空间钢结构来说，其设
计重点以下：
3.1 计算分析方面
在计算分析方面，重视上部、下部结构的共同工作，应计入多向地震
作用的效应。在抗震举措上，定义了重点杆件和重点节点，并规定了相应的加强措
施。计算时应进行抗震计算的范围、计算模型、计算方法、计算参数、多向地震、
地震效应组合、变形限值、重点杆件和节点。考虑上下部结构共同工作的最合理方
法是按整体结构模型进行地震作用计算。下部结构简化必定依照可靠且符合动力学
原理，即应综合考虑刚度和质量等效后的有效性。
计算分析时应合理确定计算模型， 屋盖与主要支承部位的连结假设应
与结构符合。 计算模型应计入屋盖结构与下部结构的共同作用。 经过计算实践表示，
关于大跨钢结构来说适合采用的方法为多向地震反响谱法、时程分析法、甚至多向
随机振动分析方法。建议用一些更精良的分析方法进行复杂大跨屋盖结构的地震作
用计算，应该激励这些方法的应用，但本质操作还有些深层次问题值得讨论。对竖
向地震作用的简化算法的合用范围进行了进一步限制。
计算分析不只要模拟结构整体成型后的受力情况， 还要兼顾其施工过
程的特别受力情况，防范在结构成型前因为局部受力高出设计值而损坏。关于施工
过程的计算模拟需要考虑构件吊装、不同样施工阶段工况、结构预变形技术、构件的
预拼装、卸载等。大跨结构的复杂性和施工方法的多样性，决定其设计的过程中就
必定结合考虑施工的问题。这也是设计过程中经常忽略或许考虑不全的地方。
3.2 结构部署
——文章根源网络，仅供个人学习参照
现代大跨度钢结构设计重点浅析
现代大跨度钢结构设计重点浅析
在结构部署上，重申屋盖结构及其下部支承结构的质量、刚度散布平衡，
保证结构的整体性和传力明确。屋盖的地震作用应能有效地经过支座向下传达；避
免屋盖内力会集或较大扭转效应，为此屋盖、支承及下部结构的部署宜均匀对称；
保证屋盖结构的整体性，因此应优先采用空间传力系统、防范局部削弱或突变的薄
弱部位；宜采用轻型屋面系统，因此应严格控制屋面系统的单位自重。结构部署宜
防范因局部削弱或突变形成单薄部位，产生过大的内力、变形会集。关于可能出现
的单薄部位，应采用举措提高抗震能力。
3.3 防震缝设置
关于大跨空间结构来说，设置防震缝经常是有效的。震缝宽度，规范
规定不宜小于 150mm。这主假如依照下部支承结构为框架结构或框架 - 抗震墙结构时
的最小缝宽综合确定。规范所规定的最小防震缝宽度可能不足。建议最好按设防烈
度下两侧独立结构在交界限上的相对位移最大值来复核。
结合工程实践经验， 笔者建议大跨屋盖结构防震缝的缝宽可按设防烈
度下两侧独立结构在交界限上的相对位移最大值来确定。关于规则结构，缝宽也可
将多遇地震下的最大相对变形值乘以不小于 3 的放大系数近似估计。
——文章根源网络，仅供个人学习参照
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容