大跨度钢结构
大跨度房屋钢结构简介
工程实例
美国瑞雷（Raleigh）竞技馆（大剧院） 1952年建于美国北卡罗里那州，平面
91.5m×91.5近似圆形，两个砼斜放抛物线拱，鞍 形正交预应力索网，世界上第一个现代悬索屋盖 。
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美国华盛顿杜勒斯机场 1962沙里宁设计，两排 巨型钢筋混凝土斜柱支撑，一高一低，其间悬挂 40余米长的钢索，上铺屋面板，在重力的作用下 ，钢丝自然下垂，形成充满张力感的屋顶曲线。
正放。
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网架和网壳结构(5)
抽空三角锥 三(多网)架层网架 减少弦杆内力(25% 性好；杆件数量多
蜂窝形三角 锥网架 60%)，减小网格尺寸，大跨经济
三层网架示
意图
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网架和网壳结构(6)
网架的点支承 点支承的设置原则 通过正弯矩和挠度减小，使整个网架的内力趋于均匀 对于单跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/3 (下图a) 对于多跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/4(下图b)
大时网可要两架向 构作几正造交稳何网 正双放 架定尺， 形坡正 式和寸放，四抗角四锥 震坡计或钢 算网筋其格混数凝它土屋复面跨体杂高系比的多坡网格排数钢檩水条屋屋面体面跨 系高 ；比跨度
正放抽空四角锥
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
两向正交斜放，棋盘形四角锥
大跨度房屋钢结构简介
大跨度钢结构的应用及其主要特点 大跨度房屋钢结构的类型 梁式结构 框架结构 拱式结构 网架和网壳结构 悬索结构
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大跨度钢结构的应用及其主要特点
应用 公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等) 生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等) 主要特点
大跨度钢结构
二：空间结构 网架和网壳结构 悬索结构
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1.1：大跨度钢结构的应用及其主要特点
应用
大跨度钢结构
公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等)
生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等)
主要特点 •跨度大
290m 340m(国家体育场，刚架结构，2008)
空间作用(diaphragm，蒙皮效应)
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第二章 平面结构
大跨度钢结构
2.1：梁式结构的特点和应用 2.2：框架结构的特点和应用 2.3：拱式结构的特点和应用
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2.1 梁式结构的特点和应用
特点
大跨度钢结构
•不产生水平推力(可支承于墙壁，砖石或混凝土柱上) •制造和安装较简单
应用 可用于40m～60m左右的工业和民用建筑物中
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2.2 框架结构的特点和应用(续)
•格构式框架的横梁高跨比宜大跨在度跨钢结度构的1/201/12范围选取 格构式框架立柱的宽宜取其横梁的节间长度(卸载效应) •折线弓形框架接近于拱形结构的力学性能 常用于高度相对较大(跨度约4050m，高度约1520m)的建筑物 横梁高度和立柱宽度皆在跨度的1/251/15范围选取
大跨度钢结构
Large-span Steቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl Structure
大跨度钢结构
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参考文献：
大跨度钢结构
《大跨度房屋钢结构》哈尔滨建筑工程学院编，中国建筑
工业出版社，1985.11
《平板网架设计》
刘锡良等编著，中国建筑工业出版社，
1979.7
《空间结构》
浙江大学建筑工程学院等编著，中国计划出版社，
大跨度钢结构
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2.3 拱式结构的特点和应用
特点
•拱式屋盖受力合理 •比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时尤为显著)
结构布置
•跨度为40∼60m时，拱间距可取6∼10m，无檩或型钢檩条
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2.3 拱式结构的特点和应用 续) 拱式结构的特点和应用(续
•跨度达100m左右时，宜采用相距3∼6m的拱对，拱对间距为9∼15m
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/20∼1/12 设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/40∼1/30
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
•跨度较大时，常用双铰格构式框架 跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类个方向的平面桁架相互交角60° 比两向网架刚度大，适合大跨度 常用于正三角形，正六角形平面 在某些平面形状会出现不规则杆件
正放抽空四角锥网架
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类别
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数量少 屋面板类型多 屋面组织排水较困难
•三(多)层网架
减少弦杆内力(25%∼ 60%)，减小网格尺寸，大跨经济性好；杆件数量多
三层网架示意图
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3.3平板网架形式的选择 平板网架形式的选择
选择网架型式考虑的因素： 建筑物的平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、屋 面构造、建筑要求、制造和安装的方法及材料供应情况等 • 从平面形状和大小来看，当周边简支时： 平面为方形或接近方形，且为中小跨度时，宜采用两 向正交斜放交叉梁系网架，或正放和斜放四角锥网架。 平面为矩形时，宜采用两向正交斜放交叉梁系网架， 或斜放四角锥网架。 平面为圆形、八角形、六角形、扇形，且平面尺寸较 大时，可选用三向交叉梁系网架，或三角锥网架。 • 从屋面构造来看： 正放网架的屋面板规格常一种，而斜放网架却有两三 种。倒锥体网架的上弦网格较小，因而屋面板规格也较小
大跨度的空间钢结构安装
大跨度的空间钢结构安装【摘要】大跨度空间钢结构主要有网架结构、悬索结构和网壳结构等，被广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、会议室、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。
对一个大跨度空间钢结构而言，往往有多种可供选择的施工方法，每一种施工方法都有其自身的特点和不同的适用范围，施工方法选择的合理与否将直接影响到工程质量、施工进度、施工成本等技术经济指标。
本专题结合工程实例，共介绍了七种大跨度空间钢结构安装方法，分别为：高空散装法、分条（分块）安装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法、折叠展开安装法。
【关键词】大跨度钢结构高空散装法高空滑移法整体吊装法整体提升法整体顶升法折叠展开安装法一．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。
1)异形曲面球形螺栓节点网架高空散装法施工工法钢结构网架安装采用高空散装法，即施工区域下方搭设满堂红脚手架，在脚手架上满铺脚手板形成一个工作平台，施工人员在平台上完成安装作业。
施工人员在工作平台上将网架每个网格拼装成一个三角锥体后借助人力将三角锥体的网架小单元吊至网架安装部位......球形螺栓节点网架结构的特点是跨度大，自重轻，支撑体系设计复杂，技术含量高，施工难度大。
随着目前国内网架钢结构在大型公共建筑、场馆建筑的广泛应用，对网架结构的安装也提出了更高的要求。
众多的预埋件以及脚手架高支体系由于标高、轴线复杂，施工难度大，是直接影响高空网架安装整体质量的重要部位。
因此，研究曲面球形钢结构网架施工工艺及其质量通病的防治对于同类型工程的设计、施工和使用都具有深远的意义。
大跨度房屋钢结构简介
焊接技术
采用焊接方法连接钢构件， 要求焊接工艺精湛、质量可 靠，保证结构整体性和稳定 性。
吊装技术
采用大型吊装设备将钢构件 吊装至设计位置，要求吊装 方案科学合理，确保施工安 全顺利进行。
预应力技术
通过施加预应力来提高结构 的承载能力和刚度，要求预 应力索具和锚具质量可靠， 施工工艺成熟。
防腐与防火技术
专业人才匮乏
大跨度房屋钢结构的设计和施 工需要具备专业知识和技能的 人才，目前市场上相关人才较 为匮乏。
地域适应性
钢结构在不同气候和环境条件 下的适应性需要充分考虑，以 确保建筑的安全性和稳定性。
解决方案与建议
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优化设计
通过精细化设计和优化，降低 材料成本和施工难度。
防腐维护
采用先进的防腐和维护技术， 延长建筑的使用寿命。
人才培养
加强专业人才的培养和引进， 提高行业整体水平。
地域适应性研究
针对不同地区的气候和环境条 件，开展钢结构适应性研究， 确保建筑的安全性和稳定性。
04 大跨度房屋钢结构的工程实例
CHAPTER
国内外典型案例介绍
国内案例
上海中心大厦、北京鸟巢体育馆 、广州国际会展中心
国际案例
迪拜哈利法塔、伦敦千年穹顶、 美国金门大桥
环保可持续
钢材可以回收再利用，符合绿色建筑和可持续发展的理念。
设计灵活
钢结构体系可以适应各种复杂的设计需求，创造出独特且富有艺术感 的建筑造型。
面临的挑战
材料成本高
钢材是一种高成本材料，导致 大跨度房屋钢结构的建设成本
相对较高。
维护与防腐
钢材需要定期进行防腐和维护 ，以确保其长期性能和使用寿 命。
大跨度钢结构施工要点
大跨度钢结构施工要点导言大型公共建筑及工业厂房都有大跨度钢结构的影子，大跨度结构主要是在自重荷载下工作，为减轻结构自重，往往适宜采用钢结构作为主体结构。
安装方法高空原位单元安装法高空原位安装法包括高空原位散装法和高空原位单元安装法。
“散装法”一般是指将构件采用悬挑法或满堂支架法直接在设计位置进行拼装的一种方法。
此法需搭设满堂支撑，以提供高空搁置及工人的操作平台。
优点：由于单件的重量较轻，可有效降低起重设备的起重要求。
缺点：支撑搭设时间长，高空作业多，工期跨度大，且需用大量支撑材料，占用大量建筑物内场地。
适用范围：多应用在跨度不大、工期要求不紧的网架、网壳等大跨结构中。
“单元安装法”则是把结构进行合理分块，然后将这些分块单元吊装至设计位置安装。
为保证现场单元的顺利拼接，宜先将若干单元在工厂预拼装。
此法的重点是吊装单元的合理划分，一般应把握以下要点：单元的大小视选用的起重机能力和结构形式而定，比如对于大跨钢桁架结构，分块位置不宜在桁架跨中；对于梁柱结构，设计一般建议将分段位置设在反弯点位置；对于网架及网壳结构，一般可采用分块或分条的方案；单元必须自成体系，有足够的稳定性、刚度及强度。
整体提升安装法结构滑移法采用这种安装技术，拼装场地和组装用机械设备可集中于一块相对固定的场地，与原位安装法相比，可减少临时支承与操作平台的措施用量，节约场地处理和管理成本。
先用结构滑移法，其关键的考虑是结构直接在设计位置施工有难度，例如场外周边施工场地有限，跨内不能满足吊装设备的正常行走。
这一工法的基本构成要素只是将“整体提升工法”中的地面组装、反力支承、整体提升置换为“横向移动”，所以本质上与提升工法相同。
采用此法至少应注意几个要点：结构支承处有利于铺设滑移轨道，滑移路线长，效率越高；滑移单元应为几何不变体系，滑移过程中有足够的刚度和稳定性，尽可能减少滑移时的抵抗力；当采用多点牵引来实现滑移时，为避免结构在滑移过程中发生扭转，牵引的同步性须得到控制，若难以保证，则应充分计算评估因牵引不同步给滑移单元造成的影响，必要时可为滑移单元进行临时加固；滑移单元在最后固定之前，结构在移动方向与其正交方向存在着“容易滑移”的趋势，因为与设计支承条件不同，要防止设计外(即滑移平面外)的变形，有必要采取防止“滑落”的对策，比如在两侧支承附近设置自平衡的刚性拉杆或柔性拉索。
大跨度钢结构应用及其设计要点探讨3篇
大跨度钢结构应用及其设计要点探讨3篇大跨度钢结构应用及其设计要点探讨1大跨度钢结构应用及其设计要点探讨随着工程建设领域的不断进步和发展，大跨度钢结构在建筑工程和桥梁工程中得到了广泛的应用。
大跨度钢结构具有独特的优势，如强度高、稳定性好、施工周期短等。
但同时，由于其结构特性的复杂性，对设计要求也十分高。
本文将探讨大跨度钢结构应用及其设计要点。
一、大跨度钢结构的应用大跨度钢结构应用于建筑工程中，主要用于大型超高层建筑、大型综合商场、超大型基础设施建设等。
在桥梁工程中，大跨度钢结构则主要应用于特长、特宽的跨径或难以采用传统桥梁结构的地形条件下。
大跨度钢结构具有很多优势。
一方面，它可以实现结构自然性和美观性的完美结合，很好地满足了形态和美学方面的要求；另一方面，大跨度钢结构可以实现空间利用率的最大化，是大型建筑、体育场馆等建筑中常用的结构形式。
二、大跨度钢结构设计要点大跨度钢结构的设计要注意以下几个方面：1.桥梁结构的承载力问题桥梁结构的承载力是重要的设计要点。
在钢结构的设计中，其承载力大小与其结构的刚度密切相关。
对于大跨度钢结构，如果不能满足其承载力和承载能力的要求，则铁路、公路等基础设施的安全性将遭受威胁。
2.抗震设计桥梁的考虑在设计大跨度钢结构时，需要考虑其受到的地震力。
大跨度钢结构须考虑其受力性能，以应对震后的变形和振动，避免结构变形或失稳。
3.强度设计问题强度是指大跨度钢结构能够承受的最大荷载。
在大跨度钢结构的设计中，需确保其各部分的强度达到或超过所要求的标准，同时要细节化设计其各部分的承重构件。
4.结构体系的优化设计问题优化设计是任何一种设计都需要考虑的问题。
对于大跨度钢结构来说，优化设计符合其尽量减小结构材料的使用，同时提高其结构的整体强度和稳定性，进而降低工期、成本和风险等多个方面所带来的优势。
5.建造阶段的安全问题大跨度钢结构在建造时，需要考虑其安全性。
在钢结构的设计中，需谨慎考虑其各部分的承重、加固和抗震等性能。
大跨度钢结构的概念及应用
大跨度钢结构的概念及应用1. 大跨度钢结构的概念在现代建筑的世界里，大跨度钢结构就像一位闪亮的明星，吸引着所有人的目光。
简单来说，大跨度钢结构指的是那些跨越很大空间，而没有太多支撑柱子的建筑。
这种结构最常见于一些大型的体育馆、展览中心和机场等地方。
想象一下，站在一座宽敞的场馆里，头顶上没有任何障碍物，整片天空都在你眼前展开，那种感觉就像在广阔的草原上奔跑，真是美妙极了！钢材是这种结构的“灵魂”，它强度高、重量轻，能够轻松支撑起大跨度的空间。
就像你去健身房时，看到那些练得壮壮的兄弟们，他们的力量和韧性一样，钢材也是建筑界的“肌肉男”。
在设计这些结构时，工程师们就像是艺术家，把钢材的特性发挥到极致。
用钢材建造的建筑，不仅结实耐用，还可以创造出独特的外观。
比如，鸟巢的造型让人惊叹，它的设计灵感就来源于大自然，真是人类智慧的结晶。
2. 大跨度钢结构的优势2.1 空间利用率高说到大跨度钢结构的优势，首先不得不提的就是空间利用率。
这种结构就像是给你家腾出了一个大阳台，面积足够大，可以随便用。
想想你去参加一个音乐会，整个场地开阔，观众们都能清楚地看到舞台，声响也更宏亮，简直像置身于音响的海洋中。
对于商场、博物馆等场所，大跨度钢结构能让更多的人聚集在一起，创造出热闹的氛围。
2.2 设计灵活性强再说说设计的灵活性。
大跨度钢结构让建筑师们尽情发挥创意，不再局限于传统的四方框架。
他们可以设计出各种奇特的形状，比如波浪形、螺旋形，甚至是飞翔的鸟儿形状。
这种自由度就像是给了建筑师们一双翅膀，让他们在设计的天空中自由飞翔。
无论是想打造一座现代感十足的艺术中心，还是一座古典风格的剧院，大跨度钢结构都能满足各种需求。
3. 大跨度钢结构的应用实例3.1 体育场馆提到大跨度钢结构，体育场馆可是最典型的应用场景了。
比如，北京鸟巢，光是那宏伟的外观就让人惊叹不已。
它的结构设计不仅美观，而且极具功能性，能够容纳上万名观众，举办各种大型活动。
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复杂多变的中庭
5、大跨度结构的实现 截面控制与层高
柱网 9mx11m 9x9m 8.4mx8.4m 主梁 次梁 柱 底部900mm 底部800mm 底部700mm
500x800或 600x700
400x700 300x700
300x700或 250x750
250x600 250x600
5、大跨度结构的实现
复杂建筑空间的结构实现及净空保证
项目大空间及异型空间多，针对不同位置采用合理的结构形式及材料， 即保证了建筑的品质又最大程度的节省了工程造价。 同时，作为高端商业综合体，设备管线复杂，建筑净空要求高。为保证 建筑净空的最大化，对大跨度结构及夹层结构梁高进行了极限控制，其 中车库夹层局部为13m跨度，钢梁高度仅为350mm。
9x11m柱网主梁高度小于800mm，9x9m柱网主梁高度小于 700mm。 车库范围梁高500mm宽扁梁。
常见柱网的截面尺寸
ห้องสมุดไป่ตู้
车库夹层钢梁高350mm，板厚100mm（组合梁，厚钢板）。 大跨度混凝土梁按跨度的1/18~1/25酌情控制。 大跨度钢梁按跨度的1/25~1/35酌情控制。 张弦梁等索支结构矢高按1/12~1/20酌情控制。
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5、大跨度结构的实现 中庭钢结构
钢结构使用原则 1.当跨度超过20m，且采用混凝土梁无法形成连续梁时。 2.悬挑超过6m时。 3.造型怪异，混凝土梁不宜实现时。 4.冰场上空屋面。
5.中庭采光天窗。
5、大跨度结构的实现
中庭钢结构
5、大跨度结构的实现 设计难点：中庭开大洞
中庭大开洞因为建筑方案需要不 可避免，但是应该尽量避免周边地 带过窄的楼板。 设计上对连桥及周边狭窄区域给予 适当加强。
楼板大开洞的应力分析
5、大跨度结构的实现
设计难点：超长结构
超长处理方法： 1.伸缩缝间距：40m；
2.板面钢筋50%通长；
3.腰筋适当加强。 4.混凝土的配合比试验。 5.建议施工过程中结合跳仓法。 6.核心筒周边板配筋适当加强。
采用适当的设计方法可避免采用混凝土添加剂、 避免地下室设缝。超长结构不设缝每平米造价 增加约20元。