《钢结构》第八章 大跨度房屋结构
大跨度房屋钢结构设计
车辆工程技术132工程技术1 结构体系的描述上述的结构形式如果钢筋混凝土柱顶与H人字形铜梁刚接，仍可定性为门式刚架体系，参照门式刚架的受力特点进行计算和设计。
然而由于其柱顶与钢梁的结合上由两种完全不同的材料组成，其传力是否可靠，至关重要，钢梁为弹性材料，钢筋混凝土柱为弹塑性材料，钢筋混凝土柱顶混凝土节点区作为刚性节点，受力十分复杂，因此柱项节点的构造也较为复杂，这就给设计和施工造成了一定的难度，也增加了造价。
实际上该类节点要做到完全刚性节点，也难以做到，设计时仍应适当提高钢梁跨中的弯矩系数。
上述的结构形式，如果钢筋混凝土柱项与H人字形刚梁铰接，则不能定性为门式刚架体系，从其受力特点来分析，对H钢人字形钢梁应定性为两铰折线拱，应按照拱的受力特点进行计算和设计，拱脚提供的反力应能阻止拱的位移变形，在小跨度的情况下（一般为跨度18米及18米以下），拱脚提供的反力取决于钢筋混凝土柱的抗推力（侧位移刚度），在大跨度的情况下（一般为跨度18米以上），则应设置拉杆或在梁、柱间采用刚接节点。
对钢筋混凝土柱而言，应定性为跨变结构排架柱，按跨变排架进行受力分析和设计。
2 结构计算应考虑的问题对于上述的双铰折线拱H钢屋梁和跨变钢筋混凝土排架柱的结构体系，若未设置拉杆，其计算较为繁琐，如果未予以认真对待或认识不清，仅采用通常平面杆系计算软件电算了事，不管其跨度多大都一样，则是一种不负责任的做法，也给结构留下安全隐患。
实际上，目前通用的平面杆系计算软件是基于两个基本假设的基础上进行受力分析的，其一是平截面假设，即结构受力后杆件的截面保持不变，其二是杆件与杆件之间的夹角不变，即结构受力后梁，柱之间或折梁之间的夹角不变。
这种假设对门式刚架而言，是符合其计算简图的，但这种假设对本文所针对的结构则不适用，也不符合实际受力的计算简图，首先人字型钢梁由于拱脚推力较大（跨度越大，推力就越大），如果拱脚不设置拉杆或柱的抗推力（侧向刚度）不足，将产生较大水平位移，势必造成钢梁屋脊处夹角的改变，即杆件与杆件之间夹角的改变，不符合计算软件的基本假设，其次由于拱脚水平位移的加大，给钢筋混凝土柱增加了附加弯矩，即存在二阶效应问题，而软件计算又未考虑二阶效应，再者由于悬索效应，屋面钢梁内力将急剧增加，柱项的剪力也急剧增加．反过来又造成更不利的情况，这些都是目前计算软件没有考虑和解决的问题，因此电算的结果将产生较大的误差，直接用电算结果进行设计显然是不合理和错误的，势必留下安全隐患，要解决这个问题，首先应解决好计算问题。
大跨度建筑屋盖结构课件
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2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式
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3.从跨数分：
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构造
纵向柱距：６米 横向跨度：３米的倍数，如２４米、２７米 h/L:h减小将使推力增大， 三铰刚架： h＞L 两铰刚架： L稍大于h
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第四节 拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
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风雨操场
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室内采光效果
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农贸市场
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飞机库
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第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围
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第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱
按建筑外形分： 半圆拱和抛物 线拱
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拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关
均布荷载：二次抛物线
y
4f l2
x(l x)
矢高ｆ的影响：
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第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
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受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
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开封县温泉游泳馆
大跨度钢结构房屋标准
大跨度钢结构房屋标准
大跨度钢结构房屋是指跨度较大的钢结构建筑，其设计和建造需要遵循相关的标准和规范，以确保房屋的安全、稳定和耐久性。
以下是一些常见的大跨度钢结构房屋标准：
1. 建筑设计标准：大跨度钢结构房屋的设计应符合国家或地区的建筑设计规范和标准，如建筑结构荷载规范、钢结构设计规范等。
2. 材料标准：大跨度钢结构房屋所使用的钢材应符合国家或地区的相关材料标准，如钢材的化学成分、力学性能、焊接性能等。
3. 制造和安装标准：大跨度钢结构房屋的制造和安装应符合国家或地区的相关制造和安装标准，如钢结构工程施工质量验收规范、焊接工艺评定标准等。
4. 防火标准：大跨度钢结构房屋的防火设计应符合国家或地区的相关防火标准，如建筑设计防火规范、钢结构防火涂料应用技术规范等。
5. 防腐标准：大跨度钢结构房屋的防腐设计应符合国家或地区的相关防腐标准，如钢结构防腐蚀涂装技术规程、钢结构工程施工质量验收规范等。
8大跨度房屋结构
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房屋建筑钢结构设计
8.2.2.3 按网格组成分类
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➢ 两向正交正放网架：由两组分别与边界平行的平面桁 架互成90°交叉组成。同一方向的各平面桁架长度一 致
选用原则：在矩形建筑平面中，网架的弦杆垂直于及平行于 边界。
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房屋建筑钢结构设计
8.2.2.3 按网格组成分类
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房屋建筑钢结构设计
8.2.2.3 按网格组成分类
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❖ 星形四角锥网架：
➢ 将四角锥底面的四杆换为十字交叉杆,并加中竖杆形成。
➢ 上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆受压，内力等于节点 荷载。
➢ 一般用于中小跨度周边支承情况。
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房屋建筑钢结构设计
8.2.2.3 按网格组成分类
u L αEΔt1 2ξEAm0.038f
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房屋建筑钢结构设计
8.2.3.2 一般设计规定
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❖ 网架选型原则：
➢ 网架的选型应结合工程的平面形状、建筑要求、荷 载和跨度的大小、支承情况和造价等因素综合分析 确定。
➢ 按照《网架结构设计与施工规程》JGJ 7—91的划 分：大跨度为60m以上；中跨度为30—60m；小跨度 为30m以下。
水平斜撑杆
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水平斜撑杆
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周边支承网架水平斜撑布置方式之一
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房屋建筑钢结构设计
8.2.2.3 按网格组成分类
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两向正交斜放网架
➢ 两向正交斜放 短桁架对长桁架有嵌固作用，受力有 利角部产生拔力，常取无角部形式。
大跨度建筑标准
大跨度建筑标准
大跨度建筑的标准因材料和结构的差异而有所不同。
在混凝土结构中，大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑。
而在钢结
构中，跨度超过60m的结构被视为大跨度结构。
此外，大跨度空间结构的形体呈空间状，并同时具有三维受力特性，具有荷载传递路线最短，受力均匀等特点。
这种结构主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
在工业建筑中，大跨度结构则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业建筑师。
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。
第八章 钢结构
N f An
式中， N—荷载引起的轴心拉力或压力 An—净截面面积 f—钢材抗拉或抗压设计强度
二、轴心受力构件的刚度
轴心受力构件的刚度是以他的长细比来衡量的
l0 i
式中 构件最不利方向的长细比，一般为 两主轴方向长细比的较大值.x = lox/ ix，y = loy/ iy lo-----相应方向的构件计算长度 i -----相应方向的截面回转半径
低合金钢： Q×××质量等级（A～E）
如Q235-A· F、Q345-C
6. 钢材的选择
（1）结构或构件的重要性； （2）荷载的种类（静荷载或动荷载）； （3）连接方法（焊接或非焊接）；
（4）工作条件（温度，腐蚀等）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定：
承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷 含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。焊 接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷 弯试验的合格保证。需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有 常温或负温冲击韧性的合格保证。对需要验算疲劳的非焊接结 构的钢材应具有常温冲击韧性的合格保证。
压弯构件广泛的用于柱子，如工业建筑中的厂
房框架柱。它们不仅要承受上部结构传下来的 轴向压力，同时还受有弯矩和剪力。
二、结构用钢的种类 1. 化学成分
普通碳素钢 Q235 普通低合金钢 Q345、Q390、Q420
2. 炉种 平炉 氧气顶吹转炉 成本高，质量好（6小时100t左右） 成本低，质量也可（15分钟150t）
3. 脱氧程度 沸腾钢（F） 脱氧较差 镇静钢（Z） 脱氧充分 半镇静钢（b） 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间 特殊镇静钢（TZ）
大跨度房屋结构
大跨度房屋结构摘要：随着经济的发展，大跨度结构在公共建筑中的应用越来越广泛。
关键词：大跨度;实腹式框架;格构式框架Abstract: with the development of economy, big span structure in the public buildings used more widely.Keywords: big span; Solid-web framework; Of lattice frame大跨度房屋结构常用于公共建筑。
公共建筑如大会堂，影剧院，展览馆，音乐厅，体育馆，加盖体育场，市场，火车站，航空港等，受使用要求和建筑造型要求所制约，具有大的跨度。
它们是为了满足人类社会文化生活不断丰富的需求而产生的。
大跨度房屋结构也用于工业建筑。
特别是航空工业和造船工业中，更多地采用大跨度结构如飞机制造厂的总装配车间，飞机库，造船厂的船体结构车间等等。
这些建筑采用大跨度结构是受装配机器（如船舶，飞机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。
大跨度建筑物的用途，其使用条件以及对其建筑造型方面要求的差异性，决定了采用结构方案的多样性------梁式的，框架式的，拱式的，空间式的以及悬挂-悬索式的。
梁氏及框架式体系，较常用于矩形平面的大跨建筑无盖；拱式体系具有建筑造型方面的优点，跨度在80m和更大时，这种体系比较经济；呈网格或实腹薄壳及褶板，平板网架结构，穹顶或篷盖状的空间体系，用钢量最为经济，多用于圆形或矩形的房屋平面。
悬挂结构体系中主要承重构件是用高强材料制作的受拉索缆（钢绞线，高强钢丝束等），轻巧是它的最大优点。
这种结构体系制造和安装都比较简单。
大跨度屋盖主要具有矩形平面。
但是公共建筑如影剧院，音乐厅，体育馆，展览馆等，除了矩形平面，也可能具有圆形或椭圆形平面。
采用普通矩形以外的平面，使屋盖结构的构成复杂化，这不便于使用定型结构构件。
大跨建筑物一般不属于大量建设项目，其建筑及结构方案极具个性，当然，这也在一定程度上限制了结构的定型化及工业化。
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第八章 大跨度房屋结构
单层悬索体系
悬挂式屋盖常用的有：
双层悬索体系
金属薄壳—膜、鞍状 应力索网等
钢结构设计原理
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梁式的大跨结构
体系 框架结构 形式
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Designቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPrinciples of Steel Structure
第八章 大跨度房屋结构
网架结构的设计特点
一般设计规定 1、选型 2、网格尺寸和网架高度 3、网架结构体系的屋面 4、网架杆件 5、网架节点设计与构造要点
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第八章 大跨度房屋结构
平板式空间网架的形式
按结构组成分类 1、双层网架
2、三层网架
钢结构设计原理
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第八章 大跨度房屋结构
按支撑情况分类 1、周边支承网架 2、点支承网架
3、周边支承与点支承混合网架
4、三边支承或两边支承网架
钢结构设计原理