关键词：大跨度建筑；钢结构；设计
引言：钢结构具有重量轻、材料强度高、结构韧性和塑性好等优点，并且施工周期短、制造简便，因此被广泛应用于工业建筑和公共建筑中。但是，要促使大跨度钢结构的快速发展，就必须要加快空间结构相关标准的制定，强化钢结构企业的管理与资质认证，提高大跨度钢结构安装、制作和设计水平。
1、大跨度空间钢结构的特点
1.1节点形式更为复杂
在现阶段，大跨度空间钢结构的一个特点就是节点形式变得更加复杂。节点形式不但有铸钢节点，而且有球铰节点、锻钢节点等各种形式的节点。
1.2结构形式多样化和复杂化
大跨度空间钢结构发展初期，结构比较简单，但经济社会的不断发展对大跨度空间钢结构提出了新的要求。大跨度空间钢结构变得更加复杂，新的组合、形式不断出现，使得大跨度空间钢结构的发展更加活跃。鸟巢体育馆采用的结构是扭曲空间析架结构，这种结构较为复杂，从另一个侧面反映了大跨度空间钢结构的发展状态，它的形式和结构趋于复杂。
1.3构件加工的难度加大，加工精度的要求提高
国家级或城市的标志性建筑这些重大工程对精度要求一般较高，它不仅要求精度较高的构件，还要求十分严格的焊接技术，这在某种程度上使得大跨度空间结构的施工对质量提出了更加严格的控制。
1.4钢材等级变高，钢板厚度加厚，结构跨度变大
现代大型建筑规模和跨度变得越来越大，从几十米跨度到上百米甚至几百米的跨度，发展异常迅猛。此外，钢材的等级也在不断增加，钢板的厚度加厚，据相关数据的统计，某些建筑采用的钢板厚度超过了120mm，而且还有不断增加的趋势。
1.5构件数量、截面类型多，设计难度变大
现代房屋的构件数量不断增加，从几百个、上千个到现在的几万个。这些构件的横截面积并不完全相同，在尺寸和长度上有所差异，给房屋的施工带来不便。
1.6大量应用现代预应力技术
预应力技术有助于提高构件的刚度，使其更加持久、耐用，这一技术在弦支弯顶结构有所应用。以北京工业大学体育馆为例，它是奥运会的羽毛球馆，采用的就是应用了预应力技术的弦支弯顶结构。
1.7加大现场焊接工作量和施工技术难度
采用大跨度空间钢结构构件数量的建筑工程在不断增加，这些工程提高了对精度的要求，这也使得焊接工作的工作量增加，施工难度加大，要采用先进的管理、技术，才能保证施工的质量。
2、建筑结构比较分析
对于新型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、曲率平缓，可有效利用空间；厚度薄、自重轻，节省材料；形式多样，可适合于各种形状的平面组合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对混凝土结构来说，其根本不适合用于大跨结构中，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，所配置的钢筋量必然增大，显然这不适合用于大跨度结构中。而对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布置，无主次梁之分，四周承重墙支撑或角柱支撑，可以解决一些大跨度空间的设计要求，因此适用于柱网间距或房间平面面积较大时，多用于门厅、会议厅，但是把井式楼盖应用于大跨度空间结构中，必然会使造价较高。显然，对于大跨度结构来说，采用钢结构明显优于混凝土结构等，而且随着跨度的不断增大，这种优势尤为突出。尤其是对于柔性屋盖体系来说，混凝土和钢-混凝土组合屋盖暂不适用，而钢结构则具有明显优势。
3、大跨度钢结构的设计方法及要点
3.1计算模型的选取
由于钢结构的计算模型具有较高的精确度，所以在设计中不能对计算模型随意地进行简化，要尽量建立与实际情况相符合的整体的分析模型。在设计中还要充分发挥次构件的作用，秉承安全性、经济性的设计宗旨，有效节约建筑材料，降低工程造价。另外，要想获得最佳设计结果，还就要树立优化设计的意识。
3.2节点构造设计
由于钢结构构件之间的构造和连接复杂多变，所以设计人员要节点构造问题引起充分的重视。节点构造形式必须要根据构件截面形式、构件连接方法、建筑要求以及受力情况来确定，在满足相关条件后，还必须要进行设计计算。
3.3稳定设计
与钢筋混凝土结构所不同的是，在钢结构设计的全过程中都必须注重稳定设计。稳定设计考虑的内容主要有：整体结构、构件整体、构件局部的稳定设计。
3.4刚度控制
多数钢结构的构件截面是由整体刚度条件所决定的，而非稳定条件和强度条件所决定的，在薄壁构件组成的大跨度钢结构中体现尤为突出。因此，在结构设计过程中，设计者必须要重视结构整体分析，严格控制结构的整体刚度，以求获得最佳设计效果。
3.5验算疲劳强度
在设计需要长期地、频繁地承受反复荷载作用的结构（如吊车梁）时，设计者必须要对结构疲劳问题加以考虑，在连续的反复荷载作用下，会使得钢材的微观裂纹不断扩大直到最终断裂，造成钢材的疲劳断裂。为了防止疲劳断裂的发生，就需要在设计过程中验算可能发生疲劳断裂的连接处及构件的疲劳强度。
3.6结构布置
结构的布置过程中，必须确保屋盖结构分布的均衡和其下部支承结构刚度和质量的均衡分布，从而保证结构传力的明确性及其整体性。地震作用力要由屋盖通过支座向下进行传递，屋盖、支承和下部结构要均匀对称地布置，使用空间传力体系，避免形成突变或局部削弱的薄弱部位，从而保证屋盖的整体性，对屋面系统自重进行严格控制，宜使用轻型的屋面系统。
3.7设置防震缝
为了增强建筑抗震效果，在大跨度钢结构中设置防震缝是非常必要而有效的。规范依据框架-抗震墙结构和下部支承结构的最小宽度，综合确定了防震缝的宽度不得<15mm。而在实际的建筑中，该规范中的规定还可能不足，因此建议设计者按照设防烈度下，两侧的独立结构在交界线上的相对位移的最大值来进行确定。规则的结构，其防震缝宽度可近似估计为，多遇地震情况下的最大的相对变形值的三倍。
结束语
社会的发展促进了建筑行业的进步，随之而来的是大跨度结构的应用和设计逐渐被推广。在大跨度钢结构的设计中，人们的需求逐渐促进了结构向着新的方向发展，开始具备不同的意义和内涵。在进行大跨度结构设计的时候，首先要对当前的结构发展核心加以了解，对于国外的先进理念加以借鉴，不断的充实自身思路和设计，最终实现大跨度钢结构在质量和形式上都得到创新。
参考文献
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[2]王冰兄.大跨度房屋钢结构设计浅析[J].科技创新导报，2012
[3]李林.纪鹏.王尧.大跨度建设下的钢结构设计研究[J].中国新技术新产品，2014
论文作者:林文斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/14
标签：钢结构论文; 结构论文; 大跨度论文; 构件论文; 节点论文; 跨度论文; 形式论文; 《建筑学研究前沿》2018年第3期论文;