淺論大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用

欒蘭

摘 要：在建筑業(yè)高速發(fā)展的今天，建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展總能帶來建筑技術(shù)的提升。為了順應(yīng)社會各界對建筑物的要求，大跨度結(jié)構(gòu)越發(fā)在建筑上占據(jù)重要的地位。而大跨度結(jié)構(gòu)的不同的表現(xiàn)形式在建筑工程中有著不同的應(yīng)用。其中的大跨度鋼結(jié)構(gòu)更是有著極為廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大跨度空間結(jié)構(gòu)；大跨度鋼結(jié)構(gòu)；重荷載；結(jié)構(gòu)體系

前言

隨著國民經(jīng)濟的不斷完善和發(fā)展，我國建筑工程的數(shù)量也在不斷增加，但是這也為企業(yè)之間帶來了很大的競爭壓力。所以在施工中采取實用，經(jīng)濟，便捷，安全的結(jié)構(gòu)就尤為重要，作為橫向跨越60米以上空間的大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程中所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢，顯然成為了各個建筑公司設(shè)計的首選。

1 大跨度結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用形式

大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程中占據(jù)著重要的地位，不同的形式?jīng)Q定著不同的應(yīng)用結(jié)果。其中包括在古羅馬時期就開始使用的拱券結(jié)構(gòu)，既靈活又美觀；通常在工用和民用建筑上可見的桁架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；厚度薄且空間大的殼體結(jié)構(gòu)；新型的膜結(jié)構(gòu)等。而在建筑工程中應(yīng)用最廣的就是大跨度鋼結(jié)構(gòu)了。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

作為大跨度結(jié)構(gòu)的最常用最典型的代表，大跨度鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中有著廣泛的應(yīng)用，下面著重介紹它的應(yīng)用。

2.1 在高層建筑中的應(yīng)用

近幾十年來，在我國上海，北京，廣州，深圳等地，許多高樓拔地而起，還有很多超高層建筑。一些建筑物采用了大跨度鋼結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)框架與混凝土筒體相結(jié)合的混合結(jié)構(gòu)體系，有足夠的剛度和穩(wěn)定性。

2.2 網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用

網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)是由多條鋼筋桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。它有良好的空間受力，重量較輕，剛度卻很大，能夠減輕結(jié)構(gòu)的自重，提高結(jié)構(gòu)的承載力，節(jié)約鋼材的用量，同時還能很好的預(yù)防地震的發(fā)生。大部分應(yīng)用在我們隨處可見的體育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向的大柱型車間等建筑的屋蓋。

上海體育場的屋蓋結(jié)構(gòu)，采用鞍馬形懸挑鋼管空間結(jié)構(gòu)，長軸為288.4m，中間敞開式橢圓長軸為213m，64根懸挑主桁架的一端分別固定在32根鋼筋混凝土柱上，最大的跨度為73.5m，為世界同類型建筑中懸挑跨度最大的屋蓋結(jié)構(gòu)。

2.3 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)是一種輕便實用的大跨度結(jié)構(gòu)，在房屋建筑中，冷彎型鋼結(jié)構(gòu)可用作鋼架、桁架、梁、柱等主要承重構(gòu)件，也被用作屋面檁條、墻架、梁柱、龍骨、門窗、屋面板、墻面板、樓板等次要構(gòu)件和圍護結(jié)構(gòu)。它還可以作為承重結(jié)構(gòu)、圍護結(jié)構(gòu)、配件等在輕鋼房屋中也大量應(yīng)用。其中在門式鋼架輕型房屋大跨度鋼結(jié)構(gòu)在吊車起重量較小和無吊車的廠房，倉庫及需要較大空間的民用建筑中的應(yīng)用推廣，并在不斷的推廣創(chuàng)新。

2.4 輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

輕型鋼結(jié)構(gòu)主要從我國20世紀60年代開始進行較為系統(tǒng)的研究，薄壁型鋼結(jié)構(gòu)與由圓鋼和小角鋼組成的輕型鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在需要一定美觀要求和受環(huán)境約束的建筑結(jié)構(gòu)中。

主要的應(yīng)用包括在單元式構(gòu)建建筑體系中，建筑物采用柱、墻筋、梁、擱柵等單元構(gòu)件來裝配成輕型鋼結(jié)構(gòu)骨架，在進行對屋面的加鋪，裝好對應(yīng)的墻板和門窗。這樣使結(jié)構(gòu)組裝靈活，運輸也更加方便，能滿足不同建筑空間的需要。由薄壁型鋼龍骨組成的框架隔扇則可以利用與承重骨架結(jié)構(gòu)中；在盒子組合式建筑體系中，一般是工廠里會使用它，可以先組裝成一個房間大小的盒子骨架，等里外的裝修都完成了，各種家用工用設(shè)施都安置好了就可以把建筑直接運到施工現(xiàn)場，各個盒子吊裝好，作好節(jié)點的結(jié)構(gòu)和防水處理，接上管線即可使用，方便快捷。甚至有的結(jié)構(gòu)還可以折疊運輸，有的還可做成拖車式或集裝箱式活動房屋，便于搬運，到了現(xiàn)場在集中安裝就行，一旦使用結(jié)束，也方便拆裝，可供多次循環(huán)使用。

2.5 鋼與混凝土組合構(gòu)件的應(yīng)用

鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)可以充分利用鋼材的抗拉性和混凝土的耐壓性，使一個結(jié)構(gòu)能擁有多種用途，足夠合理和經(jīng)濟，在目前的橋梁和房屋建筑中已經(jīng)開始應(yīng)用。

在房屋建筑中應(yīng)用的鋼梁與鋼筋混凝土板組合結(jié)構(gòu)中，主要是利用壓板鋼板作為底模，再利用抗剪切技術(shù)，使混凝土板相連而使壓型結(jié)構(gòu)鋼板和混凝土板構(gòu)成整體工作的組合板。還可以應(yīng)用于地下建筑里，保證足夠的穩(wěn)定性且不影響地上建筑的使用。

3 大跨度結(jié)構(gòu)應(yīng)用中注意的概念設(shè)計

各國學者均認為概念設(shè)計在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中是最為重要卻又常常被設(shè)計者忽略的地方。對于概念設(shè)計的概念不同專家有不同的看法。日本川口衛(wèi)先生認為概念設(shè)計的目的是不僅要滿足結(jié)構(gòu)條件，還要追求安全、也要做到構(gòu)造適度、更要滿足最高水平的功能、經(jīng)濟和美學上的要求。德國施萊錫認為概念設(shè)計的對象主要是結(jié)構(gòu)和建筑物，經(jīng)濟和耐久性最為重要，此外還應(yīng)該保證人與自然的和諧關(guān)系，盡量采用方便的施工方式來減少對外界的干擾，降低能源的消耗，重視資源的循環(huán)利用和可再生能力。而加拿大施里瓦斯塔瓦則更加關(guān)注與藝術(shù)和工程科學的結(jié)合，認為創(chuàng)造意識足夠了，才能有更多新的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。

可見概念設(shè)計的重要作用。對于我國來說，基本上堅持先實用安全經(jīng)濟最后在追求美觀。安全是一切結(jié)構(gòu)的根本，安全不能保證，結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)問題，它不僅使這個建筑物毀于一旦，還可能會危及到人的生命安全。當然對于結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工中的失誤也有可能難以被人們及時發(fā)現(xiàn)，后果同樣不堪設(shè)想。因此安全問題要足夠重視。

4 應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題

在大跨度結(jié)構(gòu)使用上，首先應(yīng)該避免過度的大跨度。設(shè)計者總認為跨度越大越好，其實并不實用，它不夠經(jīng)濟，會大量消耗資源，大家也都不愿意呆在一個籠子里生活；其次，隨著科技的發(fā)展，新型的輕質(zhì)材料不僅可以減輕結(jié)構(gòu)的自身總量，還能更加安全和經(jīng)濟；再者，要采取簡潔的結(jié)構(gòu)布局，使傳遞力的路線變短，提高結(jié)構(gòu)效率，不會受到過多的限制，整個建筑簡潔明快；最后，盡量避免使用受彎桿件，多采用拉壓桿件。

近年來，雖然我國還沒有出現(xiàn)過大跨度結(jié)構(gòu)的嚴重事故，但是也發(fā)生了多起橋梁和多層樓房的坍塌事故，使人觸目驚心。再看看國外的大跨度結(jié)構(gòu)建筑，如美國哈特福德體育館，莫斯科水上樂園和巴黎戴高樂機場候機樓，在這些工程上發(fā)生的結(jié)構(gòu)坍塌足可引以為戒。

5 結(jié)束語

通過對大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程應(yīng)用中的具體形式和出現(xiàn)的問題的研究中，不難看出，大跨度結(jié)構(gòu)作為一種新型的實用性結(jié)構(gòu)已經(jīng)遍布在人們生活中的許多角落里，各式各樣風格建筑既經(jīng)濟又耐用，還符合大眾的審美觀念，將逐步占領(lǐng)建筑市場。但作為新發(fā)展起來的結(jié)構(gòu)，各方面可能還不夠完善，所以技術(shù)和創(chuàng)新應(yīng)同步發(fā)展，必須以安全為根本，再去追求視覺上的效果。只有應(yīng)用得當才能有更好地發(fā)展！

參考文獻

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