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大跨度空间结构的特点真不简单

近30年来,各种类型的大跨度空间钢结构在美国、日本、欧洲、澳大利亚等发达国家和地区发展很快,其跨度和规模越来越大,新材料和新技术的应用越来越广泛,结构形式越来越丰富。许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性或标志性的人文景观。纵观这些现代大跨度空间钢结构的设计和施工,其所呈现出的主要特点如下。

【1】结构形式日益多样化和复杂化

现代大跨度空间钢结构已经不局限于采用传统的单一结构形式,新的结构形式和各种组合结构形式不断涌现。水立方采用了基于泡沫理论的多面体空间刚架结构;鸟巢采用了复杂扭曲空间桁架结构;奥运会羽毛球馆则采用了世界跨度最大的弦支穹顶结构;广州国际会展中心采用了张弦桁架结构。

【2】结构跨度大、钢材等级高、钢板厚度厚

由于建筑功能的需要,现代空间钢结构跨度越来越大,短向跨度超百米已屡见不鲜,如国家体育场鸟巢跨度296m,国家游泳中心跨度177m,南京奥体中心体育场拱跨度360m等。以致国家超限专家审查委员会专门编制了大跨结构超限审查的规定。

这些大跨度空间钢结构采用了大量的高强度级别钢材,如Q390C、Q420C、Q460E等,且钢板厚度都很厚,有的甚至超过100mm。

【3】现代预应力技术的大量应用

预应力作为一项新技术,得到了充分应用,涌现了索穹顶、张拉整体结构和索膜结构等新型结构形式。奥运会羽毛球馆(北京工业大学体育馆)采用了世界跨度最大的弦支穹顶结构。国家体育馆采用了世界跨度最大的双向张弦梁结构。

【4】节点形式复杂多样

现代空间钢结构大多采用仿生态建筑,为了满足建筑造型,采用了各种各样的节点形式,如铸钢节点、锻钢节点、球铰节点等。

【5】构件数量和截面类型多,深化设计难度大

一般而言,这类大型工程都由几万个构件,甚至十多万个构件组成,并且这些构件的截面形式、尺寸和长度均不相同。这样给施工单位放样带来了极大的困难,并且对于有些弯扭构件,需要进行专门的试验和研究才能完成。

【6】构件加工难度大,加工精度要求高

这类工程都属于国家重点工程,工程质量要求高。只有提高构件加工精度,才能满足质量要求。并且大量焊缝要求一级焊缝,给施工带来了极大的难度。

【7】现场焊接工作量大,施工技术难度高

为了保证施工精度,这些工程都需要进行预拼装,并且现场焊接工作量特别大。由于结构新、跨度大,为了保证经济、安全,都必须采用先进的施工技术才能顺利完成。


作者:大跨度厂房
来源:简书
著作权归作者所有。


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