大跨钢结构一般应用于比较大型的场馆,工业厂房和公共建筑中,这些大型的建筑之所以采用大跨钢结构主要是受到了装配机械的大型尺寸或者是工艺过程的要求而决定的。所以大跨钢结构的设计要完全符合国家标准,在大跨度钢结构的设计当中,人们可根据大跨度钢结构的结构类型分为平面结构和空间结构。其中平面结构又分为梁式结构,框架结构和拱式结构。而空间结构又分为网架结构,网壳结构和悬索结构。下面将为大家详细介绍大跨度钢结构的设计原则。
第一,当大跨钢结构的跨度较大或者平面尺寸较大且支座水平约束作用较强时,大跨钢结构的温度作用不可忽视,对结构构件和支座设计都有较大影响。大跨度钢结构的设计应结合工程的平面形状、体型、跨度、支承情况、荷载大小、建筑功能综合分析确定,结构布置和支承形式应保证结构具有合理的传力途径和整体稳定性。平面结构应设置平面外的支撑体系。除考虑正常使用阶段的温度荷载外,建议根据工程的具体情况,必要时考虑施工过程的温度荷载,与相应的荷载进行组合;
第二,应根据大跨度钢结构的结构和节点形式、构件类型、荷载特点,并考虑上部大跨度钢结构与下部支承结构的相互影响,当大跨钢结构的屋面恒荷载较小时,风荷载影响较大,可能成为结构的控制荷载,应重视结构抗风分析;建立合理的计算模型,进行协同分析。
第三,地震区的大跨度钢结构,应按抗震规范考虑水平及竖向地震作用效应。应重视支座变形对结构承载力影响的分析,支座沉降会引起受弯为主的大跨钢结构的附加弯矩、会释放受压为主的大跨钢结构的水平推力、增大结构应力,对于大跨度钢结构楼盖,应按使用功能满足相应的舒适度要求。支座变形也会使预应力结构、张拉结构的预应力状态和结构形态发生改变。
第四,预应力结构的计算应包括初始预应力状态的确定及荷载状态的计算,应对施工过程复杂的大跨度钢结构或复杂的预应力大跨钢结构进行施工过程分析。初始预应力状态确定和荷载状态分析应考虑几何非线性影响。
第五,杆件截面的最小尺寸应根据结构的重要性、跨度、网格大小按计算确定,普通型钢不宜小于L50×3,钢管不宜小于 48×3。对大、中跨度的结构,钢管不宜小于 60×3.5。
第六,大跨度钢结构的支座和节点形式应同计算模型吻合。
第七,大跨度空间钢结构在各种荷载工况下应满足承载力和刚度要求。预应力大跨度钢结构应进行结构张拉形态分析,确定索或拉杆的预应力分布,并保证在各种工况下索力大于零。
第八,对以受压为主的拱形结构、单层网壳以及跨度较大的双层网壳应进行非线性稳定分析。
第九,单层网壳或者跨度较大的双层网壳、拱桁架的受力特征以受压为主,存在整体失稳的可能性。结构的稳定性甚至有可能成为结构设计的控制因素,因此应该对这类结构进行几何非线性稳定分析,重要的结构还应当考虑几何和材料双非线性对结构进行承载力分析。
大跨度钢结构的设计原则完全符合了大型建筑架构的需要,为大型建筑物提供了坚实的钢结构方案。