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空间钢结构设计技术难点解析

  现在随着社会的发展进步,大家对建筑的要求不单单满足于标准的尺寸样式,很多建筑都追求建筑美观,要求建筑钢结构设计要求也越来越严格,因为空间造型钢结构设计也越来越多。

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  大跨空间结构特征研究

  在美国、日本、欧洲、澳大利亚等发达国家和地区,大跨空间钢结构发展迅速,其跨度和规模不断扩大,新材料、新技术的应用日益广泛,结构形式也日益丰富。很多雄伟、独具特色的大跨度建筑,都成了地方标志或标志性人文景观。许多场馆都令人印象深刻,例如2000年悉尼奥运会、2002年韩日世界杯、2004年雅典奥运会和2006年德国世界杯。

  虽然我国原有基础大跨空间钢结构体系较为薄弱,但随着国家经济实力的增强和社会发展需求,近十多年也得到了快速发展。尤其是2008奥运会场馆的建设,为中国大跨空间钢结构的发展提供了契机,为中国建筑结构技术提供了展示机会,涌现了一大批新结构、新工艺、新工艺的建筑,也给建设单位带来了巨大的机遇和挑战。

  伴随着国家游泳中心水立方、奥运主体育馆鸟巢等体育场馆的相继建成,它所展示的磅礴气势让人叹为观止,充分展示了中国人的智慧和智慧。综观现代大跨度空间钢结构的设计与施工,表现出以下几个主要特点。

  *结构形式日益多样和复杂。

  当代大跨空间钢结构已不再局限于传统的单一结构,新的结构形式和各种组合结构形式不断出现。以泡沫理论为基础,水立方采用多面体刚架结构,鸟巢采用复杂的扭曲空间桁架结构;奥运羽毛球馆采用了世界上最大跨度的弦支拱结构;广州国际会展中心采用了张弦桁架结构。

  结构跨度大,钢级高,钢板厚厚。

  现代空间钢结构由于建筑功能的需要,跨度越来越大,短向跨过百米的现象时有发生,例如,国家体育馆鸟巢跨度为296米、国家游泳中心跨度177米、广州国际会议展览中心1266米,南京奥体中心体育场拱形跨度360米。全国超限专家审查委员会专门制定了大型跨结构超限审查条款。

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  将Q390C,Q420C,Q420C,Q460E等大型空间钢结构在大跨空间钢结构中被广泛应用,有些厚度甚至超过100mm

  ·大量采用了现代预应力技术。

  随着预应力技术的广泛应用,索穹顶、张拉体、索膜等新型结构形式不断涌现。奥运羽球馆(北京工业大学体育馆)采用了世界上最大跨度的弦支圆顶。国家体育馆采用世界上最大跨度双向张弦梁结构。

  结点形式复杂多样。

  近代空间钢结构大多采用仿生生态建筑,为适应建筑形态,采用铸钢节点、锻钢节点、球铰节点等多种节点形式。

  部件数目多,截面形式多,深化设计难度大。

  一般来讲,此类大型工程是由成千上万个甚至十几个构件所组成,而且这些构件的截面形式、大小、长度都不一样。因此,对施工单位放样造成很大困难,而且对一些弯扭构件,需要进行专门的试验和研究。

  零件的加工难度大,对加工精度的要求也高。

  这些工程均属国家重点工程,对工程质量要求很高。要达到质量要求,必须提高构件的加工精度。而且大量的焊接需要一级焊接,给施工带来很大的困难。

  焊接量大,施工技术难度大。

  为确保施工精度,这类工程均需预装配,且现场焊接工作量较大。因其结构新、跨度大,为确保经济性、安全性,均需采用先进的施工工艺,才能顺利完成。

  施工技术是大空间钢结构建造的关键,合理的施工方案及科学的施工过程分析是保证结构安全、经济的关键。大型空间钢结构施工,已突破传统意义上的施工方法,向多学科、综合、高科技领域迈进,给传统施工技术带来了前所未有的困难与挑战。所以需要大量的科研、设计、施工单位共同研究、开发,创造更多更科学的施工技术,以适应不断发展的需求。

  因此,空间钢结构质量问题取决于施工质量和空间钢结构设计人员技术能力。


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