超大跨度空间钢结构设计的重点

来源：建筑设计 浏览：- 发布日期：2024-07-27 08:41:55

在建筑行业，钢结构凭借易于施工、性能优越等特点，为钢结构工程提供了诸多机遇。针对大跨度钢结构设计，其结构相对繁琐、工期长，这就增加了大跨度钢结构总体的设计难度。作为基层设计人员，为了确保大跨度钢结构在设计方面的科学性，使其符合未来的使用要求，除提高设计人员个人的设计能力外，也要持续对大跨度钢结构设计进行研究，推动钢结构工程走向更好的发展。下面广东建科设计浅谈一下超大跨度空间钢结构设计的重点：

1、变形设计

钢结构的重量较轻，对钢结构的钢架动力特征进行分析可以发现结构不够稳定且刚度较小，受力一旦超过结构承受的最大范围，钢结构就会发生弯曲、变形、移位、扭曲等情况，因此会严重影响到整个结构的稳定性，因此在其设计过程中应该重点关注其变形设计。设计期间需要确保设计方案能够满足弹性形变的要求，设计人员需要从整体上分析钢结构的系统构件，确保每一个构件的受力都符合标准，避免其超出杆件的承载力范围。针对杆件的设计可以通过施加预应力的方式来使其符合受力需要，确保材料使用上能够满足弹性形变的要求，同时预应力的施加也能够防止超大跨度空间钢结构出现破坏性的形变。

2、荷载设计

关于超大跨度空间钢结构的设计工作中，其荷载设计至关重要，首先是永久荷载的设计，主要就是屋面以及屋盖的质量，如果屋面上部有覆盖物以及其它设施也需要计算在内，比如管道和设备等。设计人员需要通过计算软件进行合成模拟，结合整个钢结构建筑的实际情况找出最佳的荷载计算量以及最大的荷载承受能力。

此外，还有一些活荷载需要进行针对性的设计，主要会因为超大跨度空间钢结构的系统机构存在差异，导致其所承担的活荷载也具有较大的差异。一是屋面活荷载，按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）第3.2.2条明确规定“当采用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向荷载的标准值（按水平投影面积计算）应取0.5KN/m2。”因此可以按照上述要求进行屋面荷载的设计，但是遇到较大幅度荷载的情况还应该结合实际情况选择合理的计算方法;二是屋面雪荷载的设计，按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第7.1.2条规定“对雪荷载敏感的结构，应采用100年重现期的雪压”。大跨度空间钢结构明显属于雪荷载敏感的结构，在设计中应该注意钢结构的形状、朝向等因素会对雪荷载的影响，由于雪会被屋顶热融化，一些曲面的屋面还会使得雪从屋顶滑落，因此钢结构屋面所承受的雪荷载是小于雪压重量的，同时雪荷载的分布也不均匀，在这种情况下进行雪荷载的设计还需要结合整个钢结构建筑的实际情况进行计算;三是屋面风荷载，超大跨度空间钢结构建筑一般体积较大，使得空气在流动中会受到一定的阻碍，这时候空气会在流动的时候产生一定的吸引力，包括动力和静力，其中稳定的风荷载一般估计为静力，其余被归结为动力部分，设计过程中主要就是采用静力学方法来计算得出平均风荷载;四是偶然荷载，主要指的是钢结构建筑在运行过程中受到的偶然的或者突发的荷载，比如地震的发生会对整个建筑产生较大的惯性作用力，一般建筑自身的重量越大，这种惯性作用力也会越大，因此还需要注意抗震的设计，设计人员可以通过网架结构的设计来提高钢结构的抗震性能，或者是做好柱间支撑的设计，科学计算钢结构厂房柱间支撑的合理数量、间距等，从而使得整个超大跨度空间钢结构保持良好的稳定性。