隨著科技的發(fā)展，建筑工程也在不斷發(fā)展中，建筑結(jié)構(gòu)也越來越多樣化了。根據(jù)不同的建筑需求設(shè)計的結(jié)構(gòu)也不相同。本文是一篇建筑雜志征稿范文，主要論述了大跨度公共建筑屋面鋼結(jié)構(gòu)選型與設(shè)計。
　　摘 要：建筑結(jié)構(gòu)通常都會有一個跨度，有的建筑跨度小，有的建筑跨度大，從建筑學(xué)上講，如果建筑的跨度大于30m，那么就可以將其稱為大跨度建筑。大跨度建筑一般出現(xiàn)公共建筑中，例如電影院、廣場以及體育場等。本篇文章以具體的工程為例分析了大跨度建筑的屋面鋼結(jié)構(gòu)選型以及設(shè)計，希望為大家?guī)�來參考�?/p>

　　關(guān)鍵詞：大跨度,公共建筑,屋面鋼,選型,設(shè)計

　　現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的類型較為多樣，這也跟人們對建筑的要求有關(guān)，因為建筑結(jié)構(gòu)的類型逐漸在變化，所以建筑從設(shè)計的時候開始就有了諸多條件，而且在建筑施工中，施工的過程不僅要滿足全部的條件，還要保證施工的質(zhì)量。因此現(xiàn)代建筑的設(shè)計以及選型就比以往的復(fù)雜的多，因此要對其更重視。

　　1 實例分析

　　某航空機場的站樓造型設(shè)計要求創(chuàng)新、獨特，分為主樓、南北兩側(cè)過街樓、南側(cè)兩個指廊及連接樓、北連接樓四部分;站坪機位數(shù)28個，航空業(yè)務(wù)量預(yù)測為設(shè)計目標(biāo)2019年滿足年旅客吞吐量三千萬人次，高峰時刻可以得到國際航空運輸協(xié)會認(rèn)可的C級服務(wù)水準(zhǔn)。

　　2 大跨度公共建筑的選型

　　2.1 美觀性

　　大跨度建筑可以從建筑的外形上看出特點，在國外的很多國家都有這類的建筑，例如古羅馬的萬神廟。萬神廟是古羅馬中一個重要的建筑，建筑結(jié)構(gòu)的類型就是大跨度�？墒怯捎诩夹g(shù)以及條件的限制，其結(jié)構(gòu)類型只能表現(xiàn)在內(nèi)部，人們從建筑的外部看不出什么特點。盡管如此，在當(dāng)時的社會，人們就知道了，大跨度建筑結(jié)構(gòu)不僅僅是內(nèi)部的一個結(jié)構(gòu)，可以與建筑的外部完美的結(jié)合。而且在體積龐大的建筑面前，人們會對建筑有畏懼感，從而感到自己的卑微。但是給人震撼感受的建筑又都是人類自己創(chuàng)造的，因此在對建筑敬畏的同時也感嘆自己的偉大。

　　2.2 耐久性

　　人們對于多樣性的建筑會提出諸多要求，但是有兩個要求是不會改變的，一個是建筑的實用性;另外一個建筑的耐用性，而且這兩個要求也使人們對于建筑提出的最基本要求，無論是什么類型的建筑都離不開這兩點。尤其是對建筑的耐用性，要求是非常嚴(yán)格的。而這些要求集中的表現(xiàn)在建筑的造型以及抵御能力上。第一，在設(shè)計建筑造型的時候，要堅持合理性的原則，而且建筑的造型中，絕對不能有無用的結(jié)構(gòu)。建筑的使用以及與建筑的空間有關(guān)，很多的人認(rèn)為，建筑的空間大，才能讓建筑發(fā)揮使用性，其實不然，就算是建筑的空間很小，設(shè)計師可以讓建筑在較小的空間內(nèi)發(fā)揮較大的作用。因為我們的土地緊張，因此建設(shè)出來的建筑物空間都不是很大，因此在設(shè)計的時候，就要處理好兩者的關(guān)系。這樣才可以讓建筑有實用性，還能保證建筑的耐用性。建筑要有抵抗不利因素的能力，例如臺風(fēng)、地震、暴雨等，絕對不可以再有任何不良因素的時候，出現(xiàn)坍塌后者是晃動等情況。

　　2.3 實用性

　　屋面鋼結(jié)構(gòu)的重量是由結(jié)構(gòu)的特性以及材料決定的，現(xiàn)在使用的基本都是新型的技術(shù)，因此結(jié)構(gòu)的重量輕，而且結(jié)構(gòu)有加強的實用性。從結(jié)構(gòu)的外觀上看，膜結(jié)構(gòu)的外觀是所有結(jié)構(gòu)中最輕便的一種，如果建筑使用了膜結(jié)構(gòu)，那么整體的建筑都會有飛翔的感覺，會讓人有很強的視覺感覺。而旋梭結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在建筑的梁上次數(shù)多，所以會讓人有飄逸的感覺。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相對古板，給人一種沉悶的感覺，但是這幾種結(jié)構(gòu)的材料都是鋼結(jié)構(gòu)。為了能夠在施工中方便，使用的鋼結(jié)構(gòu)重量要小。

　　2.4 合理性

　　大跨度結(jié)構(gòu)的建筑在建筑市場很多見，而且這種材料是由多種材料組成的，并且在使用的時候，優(yōu)勢較為明顯，最明顯的優(yōu)勢就是結(jié)構(gòu)的合理性，這樣才能讓建筑在使用中能夠發(fā)揮積極的作用�，F(xiàn)在不僅僅是建筑材料在完善，而且建筑有關(guān)的理論也在更加，而結(jié)構(gòu)的類型也在多變。人們在建設(shè)建筑的時候，追求的是用最少的材料實現(xiàn)最佳的效果。因此在對建筑設(shè)計的時候，要注意建筑的結(jié)構(gòu)的選擇，同時也要考慮材料的應(yīng)用。要保證建筑能夠合理受力。如果在設(shè)計中建筑結(jié)構(gòu)的外形比較復(fù)雜，那么就要要求內(nèi)部的能夠簡單受力。

　　3 屋面的選型

　　3.1 屋面鋼結(jié)構(gòu)的重量相對很輕，而且鋼材料要有極高的強度以滿足施工的要求。盡管從材料的容量上看，鋼材僅僅是鋼筋混凝土的3倍，但是其強度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過混凝土。如果兩個建筑的承載力相同，那么輕的鋼結(jié)構(gòu)，更適合大跨度施工，一般這類輕的鋼結(jié)構(gòu)重量僅僅是混凝土重量30%。

　　3.2 鋼管桁架剛度大，幾何特性好。鋼管桁架的管壁較薄，但截面回轉(zhuǎn)半徑很大，故抗壓和抗拉性能好。

　　3.3 有良好的外形，鋼管桁架的外形很漂亮而且非常輕，如果建筑對于視覺有較高的要求，那么可以使用鋼管桁架。同時因為鋼管桁架的重量輕，因此能夠滿足建筑對內(nèi)部空間的要求。

　　另外，根據(jù)建筑的布置及要求，結(jié)合結(jié)構(gòu)的合理性，主樓屋面結(jié)構(gòu)支承體系采用鋼管混凝土柱+樹形支承鋼柱系統(tǒng)。主樓頂層出發(fā)大廳的鋼管混凝土框架柱網(wǎng)沿航站樓縱橫向均為36m的柱距，柱頂?shù)乃母鶚湫沃С袖撝�再�?6m的鋼管混凝土柱網(wǎng)轉(zhuǎn)換成為中部18m的網(wǎng)格，樹形支承柱頂支承雙向倒三角形空間鋼管桁架系統(tǒng)(即桁架支點雙向間距為18m)。

　　4 鋼結(jié)構(gòu)計算

　　本工程結(jié)構(gòu)采用同濟(jì)大學(xué)《空間鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)CAD軟件3D3S》與MIDAS/GEN兩套程序同時進(jìn)行整體計算(建模和內(nèi)力計算與分析)，并對兩個軟件產(chǎn)生的計算結(jié)果進(jìn)行綜合對比與判斷。本工程荷載及主要參數(shù)取值：結(jié)構(gòu)計算的荷載由恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載組成，同時考慮了溫度效應(yīng)和地震作用。

　　(1)恒荷載。除鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重由程序自動計算外，屋面恒荷載取1.0kN/m2(主檁條以上的恒荷載)。

　　(2)活荷載。屋面的活荷載取0.5kN/m2。

　　(3)溫度效應(yīng)。由于本工程屬于大跨鋼結(jié)構(gòu)，溫差的取值按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第210.2條注，取溫差Δt=±15℃。

　　(4)地震作用。按8度、Ⅱ類場地計算。除考慮水平地震作用外，還應(yīng)考慮豎向地震作用。

　　(5)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：1.1。本工程鋼材選用Q345B無縫鋼管，經(jīng)計算，管徑規(guī)格最小Φ146×6、最大Φ273×16、理論用鋼量約為63kg/m2，比一般鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能更為優(yōu)異。在各種荷載組合作用下，最大撓度處為桁架懸挑端頭處，撓度值為60mm(約1/383)，故在制作及加工中考慮了起拱50mm，滿足了規(guī)范要求。通過本工程的實踐，可以看出：采用鋼管樹形柱+空間鋼管桁架系統(tǒng)，可以實現(xiàn)大跨度、滿足建筑及使用要求，且整體性好，用鋼量小。

　　結(jié)束語

　　大跨度結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計是一個系統(tǒng)性非常強，同時復(fù)雜性也非常強的問題，在建筑工程的設(shè)計和建設(shè)中，這種結(jié)構(gòu)通常在造型上都是比較特別的，而在功能上是比較復(fù)雜的，所以在設(shè)計中必須要采取有效的措施對其予以合理的設(shè)計，只有這樣，才能體現(xiàn)出更好的設(shè)計效果，從而推動該結(jié)構(gòu)形式的廣泛應(yīng)用。

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　　優(yōu)秀建筑雜志推薦《河北建筑工程學(xué)院學(xué)報》(季刊)創(chuàng)刊于1984年，是河北建筑工程學(xué)院主辦的以建筑工程技術(shù)為主的綜合性學(xué)術(shù)期刊(季刊，國內(nèi)外公開發(fā)行)。本刊以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個代表”的重要思想為指導(dǎo)，繁榮科技文化，培養(yǎng)科技人才，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，為社會主義建設(shè)服務(wù)，為學(xué)校教學(xué)與科研服務(wù)。

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