淺論大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用

欒蘭

摘 要：在建筑業(yè)高速發(fā)展的今天，建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展總能帶來(lái)建筑技術(shù)的提升。為了順應(yīng)社會(huì)各界對(duì)建筑物的要求，大跨度結(jié)構(gòu)越發(fā)在建筑上占據(jù)重要的地位。而大跨度結(jié)構(gòu)的不同的表現(xiàn)形式在建筑工程中有著不同的應(yīng)用。其中的大跨度鋼結(jié)構(gòu)更是有著極為廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大跨度空間結(jié)構(gòu)；大跨度鋼結(jié)構(gòu)；重荷載；結(jié)構(gòu)體系

前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷完善和發(fā)展，我國(guó)建筑工程的數(shù)量也在不斷增加，但是這也為企業(yè)之間帶來(lái)了很大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。所以在施工中采取實(shí)用，經(jīng)濟(jì)，便捷，安全的結(jié)構(gòu)就尤為重要，作為橫向跨越60米以上空間的大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程中所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，顯然成為了各個(gè)建筑公司設(shè)計(jì)的首選。

1 大跨度結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用形式

大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程中占據(jù)著重要的地位，不同的形式?jīng)Q定著不同的應(yīng)用結(jié)果。其中包括在古羅馬時(shí)期就開(kāi)始使用的拱券結(jié)構(gòu)，既靈活又美觀；通常在工用和民用建筑上可見(jiàn)的桁架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；厚度薄且空間大的殼體結(jié)構(gòu)；新型的膜結(jié)構(gòu)等。而在建筑工程中應(yīng)用最廣的就是大跨度鋼結(jié)構(gòu)了。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

作為大跨度結(jié)構(gòu)的最常用最典型的代表，大跨度鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中有著廣泛的應(yīng)用，下面著重介紹它的應(yīng)用。

2.1 在高層建筑中的應(yīng)用

近幾十年來(lái)，在我國(guó)上海，北京，廣州，深圳等地，許多高樓拔地而起，還有很多超高層建筑。一些建筑物采用了大跨度鋼結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)框架與混凝土筒體相結(jié)合的混合結(jié)構(gòu)體系，有足夠的剛度和穩(wěn)定性。

2.2 網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用

網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)是由多條鋼筋桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過(guò)節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。它有良好的空間受力，重量較輕，剛度卻很大，能夠減輕結(jié)構(gòu)的自重，提高結(jié)構(gòu)的承載力，節(jié)約鋼材的用量，同時(shí)還能很好的預(yù)防地震的發(fā)生。大部分應(yīng)用在我們隨處可見(jiàn)的體育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場(chǎng)看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫(kù)、雙向的大柱型車間等建筑的屋蓋。

上海體育場(chǎng)的屋蓋結(jié)構(gòu)，采用鞍馬形懸挑鋼管空間結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)軸為288.4m，中間敞開(kāi)式橢圓長(zhǎng)軸為213m，64根懸挑主桁架的一端分別固定在32根鋼筋混凝土柱上，最大的跨度為73.5m，為世界同類型建筑中懸挑跨度最大的屋蓋結(jié)構(gòu)。

2.3 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)是一種輕便實(shí)用的大跨度結(jié)構(gòu)，在房屋建筑中，冷彎型鋼結(jié)構(gòu)可用作鋼架、桁架、梁、柱等主要承重構(gòu)件，也被用作屋面檁條、墻架、梁柱、龍骨、門窗、屋面板、墻面板、樓板等次要構(gòu)件和圍護(hù)結(jié)構(gòu)。它還可以作為承重結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、配件等在輕鋼房屋中也大量應(yīng)用。其中在門式鋼架輕型房屋大跨度鋼結(jié)構(gòu)在吊車起重量較小和無(wú)吊車的廠房，倉(cāng)庫(kù)及需要較大空間的民用建筑中的應(yīng)用推廣，并在不斷的推廣創(chuàng)新。

2.4 輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

輕型鋼結(jié)構(gòu)主要從我國(guó)20世紀(jì)60年代開(kāi)始進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究，薄壁型鋼結(jié)構(gòu)與由圓鋼和小角鋼組成的輕型鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在需要一定美觀要求和受環(huán)境約束的建筑結(jié)構(gòu)中。

主要的應(yīng)用包括在單元式構(gòu)建建筑體系中，建筑物采用柱、墻筋、梁、擱柵等單元構(gòu)件來(lái)裝配成輕型鋼結(jié)構(gòu)骨架，在進(jìn)行對(duì)屋面的加鋪，裝好對(duì)應(yīng)的墻板和門窗。這樣使結(jié)構(gòu)組裝靈活，運(yùn)輸也更加方便，能滿足不同建筑空間的需要。由薄壁型鋼龍骨組成的框架隔扇則可以利用與承重骨架結(jié)構(gòu)中；在盒子組合式建筑體系中，一般是工廠里會(huì)使用它，可以先組裝成一個(gè)房間大小的盒子骨架，等里外的裝修都完成了，各種家用工用設(shè)施都安置好了就可以把建筑直接運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，各個(gè)盒子吊裝好，作好節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和防水處理，接上管線即可使用，方便快捷。甚至有的結(jié)構(gòu)還可以折疊運(yùn)輸，有的還可做成拖車式或集裝箱式活動(dòng)房屋，便于搬運(yùn)，到了現(xiàn)場(chǎng)在集中安裝就行，一旦使用結(jié)束，也方便拆裝，可供多次循環(huán)使用。

2.5 鋼與混凝土組合構(gòu)件的應(yīng)用

鋼與混凝土的組合結(jié)構(gòu)可以充分利用鋼材的抗拉性和混凝土的耐壓性，使一個(gè)結(jié)構(gòu)能擁有多種用途，足夠合理和經(jīng)濟(jì)，在目前的橋梁和房屋建筑中已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用。

在房屋建筑中應(yīng)用的鋼梁與鋼筋混凝土板組合結(jié)構(gòu)中，主要是利用壓板鋼板作為底模，再利用抗剪切技術(shù)，使混凝土板相連而使壓型結(jié)構(gòu)鋼板和混凝土板構(gòu)成整體工作的組合板。還可以應(yīng)用于地下建筑里，保證足夠的穩(wěn)定性且不影響地上建筑的使用。

3 大跨度結(jié)構(gòu)應(yīng)用中注意的概念設(shè)計(jì)

各國(guó)學(xué)者均認(rèn)為概念設(shè)計(jì)在整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是最為重要卻又常常被設(shè)計(jì)者忽略的地方。對(duì)于概念設(shè)計(jì)的概念不同專家有不同的看法。日本川口衛(wèi)先生認(rèn)為概念設(shè)計(jì)的目的是不僅要滿足結(jié)構(gòu)條件，還要追求安全、也要做到構(gòu)造適度、更要滿足最高水平的功能、經(jīng)濟(jì)和美學(xué)上的要求。德國(guó)施萊錫認(rèn)為概念設(shè)計(jì)的對(duì)象主要是結(jié)構(gòu)和建筑物，經(jīng)濟(jì)和耐久性最為重要，此外還應(yīng)該保證人與自然的和諧關(guān)系，盡量采用方便的施工方式來(lái)減少對(duì)外界的干擾，降低能源的消耗，重視資源的循環(huán)利用和可再生能力。而加拿大施里瓦斯塔瓦則更加關(guān)注與藝術(shù)和工程科學(xué)的結(jié)合，認(rèn)為創(chuàng)造意識(shí)足夠了，才能有更多新的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。

可見(jiàn)概念設(shè)計(jì)的重要作用。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，基本上堅(jiān)持先實(shí)用安全經(jīng)濟(jì)最后在追求美觀。安全是一切結(jié)構(gòu)的根本，安全不能保證，結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，它不僅使這個(gè)建筑物毀于一旦，還可能會(huì)危及到人的生命安全。當(dāng)然對(duì)于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工中的失誤也有可能難以被人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)，后果同樣不堪設(shè)想。因此安全問(wèn)題要足夠重視。

4 應(yīng)用中應(yīng)該注意的問(wèn)題

在大跨度結(jié)構(gòu)使用上，首先應(yīng)該避免過(guò)度的大跨度。設(shè)計(jì)者總認(rèn)為跨度越大越好，其實(shí)并不實(shí)用，它不夠經(jīng)濟(jì)，會(huì)大量消耗資源，大家也都不愿意呆在一個(gè)籠子里生活；其次，隨著科技的發(fā)展，新型的輕質(zhì)材料不僅可以減輕結(jié)構(gòu)的自身總量，還能更加安全和經(jīng)濟(jì)；再者，要采取簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)布局，使傳遞力的路線變短，提高結(jié)構(gòu)效率，不會(huì)受到過(guò)多的限制，整個(gè)建筑簡(jiǎn)潔明快；最后，盡量避免使用受彎桿件，多采用拉壓桿件。

近年來(lái)，雖然我國(guó)還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)大跨度結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重事故，但是也發(fā)生了多起橋梁和多層樓房的坍塌事故，使人觸目驚心。再看看國(guó)外的大跨度結(jié)構(gòu)建筑，如美國(guó)哈特福德體育館，莫斯科水上樂(lè)園和巴黎戴高樂(lè)機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓，在這些工程上發(fā)生的結(jié)構(gòu)坍塌足可引以為戒。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)在建筑工程應(yīng)用中的具體形式和出現(xiàn)的問(wèn)題的研究中，不難看出，大跨度結(jié)構(gòu)作為一種新型的實(shí)用性結(jié)構(gòu)已經(jīng)遍布在人們生活中的許多角落里，各式各樣風(fēng)格建筑既經(jīng)濟(jì)又耐用，還符合大眾的審美觀念，將逐步占領(lǐng)建筑市場(chǎng)。但作為新發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)，各方面可能還不夠完善，所以技術(shù)和創(chuàng)新應(yīng)同步發(fā)展，必須以安全為根本，再去追求視覺(jué)上的效果。只有應(yīng)用得當(dāng)才能有更好地發(fā)展！

參考文獻(xiàn)

[1]建筑施工扣件式鋼管模板支架技術(shù)規(guī)程[R].DB33/1035-2010.

[2]孫梓鑫.建筑工程框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)的分析[J].木工程施工技術(shù)，2012.12.

[3]鄭玉龍.抗震混凝土框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用[J].建筑科技信息，2012.3.