浅析现代大跨度钢结构设计要点

   摘要: 随着经济的发展，大跨钢结构被广泛应用于机场、体育馆等大型结构中。本文根据钢
结构中的钢管桁架大跨结构设计进行分析。在保证建筑物功能要求的前提下

,通过对不同结

构设计方案的计算分析

,得出了最优的结构设计方案。 

　　关键词

:大跨钢结构；建筑结构；设计要点； 

　　

0 引言 

　　

 大跨钢结构主要用于公共建筑 ,如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、

航空港等

,也用于工业建筑 ,如飞机制造厂的总装车间、飞机库、 造船厂的船体结构车间等。这

些建筑采用大跨结构是由装配机器

(如船舶、 飞机)的大尺寸或工艺过程要求决定的。 

　　近

10 多年来，我国大跨钢结构建筑物建设发展较快 ,特别是 2008 北京奥运场馆建设 ,

为我国大跨钢结构建筑物建设提供了一个展现的机会

 ,涌现出大量结构新颖、技术先进的建

筑。

 

　　

1. 大跨钢结构的特点及应用 

　　

1.1 大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准 ,我国的《钢结构设计规范》、

《网架结构设计

与施工规程》将跨度

60m 以上的结构定义为大跨度结构 ,计算和构造均有特殊规定。目前 ,我

国以钢索和膜材做成的索膜结构最大跨度已做到

320 m。 

　　

1.2 大跨度结构主要是在自重荷载下工作 ,主要矛盾是减轻结构自重 ,故最适宜采用钢结

构。在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料

 ,如彩色涂层压型钢板、压型

铝合金板等。

 

　　

1.3 在大跨度空间结构中引入现代预应力技术，不仅使结构体形更为丰富而且也使其先

进性、合理性、经济性得到充分展示。通过适当配置拉索，或可使结构获得新的中间弹性支点
或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即为斜拉结构体系，后者则为预
应力结构体系。这一类

“杂交”结构体系将改善原结构的受力状态，降低内力峰值，增强结构

刚度、技术经济效果明显提高。目

 

　　前我国已在

80 余项大跨空间钢结构工程中应用了预应力技术，如广东清远市体育馆

(六点支承，对角柱跨度 89m，六块组合型双层扭网壳)在周边设 6 道预应力索后其用钢量
44．3kg/m，约比原方案节省钢材 32％，其它一些类型的网壳结构采用预应力技术后一般
都可节约

30％以上的钢材。目前许多高校对索托结构，索网结构等以高强钢索与钢材为主

承重结构的预应力钢结构新体系，正在进行理论研究，积极准备工程实践，可以预期新型
的预应力大跨空间钢结构不久即将涌现在各类建筑中。膜结构是当前我国正在兴起的一种空
间结构，其中应用较多的是张力膜结构。这是一种以玻璃纤维织物或聚酯纤维织物为基层，
以聚四氟乙烯或

PVC 为涂层的膜材与不同类型的支承体系间的组合，而其支承体系可为索

一支柱或索一杆结构

,它们常在膜材获得预应力后协同工作。 

　　

2. 建筑结构比较分析 

　　

2.1 对于新型大跨结构的特点整体上是空间结构；其跨度大，可覆盖巨大的室内空间；

矢高小、曲率平缓，可有效利用空间；厚度薄、自重轻，节省材料；形式多样，可适合于各
种形状的平面组合。

 

　　

2.2 对混凝土结构来说，其根本不适合用于大跨结构中，其采用的单向板以及双向板随

着跨度的增大，将会使楼板的厚度增加，所配置的钢筋量必然增大，显然这不适合用于大
跨度结构中。而对于稍微可应用于跨度较大的井式楼盖，其特点由肋梁楼盖演变过来，两个
方向梁的高度相等且一般等间距布置，无主次梁之分，四周承重墙支撑或角柱支撑，可以
解决一些大跨度空间的设计要求，因此适用于柱网间距或房间平面面积较大时，多用于门
厅、会议厅，但是把井式楼盖应用于大跨度空间结构中，必然会使造价较高。