淺論大跨度結構在建筑工程中的應用

欒蘭

摘 要：在建筑業高速發展的今天，建筑結構的發展總能帶來建筑技術的提升。為了順應社會各界對建筑物的要求，大跨度結構越發在建筑上占據重要的地位。而大跨度結構的不同的表現形式在建筑工程中有著不同的應用。其中的大跨度鋼結構更是有著極為廣泛應用。

關鍵詞：大跨度空間結構；大跨度鋼結構；重荷載；結構體系

前言

隨著國民經濟的不斷完善和發展，我國建筑工程的數量也在不斷增加，但是這也為企業之間帶來了很大的競爭壓力。所以在施工中采取實用，經濟，便捷，安全的結構就尤為重要，作為橫向跨越60米以上空間的大跨度結構在建筑工程中所呈現出的優勢，顯然成為了各個建筑公司設計的首選。

1 大跨度結構在工程中應用形式

大跨度結構在建筑工程中占據著重要的地位，不同的形式決定著不同的應用結果。其中包括在古羅馬時期就開始使用的拱券結構，既靈活又美觀；通常在工用和民用建筑上可見的桁架結構和網架結構；厚度薄且空間大的殼體結構；新型的膜結構等。而在建筑工程中應用最廣的就是大跨度鋼結構了。

2 大跨度鋼結構的應用

作為大跨度結構的最常用最典型的代表，大跨度鋼結構在建筑工程中有著廣泛的應用，下面著重介紹它的應用。

2.1 在高層建筑中的應用

近幾十年來，在我國上海，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構或鋼結構框架與混凝土筒體相結合的混合結構體系，有足夠的剛度和穩定性。

2.2 網架鋼結構在工業和民用建筑中的應用

網架鋼結構是由多條鋼筋桿件按照一定的網格形式通過節點連結而成的空間結構。它有良好的空間受力，重量較輕，剛度卻很大，能夠減輕結構的自重，提高結構的承載力，節約鋼材的用量，同時還能很好的預防地震的發生。大部分應用在我們隨處可見的體育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向的大柱型車間等建筑的屋蓋。

上海體育場的屋蓋結構，采用鞍馬形懸挑鋼管空間結構，長軸為288.4m，中間敞開式橢圓長軸為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構。

2.3 冷彎薄壁型鋼結構的應用

冷彎薄壁型鋼結構是一種輕便實用的大跨度結構，在房屋建筑中，冷彎型鋼結構可用作鋼架、桁架、梁、柱等主要承重構件，也被用作屋面檁條、墻架、梁柱、龍骨、門窗、屋面板、墻面板、樓板等次要構件和圍護結構。它還可以作為承重結構、圍護結構、配件等在輕鋼房屋中也大量應用。其中在門式鋼架輕型房屋大跨度鋼結構在吊車起重量較小和無吊車的廠房，倉庫及需要較大空間的民用建筑中的應用推廣，并在不斷的推廣創新。

2.4 輕型鋼結構的應用

輕型鋼結構主要從我國20世紀60年代開始進行較為系統的研究，薄壁型鋼結構與由圓鋼和小角鋼組成的輕型鋼結構廣泛應用在需要一定美觀要求和受環境約束的建筑結構中。

主要的應用包括在單元式構建建筑體系中，建筑物采用柱、墻筋、梁、擱柵等單元構件來裝配成輕型鋼結構骨架，在進行對屋面的加鋪，裝好對應的墻板和門窗。這樣使結構組裝靈活，運輸也更加方便，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構中；在盒子組合式建筑體系中，一般是工廠里會使用它，可以先組裝成一個房間大小的盒子骨架，等里外的裝修都完成了，各種家用工用設施都安置好了就可以把建筑直接運到施工現場，各個盒子吊裝好，作好節點的結構和防水處理，接上管線即可使用，方便快捷。甚至有的結構還可以折疊運輸，有的還可做成拖車式或集裝箱式活動房屋，便于搬運，到了現場在集中安裝就行，一旦使用結束，也方便拆裝，可供多次循環使用。

2.5 鋼與混凝土組合構件的應用

鋼與混凝土的組合結構可以充分利用鋼材的抗拉性和混凝土的耐壓性，使一個結構能擁有多種用途，足夠合理和經濟，在目前的橋梁和房屋建筑中已經開始應用。

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

3 大跨度結構應用中注意的概念設計

各國學者均認為概念設計在整個結構設計中是最為重要卻又常常被設計者忽略的地方。對于概念設計的概念不同專家有不同的看法。日本川口衛先生認為概念設計的目的是不僅要滿足結構條件，還要追求安全、也要做到構造適度、更要滿足最高水平的功能、經濟和美學上的要求。德國施萊錫認為概念設計的對象主要是結構和建筑物，經濟和耐久性最為重要，此外還應該保證人與自然的和諧關系，盡量采用方便的施工方式來減少對外界的干擾，降低能源的消耗，重視資源的循環利用和可再生能力。而加拿大施里瓦斯塔瓦則更加關注與藝術和工程科學的結合，認為創造意識足夠了，才能有更多新的結構產生。

可見概念設計的重要作用。對于我國來說，基本上堅持先實用安全經濟最后在追求美觀。安全是一切結構的根本，安全不能保證，結構一旦出現問題，它不僅使這個建筑物毀于一旦，還可能會危及到人的生命安全。當然對于結構的設計和施工中的失誤也有可能難以被人們及時發現，后果同樣不堪設想。因此安全問題要足夠重視。

4 應用中應該注意的問題

在大跨度結構使用上，首先應該避免過度的大跨度。設計者總認為跨度越大越好，其實并不實用，它不夠經濟，會大量消耗資源，大家也都不愿意呆在一個籠子里生活；其次，隨著科技的發展，新型的輕質材料不僅可以減輕結構的自身總量，還能更加安全和經濟；再者，要采取簡潔的結構布局，使傳遞力的路線變短，提高結構效率，不會受到過多的限制，整個建筑簡潔明快；最后，盡量避免使用受彎桿件，多采用拉壓桿件。

近年來，雖然我國還沒有出現過大跨度結構的嚴重事故，但是也發生了多起橋梁和多層樓房的坍塌事故，使人觸目驚心。再看看國外的大跨度結構建筑，如美國哈特福德體育館，莫斯科水上樂園和巴黎戴高樂機場候機樓，在這些工程上發生的結構坍塌足可引以為戒。

5 結束語

通過對大跨度結構在建筑工程應用中的具體形式和出現的問題的研究中，不難看出，大跨度結構作為一種新型的實用性結構已經遍布在人們生活中的許多角落里，各式各樣風格建筑既經濟又耐用，還符合大眾的審美觀念，將逐步占領建筑市場。但作為新發展起來的結構，各方面可能還不夠完善，所以技術和創新應同步發展，必須以安全為根本，再去追求視覺上的效果。只有應用得當才能有更好地發展！

參考文獻

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