大跨度结构建筑工程实例范文

大跨度结构建筑工程实例范文第1篇

关键词： 尺度韵律几何学

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

1 引言

随着科技的不断发展，建筑行业也得到了突破性的发展。就当今世界的建筑业来说，大跨度建筑和高层建筑的发展在一定程度上代表了世界建筑类型发展的两大主要趋势。究其原因，主要在于大跨度的公共建筑始终是社会活动的一个很重要的中心。现如今的大跨度建筑发展已迈入了一个崭新的阶段，在结构形式方面不断推陈出新，同时大跨度建筑物在空间形态方面也更具时代感，进而打破了以前以立方体为主的简单组合，取而代之的是外形简洁自由的曲面围合和跨越。

大跨度建筑结构形态的形式美是由于许多要素共同决定的，比如：大跨度建筑物本身的比例、尺度、韵律、形体、个性造型、对比、色彩、几何学等，上述要素都是我们必须考虑的，只有灵活的结合这些要素，才能更好的展现大跨度建筑结构形态的形式美。

2 比例与尺度

在建筑行业中所谓的“比例”，大体上可以包含两个方面的概念：（1）整体或细部的长、宽、高之间的大小关系；（2）整体与局部或局部与局部之间的大小关系。法国建筑师布隆代尔就曾说过：“美产生于度量与比例”，在他得眼中任何一个建筑物的设计完成都需要经过一系列的度量、计算和反复考虑各种比例关系，建筑上“设计的比例”不仅仅是一个技术性的问题，还是一个形式美的问题。

在设计比例时需要考虑的要素有如下一些：（1）客观要求，指的是设计对象本身的一些功能、技术、结构形式等标准对比例的要求；（2）主观要求，指的是设计者想通过这个设计表达的设计主题、艺术上的追求、或者是风格方面的要求等；（3）文化环境方面的要求，指的是：由于种族、文化圈子、时代等的不同，导致人们在匀称的看法、比例的标准等方面不同。

所谓建筑物的“尺度”一方面指的是其整体和某部分细部与人们所习见的某些建筑细部之间的关系；另一方面指的是以一定的尺寸与被赋予定性的好的比例相联系的测定标准，大体上可以分为三种：（1）自然尺度，其可以在一定程度上体现观者正常的存在；（2）超人尺度，其主要是强调建筑的高大与雄伟，进而使得人们感到渺小，其表现的形式在于简洁的形和巨大的尺寸；（3）亲切尺度，其主要是指心理尺度比较小。

3 个性的造型

结构的形式是对于展现该结构的形式美是十分重要的，毋庸置疑的是，结构形态构思拒绝平庸的结构造型，同时也反对把结构的选型作为最终形式生成的主要手段，而是应该让设计者尽最大的努力去创造新的结构体系。创造一个新的结构体系在某种程度上说是比较困难的，如果一个设计者不能创造新的体系，那么他至少要去发掘已有体系的新的造型潜力。结构造型个性是评判一个结构形态设计方案优秀还是平庸的重要的依据。

4 连续与渐变

对于一个比较理想的大跨度建筑，其应该结合好连续与渐变。结构形态的连续性与渐变性在一定程度上是受到力学作用的结果。相关技术人员提出的理论是：连续和渐变不仅可以提高结构本身的整体刚度，让受力构件的内力得到合理的分配；同时其还可以充分发挥构件的承载能力。在建筑空间造型中之所以要充分利用和发挥连续与渐变带来的效果，究其原因在于连续性和渐变性往往与结构给人的稳定、轻巧、流畅等感受联系在一起。

5 韵律

在艺术中，韵律其实是一种属性，一种将物体的诸元素成系列重复出现属性，这些元素之间不是独立的，它们的关系是认知与被认知的关系。如果将韵律应用在建筑中，它的重复性主要是由建筑设计所引起的，实质上指的是由视觉可见元素的不断重复，比如：光线和阴影，不同的色彩、立柱等等。对于建筑本身而言，其美感主要是依靠这些韵律关系的协调性、简洁性以及力度感来取得的。

在大跨度建筑结构形态的设计中，构件的排列组合应该是具有一定规律性的，这样才可以让人们觉得该结构是比较简化的，其在受力方面也是合理的，更重要的是可以在一定程度上减少工期，降低工程费用。对于建筑结构而言，单元有规律性的重复出现也会使得结构本身具有比较强烈的韵律感。

6 不规则形构思

随着科技的不断发展，在建筑业领域中，计算机辅助设计和计算机辅助制造技术也得到了十分广泛的应用，进而扩展了建筑形式的自由，在这个过程中产生了一种新的建筑形式，即非线性的建筑形式。对于这些非线性的建筑形式，如果其仅仅是利用传统结构方式支撑的表皮，或者其没有一定的协调形式和结构的内在规律，那么这种形式便只是以往建筑风格的更迭而已。随着我国建筑师在观念上的不断更新，他们在建筑工程中开始逐渐的应用一些折叠、编织、混沌等哲学概念，以便更好的展示建筑结构的形式美。

7 几何学

几何学在结构形态领域中的定义是：确定在力的改向中具有独特及有益特性的线、面、体，建筑结构设计中的基准在于它们的形状。“几何学”之所以可以用于塑造具体的空间环境、建筑物及其结构形式，主要在于其不仅是关于轨迹在空间中的正确定位，还是关于平面和空间形体与各种形象的合乎规律性的理论。

在大跨度建筑物中只有合理的运用几何学才能实现和确认物质对象、空间形体等设想的形态概念；同时也只有这样才能使这些形态概念彼此之间得以沟通、校核以及最后的实施。几何学的系统化可以使建筑的结构形态显露出富有诗意的潜力。

就几何学而言，其大体上具备如下三个重要的功能：（1）画法几何学作为一种工具和媒介，可以使得设计成果更加显而易见；（2）结构形态几何学可以作为一种产生结构构想之形态原型及体系的类型；（3）人们为了更好的探讨空间及其规律，而形成了线、面、体的几何学。

8 结构形态的力感与运动感

力作为一种联系结构和形态的媒介，美可以被看作是视觉上的力感，结构形态可以让人们感受到一定的力感。在大跨度结构中，可以用结构形态的运动感来创造一定的视觉效果，工程中的具体的表现手法大体上可以分为：构件彼此之间的交叉与重复，结构本身的一定倾斜、起伏等。

9 结论

大跨度建筑是一种综合创造力的体现，其涉及到的方面包括该建筑的功能、技术、艺术等诸方面因素，所以在大跨度建筑的过程中需要综合处理各种信息，以便能动地运用结构形态手段去创造动人的建筑视觉形象，让人们更好的感受结构形态的形式美。

参考文献

大跨度结构建筑工程实例范文第2篇

关键词：结构仿生；大跨度建筑；设计应用

如今，社会在蓬勃发展，人们早已不再满足于吃饱穿暖的阶段，对物质和审美的需求日渐高涨，建筑的意义不再只是单纯的遮风挡雨，同时还得兼具美观与实用价值。因此，结构仿生在大跨度建筑设计中的重要性不言而喻。本文首先从结构仿生和大跨度建筑设计两方面入手，通过查阅整理，对结构仿生的概念、结构仿生的发展和结构仿生的科学基础理论进行系统的研究，总结出结构仿生的方法和应用特征。然后概括大跨度建筑的结构设计特点，结合相应的案例进行分析，最后得出结论，并就这一结论对结构仿生在大跨度建组设计中的应用提出改进意见。

1结构仿生

1.1结构仿生的概念

了解结构仿生的概念，首先要先了解仿生学的概念。仿生学一词是由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios（生命方式的意思）”和字尾“nlc（‘具有……的性质’的意思）”构成的。斯蒂尔在1960年提出仿生学概念，到1961年才开始得以使用[1]。他指出“某些生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科”。结构仿生（BionicStructure）是通过研究生物肌体的构造，建造类似生物体或其中一部分的机械装置，通过结构相似实现功能相近。结构仿生中分为，蜂巢结构、肌理结构、减粘降阻结构和骨架结构四种结构类型[2]。而本文研究的结构仿生建筑则是以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为蓝本，寻找自然界中存在许久的、科学合理的建筑模式，并将这些研究结果运用到人类社会中，确保在建筑体态结构以及建筑功能布局合理的基础上，又能做到美观实用。

1.2结构仿生的发展

仿生学的提出虽然不算早，但是它的发展大概可以追溯到人类文明早期，早在公元8000多年前，就有了仿生的出现。人类文明的形成过程有许多对仿生学的应用，例如，在石器时代就有用大型动物的骨头做为支架，动物的皮毛做避寒而用的简易屋棚。这就是最早一动物本身为仿生对象的结构仿生。只是那时候的仿生只是简单停留在非常原始的阶段，由于生存坏境的恶劣，人类只能模仿周围的动物或者从自然界已有的事物中获取技巧，以此保证基本的生存。因此，从古代起，人们已经在不知不觉中学习了仿生学，并加以利用。随着现代科学技术的不断进步，仿生学的概念也被不断完善和改进，逐步形成系统的仿生学体系。实质上看，仿生学的产生是人类主动学习意识下的产物。它带给人类带来了创新的理念与学以致用的方法。使人类以不同的视角看世界，发现未曾未发现的事物，实现科学技术的原始创新，这是其他科学不具备的先天优势。

2大跨度建筑

2.1大跨度建筑结构设计特点

所谓大跨度建筑，就是横向跨越60米以上空间的各类结构形式的建筑。而大跨度建筑这种结构多用于影剧院、体育馆、博物馆、跨江河大桥、航空候机大厅及生活中其他大型公共建筑，工业建筑中的大跨度厂房、汽车装配车间和大型仓库等等。大跨度建筑又分为：悬索结构、折板结构、网架结构、充气结构、篷帐张力结构、壳体结构等[3]。当今大跨度建筑除了用于方便日常生活外，更多作用是做为是一个地方的地标性建筑。这就需要在建筑结构上要能展现本地的特色，但又不能过分追求标新立异。大跨度建筑因为建筑面值过大，耗时较长，除了对结构技术有更高的要求外，也需要设计师对建筑造型的优劣做出准确的定位。大跨度建筑也需要同时兼备多种功能，如2008年为北京奥运会的各个场馆的建设，除了需要体现不同的地域特色外，还要考虑到今后的实用性。以五棵松体育馆为例，它在赛后的实用性就大大的高于其它各馆。

2.2大跨度仿生建筑结构案例分析

在了解了大跨度建筑结构的设计特点外，我们用实际例子来具体分析一下。萨里宁（EeroSaarinen）于1958年所作的美国耶鲁大学冰球馆形如海龟，1961年设计的纽约环球航空公司航站楼状如展翅高飞的大鸟，让旅客在楼内仿佛能够感受到翱翔的快乐。这些都是举世瞩目的例子。在1964年丹下健三在东京建造的奥运会游泳馆与球类比赛馆，模仿贝壳形状，利用悬索结构，使它们的功能、结构与外形达到有机契合，令人眼前一亮，继而成为建筑艺术史上不可多得的优秀作品。另一位设计师———赖特，他是一位将自然与生活有机结合的建筑师。1944年他设计建造的威斯康星州雅可布斯别墅，就是将菌类做为设计灵感，把住宅仿照地面菌菇类植物进行搭建，给人以与自然融合在一起的感觉。此外，又如萨巴在1975-1987年建成的印度德里的母亲庙则是犹如一朵荷花的造型，它借荷花的出淤泥而不染来表达母亲圣洁的形象，因此成为印度标志性的建筑。在国内，大跨度仿生结构的案例有很多，最具有代表性的要数国家大剧院。国家大剧院外观形似蛋壳，所有的入口都在水下，行人需通过水下通道进入演出大厅。这种设计符合剧院的庄严感同时又兼具了美观与时尚感。除此之外，武汉新能源研究大楼也是大跨度仿生结构的经典案例。它由荷兰荷隆美设计集团公司和上海现代设计集团公司联合设计，该院负责人说，“马蹄莲花朵是该楼设计的自然灵感之源。”大楼主塔楼高128米，宛如一朵盛开的马蹄莲，它显示着“武汉新能源之花”的美好寓意和秉持绿色发展、可持续发展的理念。

3结束语

由此可见，我们不难看出结构仿生在大跨度建筑设计中具有优势。国内外无数的成功案例说明，结构仿生模式在大跨度建筑设计中还有很大的发展空间。要充分利用这一优势，将越来越多的结构仿生运用到大跨度建筑当中去，将艺术与生活结合在一起，设计出更多兼具审美与实用兼顾的建筑物。虽然结构仿生建筑设计方面的研究颇多，但是结构仿生建筑设计的系统仍然不够完善。并且生物界与我们的社会还是存在一定的差距，有很多的仿生结构虽然很理想，可是真正利用到人类社会中还是存在诸多不利因素。不过我相信，随着科学与社会的不断进步，人类与自然生物的不断接触和探索，结构仿生在大跨度建筑设计中一定会有更为广阔的发展空间与发展前景。

参考文献

[1]魏晓华,田长河.结构仿生在大跨度建筑设计中的应用分析[J].建材与装饰,2015,(48):73-74.

[2]宋明星,刘尔希,袁朝晖等.大跨度建筑设计教学方法研究———湖南大学4年级第2学期建筑设计教学[J].建筑学报,2014,(8):97-101.

大跨度结构建筑工程实例范文第3篇

【关键词】大跨度；钢结构；施工

一、大跨度空间钢结构的发展现状

近年来，随着人们需求的不断增加，各类大型建筑的功能也逐渐丰富，以北京鸟巢为例，不仅要建设各种类型的比赛场地，还要设置相应的观众席、运动员休息室以及大空间的后勤基地。因此，建筑物的规模不断扩大，功能日益丰富。从国内大型建筑的发展现状看，跨度达 120mm 以上的超大规模建筑不在少数，并且大都采用了新材料和新设计技术，出现了诸如空间网格结构、张力结构等富有特色的现代化大跨度建筑。从行业发展角度看，大跨度空间钢结构已经成为近代以来发展速度最快的建筑形式之一，并且随着建筑施工技术的不断优化，在未来相当一段时间内还有着更为广泛的应用，发展潜力巨大。大跨度空间钢结构施工技术的优劣，在很大程度上成为衡量一个国家建筑技术水平高低的重要因素。

对于国内大跨度空间钢结构施工来说，虽然经过多年的研究积累了较为丰富的理论基础，但是实践经验相对缺乏：硬件方面，无论是在前期钢结构的规划设计还是中期的施工操作，都存在部分的瑕疵和疏漏；软件方面，专业水平强、综合能力高的高素质人才数量不足，难以弥补大跨度空间钢结构施工人才的缺口，理论和知识创新能力稍弱，对国外施工技术的依赖性较强。目前，国外空间钢结构的最大跨度已达 200m 左右，给国内建筑单位和科研机构带来了更大的压力，因此，我们必须结合国内建筑基础，由“中国制造”向“中国创造”转变，研发独具中国特色的大跨度空间钢结构施工技术。

二、施工中应重点考虑的问题

（一）设计与制造技术的应用

随着科学技术在各个领域的应用，建筑工程设计通常也采用计算机制图工具，提高设计的科学性和精准度。如 CAD 技术和 CAM技术在钢结构施工建设中起辅助作用，它的运用为建筑提供三维空间和立体感，实现了图文之间的转换，减少设计的误差，提高工作效率。

（二）厚板及管结构的全位置焊接技术

在大跨度空间钢结构施工中，保证钢材间的高质量焊接对于提升整体结构稳定程度有关键性影响，直接决定了空间钢结构的使用年限。现代大跨度空间钢结构设计时，为了尽可能体现结构的多样化，往往采用不同类型、不同尺寸的钢材，这就给焊接带来了较高的难度。除此之外，在大跨度空间钢结构施工时，需要面临来自外界环境的多重因素影响，例如温度变化、风速、湿度等，都会给焊接质量产生影响。为了解决上述问题，必须有针对性的采用焊接工艺，确保每个焊头的施焊均匀和母材的充分融合。

（三）结构形式多样化

传统大跨度空间钢结构功能单一，因此结构形式就会受到固化。随着建筑理论的不断发展，大跨度空间钢结构形式也多样化发展。如以生物仿生学为设计基础奥运会鸟巢建筑、以泡沫理论为基础水立方等。将大跨度空间钢结构设计理念与现代技术结合起来，不仅使结构外观丰富多样，给人以眼前一亮，也满足了现代人的审美情趣，而且结构形式更加科学、合理。

（四）空间钢结构的跨度大，钢材等级要求高

在科技进步和经济发展的不断推动下，建筑行业建筑理论不断更新，为了满足人们对于建筑的需求，建筑空间钢结构跨度向更大范围扩展开来。虽然建筑空间横向扩展会使建筑内部功能丰富，但由此带来建筑压力也会不断增加，在这样的情况下，保证建筑空间框架安全、提高钢结构荷载能力成了保证建筑质量的关键所在。因此，相关审查委员会制定严格建筑安全审查标准，要求大跨度建筑要选择高强度、高质量的优质钢材，并且定期要对钢结构进行检验，确保及时发现钢结构问题及时解决，起到防患于未然的作用。

三、大跨度空间钢结构的应用

（一）张拉整体结构

张拉整体结构大致为三棱柱或四棱柱构成的基本单元，如果把所有基本单元的节点进行联接，则能够构成双层张拉整体结构，这一自应力网格体系大多是通过被连接的棱柱体单元具备的单独受压刚性杆以及持续张拉的柔性索而构成，其中敷设的膜材可选用遮光挡雨的类别，总体刚度以单元间的自平衡预应力为根本。

（二）弦支弯顶结构

把以上张拉整体结构上层柔性索变成具备刚性的单层球面网壳，在弹性的支撑方面能够提升单层网壳的稳定性以及结构刚度，因为上层属于刚性，能够把膜材取消运用常规的夹芯板进行取代，在提升建筑物室内保温性能以及隔热性能的状态下，可以大面积节约工程造价的成本。

（三）预应力网格结构

在工作中，透过技术人员把当前预应力技术与空间网格结构相融合，则能够打造出预应力网格结构。通常状态下，在空间网格结构内施加预应力的方式有以下两类：首先，在空间网格结构四周设定相关的预应力索或在下弦平面中设定预应力索，如此则可以结合为预应力网格结构；其次，在空间网格结构创建当中施加预应力，透过适宜的协调而变为预应力网格结构。

（四）预应力张弦梁与弦析架结构

张弦梁结构属于上弦抗弯受压构件与下弦受拉钢索而构成，在工程内体现出受压撑杆相互衔接的自平衡结构体。弦析架结构属于受压撑杆持续上端抗弯受压拱式析架与下端构成，在工程内体现为受拉钢索而构成的自平衡结构体。这两类结构的用钢量有所增加，施工难度有所提升。

（五）对角线布索体外预应力平板型网架

对角线布索体外预应力平板型网架最初使用在前苏联，通过前苏联的建筑举例，在1977年的福尔日思科的某一商业中心，建筑面积在72mx17m。我国某空间结构厂在1993年运用同等原理以及布索形式创建对角线布索体外预应力平板型网架，以此展现出对角线布索体外预应力平板型网架的优势，而不足之处则为预应力结构体系并不完善，构造十分艰难。

四、预应力大跨度空间钢结构的展望

（l）最大的跨度可以为400一500m，跨度在200一300m之间尤为普遍；（2）当前应当持续完善并提升应用斜拉网格结构、预应力乃至弓式预应力钢结构以及张弦梁结构；（3）应当结合承建单位的力量，一同研发并推广索弯顶结构，在短时间内尤其应当争取创建我国首幢索弯顶；（4）探索预应力空间钢结构全新的材质、工艺、结构、节点，极力进行创新；（5）处理并未解决的预应力空间钢结构抗震、抗风、结构优化、结构控制等方面的问题；（6）由于普遍运用在公共性窗口建筑的预应力大跨度空间钢结构，能体现出一个地区乃至国家的建筑水平。

五、结语

综上所述，工程师与建筑师对于工程项目的创建当中，需要有效结合，将各类先进技术运用其中，如此才可打造出全新的预应力空间钢结构，以便符合当前社会的发展所需，加快建筑行业的健康化发展，使社会经济能够可持续运行。

参考文献：

[1]薛宇轩，胡燕昊.大跨度空间及其钢结构工程实现问题探讨[J].科技资讯，2011（10）：131-133.

大跨度结构建筑工程实例范文第4篇

关键词：桥；建筑中的“桥”；内涵；类型；建构

中图分类号：U448.15　文献标识码：A　文章编号：1008－0422(2007)09－0030－04

1　桥的概念与本质

通常见到的工程桥梁无疑是人类改造自然的成果。从早期的独木桥，悬索桥到现今各种样式的桥，人类依靠掌握的力学原理，材料特性，构筑出各种形式的桥，用以跨越水体或是峡谷等自然天堑或是一些人工的构筑物以利通行。辞海中对室外工程桥的解释为：“供铁路，道路，渠道，管线等跨越河流，山谷或其他交通线时使用的建筑物”。

而关于桥涵盖更广的概念是“架在水上或空中以便通行的建筑物”。其本质在于以跨越障碍和连接通行。

2　现代建筑中的“桥”

随着建筑技术与设计理论的发展，同时也由于现代建筑功能的需要，很多建筑中引入了原本是室外工程的桥。桥不单用于室外建筑物之间的连接――如西萨・佩里所设计的吉隆坡重佩斯双塔中部联系天桥，在室内也大量的被采用，其形态构成也日益丰富――如斯蒂文-霍尔设计的名作芬兰现代艺术博物馆中设置悬空的桥体以组织展览流线。

从建筑概念来说：现代建筑中桥的实质是一种两边悬空的独立空中步廊。由于与寻常意义的工程桥有着相似的空间形态和本质，因此也可将其看成是建筑这个微型世界中的桥。与工程桥所不同的是桥下方不：是水体，而是通高的空间，所连接的不是自然山体而是建筑的两部分空间，其尺度也小得多。

一方面由于同属于桥的范畴，建筑中的桥很多设计理念和结构方式都借鉴了室外工程桥的相关理论。另一方面建筑中的桥在具体用途，跨度，桥本身的尺度上都与室外工程桥有差别，而且由于与它相接的界面与工程桥有着很大的不同，因此有很多自身的独特之处。

3　现代建筑中桥的内涵

在建筑中设桥，除了跨越障碍连接通行这个最基本的作用之外，还有很多独特的内涵。

3．1　从功能的角度来说，桥作为公共空间的一部分，增加了功能空间之间更加便捷的联系方式。

3．2　从流线组织的角度来说，桥使得建筑流线便捷和有趣味，也便于在建筑中组织一些立体的交通。

3．3　从空间的角度来说，这种水平向的流动与通高空间垂直向的穿透使得空间更加丰富。桥的设置较弱地划分了空间，桥后的空间若隐若现，而非一览无余，使得整体空间更具有层次。

3．4　从人感受和体验建筑的角度来说，桥提供了人感受建筑的特殊视点，增加了人体验建筑的平台。而且，如同中国园林中的桥一般，桥既是观景的地点，同时往往也是被观察的焦点，往往有互视的乐趣。

3．5　从建成环境意义的角度来说，桥增加了建筑的人文内涵。由于桥很早就出现并存在于人们的意识当中，如同一些能体现传统文脉的图案一样，建筑中的桥同样也给人传统意象的联想。

建筑中的桥由于呈现一种比较特殊的空间形态，往往能创造一些非常独特的空间效果。较为典型的例子如马里奥・博塔设计的旧金山现代美术馆在建筑顶部的斜切圆柱体通高空间中设置了一座通往室外平台的钢桥，增加了整个空间的层次。自然光从天窗泻下，产生极为丰富的光影变化。桥底板由于铺设了白色钢丝网而呈现半透明的效果，桥上与桥下的人互望，产生一种非同寻常的对话与交流。

4　现代建筑中桥的类型

现代建筑中的桥按其与建筑物的位置关系来分大致有几种类型。

4．1　建筑物室外的桥

一类是建筑入口的引桥，用于跨越自然或人工物，连接外部空间与建筑。跨越障碍的同时也增加进入建筑的空间序列。实例如：马里奥・博塔住宅前的引桥。

另一类是建筑室外用于连接两个建筑或多个建筑的廊桥，各建筑独立而用桥相联系。实例如：丹麦皇家图书馆连接两幢建筑的天桥。

还有一类是用在单体建筑室外连接建筑相邻部分的桥，往往配合建筑主体一起参与建筑形态的构成而成为建筑整体有机的一部分，如崔恺设计的外研社办公楼大楼一期中，采用的室外空中廊桥与主体形态配合形成一个巨大的景框洞，增加了空间层次的同时又使得建筑的整体感更强。

4．2　建筑室内的桥

用在建筑室内连接建筑各功能空间的桥，按数量和分布分好几种类型。

一类是建筑室内单独的桥，通高的空间中只有一座，往往成为视觉焦点，典型的例子如丹麦皇家图书馆室内中庭中的桥，将室内的两大功能区域连接了起来。

另一类是在垂直方向上有多座的桥，如皇家丹麦使馆中厅中的多座桥。

还有一类是在水平方向上多座的(其实是放大的走廊，局部挑空，由若干短桥进入功能空间)，实例如北京怡海中学中庭空间中所设的桥。

当然，分类只是为了系统化和分析研究的需要，在具体的创作中只应借鉴和参考而不应受类型的限制。各种组合和变异往往产生意想不到的空间效果。如黑川纪章设计的和歌山现代艺术博物馆中将连接建筑物的钢桥一直延伸到建筑的室内，模糊了室内外桥的界限。

5　现代建筑中桥的建构

从建筑中的桥本身主要由受力体和围护结构组成，受力体的结构形式和维护结构的材质构造做法都会影响到桥的形态形式。受力体的支撑有些是依靠桥体下的支柱(多用于不是很高的桥)，有些是依靠与桥体连接建筑部分(多用于高处跨度不是非常大的桥)，跨度较大的还可以采用悬索结构或杆件悬拉来支撑，悬拉方式可以采用斜拉的(如金茂大厦裙房中采用多根钢索斜拉平面曲折的桥再现中国传统园林中曲折桥的意境)，也可以是下悬的，如同济大学医学院主楼底部二层的桥就用杆件与上部建筑结构固定。受力体的结构形式可有很多的不同：可以用梁板结构，也可以用框架结构，还可以用拱结构(如旧金山现代艺术馆顶层圆柱体内的天桥)。从建筑中桥受力体所采用的材料看，跨度小的可采用钢筋混凝土，跨度较大的多采用钢材。实际设计中应该根据具体的情况，选择适宜的结构选型和材质构造。

建筑中桥可以封闭也可以开敞，室内的桥多为开敞，围护结构多为拦板和栏杆，具体做法节点细部也显示桥的个性。室外的桥多为封闭，其具体的做法也可以有很多的创新，如国外某建筑连接天桥就采用三维曲线的造型体现高科技与新结构的形式美。

在具体的桥的营造中，桥在建筑中的位置及桥所连接的两边界面的作法也影响着建筑中桥的造型形态。

6　结语

现代建筑中的桥由于其空间形态的独特性，往往成为建筑中具有特色的空间而产生戏剧性效果。在建筑中设桥解决功能需要的同时无疑也增加了建筑的空间语汇和造型语言，桥所具有的场所感也往往给人以非凡的体验。

大跨度结构建筑工程实例范文第5篇

关键词：带钢桁架；转换屡；高层建筑结构

目前，随着高层建筑的迅速发展。建筑功能的要求也日益复杂化，建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换。一般结构层相比，转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大，受力复杂等特点，这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件，它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。

1 带钢桁架转换层高层建筑结构的构造要求

带桁架转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近，平滑过渡。抗震设计时。控制转换层上下主体的结构侧向刚度，当转换层设置在3层及3层以上时。其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60％。

将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。此时，腹杆作为柱单元。上、下弦杆作为梁单元，按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。计算时，转换桁架按实际杆件布置参与整体分析，但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。

带桁架转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆，强节点”。桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则，以保证转换层的结构具有较好的延性，确保塑性饺在梁端出现，能够满足工程抗震的要求。

转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋，每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于0.25％，且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。

2　带钢桁架转换层商层建筑结构实例分析

对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。各方面的影响因素较多，导致结构受力情况比较复杂，对它的受力影响因素进行探讨具有实际意义，可为实际工程的设计与施工提供理论依据。因此，通过对大跨度钢桁架转换层的受力影响因素进行分析，认识钢桁架转换层的受力特点。以期充分利用钢结构构件受力性能好的特点，使其承担较多的荷载作用。以调整端部混凝土结构的受力，减少混凝土结构的荷载作用，使整个结构体系的受力更为合理。下面结合工程实例分析高层转换桁架的受力影响因素及其受力特点，某高层建筑为地上24，层，地下2层，总建筑面积72788m2，其中地上58300m2，地下14488m2。平面长92.1M，宽49M。结构檐口标高为108.80m，中间有电梯、楼梯、机房等的高层建筑。

(1)梁式转换与精架转换的比较确定，

与最为常见的转换结构形式粱式转换相比，本例中转换粱的跨度很大而且上部荷载较大，采用梁式的转换结构，转换梁的截面必然很大，一方面导致转换梁下部空间无法再利用、自重大、配筋多、不经济等缺点；另一方面导致沿竖向结构质量和刚度分布在转换层的变化不连续。发生突变，对结构的整体抗震性能不利。因此，需要另一种形式的转换构件来解决这个问题，而转换桁架具有传力明确，传力途径清楚-虽构造和施工复杂，但转换桁架不仅为开洞和设置管道创造了条件，而且它们的位置与大小都有很大的灵活性，可以充分利用该转换层的建筑空间，而且桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于减轻结构的自重；转换桁架的抗侧力刚度比转换粱要小，也就是说。具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变要比带转换粱的高层建筑缓和。因此带转换桁架的高层建筑其地震反应要比带转换梁的高层建筑小得多，由此可见，在本例工程的三层转换构件采用转换大粱的结构形式是不合适的，而采用转换桁架的结构形式将很好的避免了上述的多个问题且将节约混凝土用量近30％。将是一个较为合理正确的选择。

(2)转换桁架的具体形式的确定。

在本例工程的三层转换构件采用确定桁架结构后，设计人员则需要进一步确定桁架的结构形式。根据前面的论述，转换桁架的结构形式有多种，但是根据本例工程的三层转换构件的具体情况，采用何种最合理的结构形式，则必须加以比较分析后方可确定。

①单层转换桁架与双层转换桁架的确定，

采用精架结构作为高层建筑的转换构件时，一般情况是取出一层层高的高度作为转换桁架的高度。对于本项目，转换桁架位于结构的边缘，建筑师为了使转换桁架对于立面的影响降至最小，希望桁架仅在中庭设置，即取一层高度(4.00m)作为转换桁架的高度。在本例中各层的层高情况分别是：底层：6.44ml二层：4.80m：三层以上：4.00mt而结构的柱距为9.0m，若仅取4.00m为桁架高度时，在柱与柱之间必须另设一个桁架节点以保证桁架斜腹杆与水平弦杆的角度在合理的450—550之间。若取建筑的两层层高即8.00m为转换桁架的高度，则在柱与柱之间可以不必设置多余的桁架节点，使桁架的结构形式趋于简单。

②空腹桁架、斜杆桁架、无竖杆桁架的比较确定。

作为高层建筑中的转换结构一桁架结构有如下的主要结构形式：空腹桁架、交叉斜杆桁架、无竖杆的交叉斜杆桁架。作为一种相对独立的结构形式，无论采用何种结构形式。应该说都是可以实现的。对于建筑师来说，空腹桁架如果在构件尺寸可以接受的条件下。当然是首选，当然，采用无竖杆的交叉斜杆桁架形式，结构上可以使桁架的构造节点趋于简单，在建筑师看来，也可以接受。

③单跨桁架与多跨桁架的确定。

在确定了以交叉斜杆桁架作为本次项目的转换结构的结构形式后，结构工程师尚发现在这个计算模型中的框架柱的内力较大。作为抗震设计“强柱弱梁”的一般设计原则，框架柱中的内力相对越大，则在柱中率先出现塑性铰的可能性将越大。而在模型计算中同样可以发现，Z2的内力较大。而作为相邻的柱z1的内力则相对较小，尚有较大潜力。

综上所述，采用将转换桁架向外延伸一跨的做法，可以使本次工程的转换桁架各构件的内力分布更为合理，也即是说，采用向外延伸一跨转换桁架的结构形式在本次工程中是较为合理的选择。

大跨度结构建筑工程实例范文第6篇

【关键词】土木工程；建筑；发展

21世纪是高科技时代，土木工程将会引进更多的高新技术，土木工程发展极为迅猛，其实践和研究已取得显著成就。据澳大利亚的科学家分析， 2080年世界人口将达到顶峰（106亿），而后有所降低，因此，我们要将土木工程引进更多的高新技术，以适应可持续发展战略，促进土木工程进一步提高、创新和发展。

1 土木工程的涵义

土木工程是应用各种材料、和设备进行勘测、设计、施工、保养维修等建造各类工程设施的科学技术的统称。从狭义来看土木工程即指工程建设的对象，如建造在地下或者地上、水上或者陆上、间接或者直接影响人类生活、科研服务、军事战略的各种工程设施，包括房屋、道路、堤坝、运输管道、铁路、桥梁、隧道、港口、海洋平台、电站、防护工程、给水排水等。本文主要以房屋建设工程为中心进行论述。

2 新世纪的土木工程

2.1 新世纪土木工程的高层建设成就

新世纪以来，城市化的进程不断加快，由于城市用地日趋紧张，于是我国高层建筑飞速发展，不仅体现在数量上，还体现在质量上。据初步统计，我国已建成20层以上高层建筑物10 000多栋，超过100 m的高楼有500多栋， 200 m以上的高层建筑50多栋，有20多栋超过300 m。例如长沙中心百货大楼为悬挑结构，总高115m,共三道预应力混凝土悬挑大梁，每道挑起6层楼面；南京多媒体通讯大楼为巨型框架结构，32层，140.5 m高，四角的电梯井筒为其四根巨柱，整个大楼有4道大梁；上海浦东金茂大厦其主要采用的是钢筋混凝土和钢构架混合结构，地上88层，高度420. 5 m,地下3层；重庆中建大厦也为悬挑结构，52层，高192 m,中央电梯井筒作为承载柱，悬挑部分为预应力混凝土桁架，每层悬挑结构分别承托8层楼面；深圳香格里拉大酒店用了巨型框架结构，33层，114 m高，采每隔6层设置一道大梁，将6层的楼面荷载传至巨柱上，巨柱由筒体形成；另外还有海金融中心大厦地面94层、地下3层，高466m，以及高368. 5 m的香港中国银行，高374 m的香港中环广场大厦，高347. 5 m的高雄T&C塔楼。从世界范围来看，目前最高的建筑，迪拜的哈利法塔高828m，台北101大楼高508m，芝加哥高442 m的Sears塔楼，吉隆坡高452 m的石油双塔楼二栋，高346. 3m芝加哥Amoco大厦。

2.2 新世纪土木工程大跨建筑的成就

新世纪以来，中国建成了不少大跨度预应力混凝土马鞍形壳板屋盖单层建筑，随之我国大跨建筑、大空间建筑显著发展，不仅包括单层建筑，还包括了多层建筑。

2.3大跨建筑的土木工程实例

上海色织四厂工程于20世纪80年初建成，是国内最早、最有影响的大跨多层预应力混凝土结构工程，为6层，双跨，每跨20 m的预应力混凝土框架结构，柱距7.2 m；珠海玻璃纤维厂主厂房采用了大跨度部分预应力混凝土门式刚架结构，由4跨连续组成；珠海海关联检大楼，为大柱网预应力混凝土双向框架结构，纵向7跨，每跨18 m,横向5跨；上海闵行影剧院工程为大空间建筑，平面为正六边形，对角线长28 m,采用了预应力混凝土平面交叉梁系屋盖结构；珠海海关联检大楼为大柱网预应力混凝土双向框架结构，纵向7跨；北京西客站主站房门吊装阶段和使用阶段受力的不同，分别在下弦跨中区段、边部受拉斜腹杆和上弦端部区设置了预应力钢索，其上弦、下弦和腹杆均采用焊接H型钢断面，为楼跨度为45 m,其大梁为45 m跨的预应力钢桁架结构。

2.4大跨建筑预应力技术的应用

从20世纪80年代以来，我国预应力技术已从单个构件发展到预应力结构的新阶段。由于预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中发挥着其独特的优势，因此其是大型会议展览中心、建造大跨度公共建筑、大开间住宅高层、超高层建筑以及转换层结构、重型传力大梁等承受特重荷载结构中不可缺少的关键技术。大跨建筑大多采用预应力混凝土结构、空间钢结构，大柱网、大开间的多层与高层建筑以及核电站预应力安全壳、大型预应力储仓与储液池都应有到预应力技术。例如苏州八面风商厦是中国第一次在高层建筑中采用24 m跨的大跨预应力混凝土框架结构体系，江苏省公安厅大楼采用预应力混凝土曲梁转换层、苏州工业园区国际大厦为预应力混凝土交叉梁系转换层、南京娄子巷高层商住楼预应力混凝土厚板转换层，南京山西路金山大厦等高楼中采用预应力钢-混凝土组合结构转换层的体系。

3 土木工程活动与可持续发展

新世纪社会经济不断发展，以混凝土、钢铁和玻璃幕墙为代表的现代城市建筑正在无节制地扩张，造成了环境破坏和人与自然的不协调。在这样一种背景下，展望未来，土木工程的发展应该与可持续发展紧密联系起来。首先，土木工程师和建筑师应该树立可持续发展建筑观，在土木工程的建设过程中应该将工程与环境效益结合起来，有效利用太阳能、节能技术、自然通风、材料循环利用等自然方式，尽量减少对建筑工地周围树木、植被、土地的破坏，实现生态系统的良性循环，保证绿色建筑的兴起。

就土地利用而言，为了使土木工程与可持续发展相适应，我们应该在房屋建设的过程中节约用地；就材料而言，近年来土木钢纤维、聚合物浸渍混凝土、玻璃纤维混凝土、节能混凝土、钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等都已经在不断研究并促进了发展，为了使用不污染环境，高效、节能、节水的建筑技术和建筑材料，在房屋建设工作中我们可以加强粉煤灰利用、用废橡胶筑路、碎玻璃制砖以及废混凝土、废砖石经回收加工使变废为宝，或者要求不高的地面材料或填充料，也可用于筑路或重新制砖。利用碳纤维材料加固修补混凝土结构的技术是未来土木工程材料上的发展趋势。就水资源而言，我们要在房屋建设的过程中加强对水资源的利用，因为水是人们生活耐以生存的基础，也是土木工程中不可缺少的元素，目前我国水资源紧缺，工程污染水增多，严重影响了环境，因此，我们一是要努力减少水的消耗量，二是要注意水的二次利用，以满足人口增长和经济发展的需要。

结束语

新世纪社会经济将不断持续发展，土木工程的设计、施工和理论研究方面都取得了重大的突破，同时土木工程还在持续发展，我们应该将其发展与可持续发展相适应，加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究，实现土木工程的更大突破。

参考文献：

[1]方从严,梁有峰,吴庆.土木工程的现状与未来发展趋势综述[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2005年02期

[2]丁大钧. 我国土木工程的新进展[J]. 淮阴工学院学报. 2003年01期

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大跨度结构建筑工程实例范文第7篇

关键词：屋面钢结构；选型；空间钢管桁架

一、工程概况

某工程站楼造型新颖、独特，分为主楼、南北两侧过街楼、南侧两个指廊及连接楼、北连接楼四部分；站坪机位数29 个，航空业务量预测为设计目标年2020年满足年旅客吞吐量3100 万人次，典型高峰小时里可以得到国际航空运输协会认可的 C级服务水准。T3A 航站楼作为西安乃至西北地区对外交流的窗口之一，不仅造型上必须体现 “城市第一眼”，要求视线开阔、简洁明快、具有现代交通建筑的快捷感，而且要展现出现代中国建筑新风貌，并充分体现西安的地域特色和深厚的历史文化。

二、大跨度选型关键因素

在满足了基本的建筑功能后，我们仍然会面临着很多的结构选择，这是因为经过单纯建筑功能的选型是不够精准的，是仍然有很大的进步空间的。在这之后的选型才是现代建筑结构选型的关键之处，它可以使结构更完美更理想化。

1、造型美观

首先，将大尺度的结构部分在造型上感性的地呈现出来。在旧时代，也有一些大跨度的建筑，例如古罗马的万神庙的大穹顶，但是在那个时代，大跨度建筑结构往往都在立面上被弱化了，没有发挥出真正的造型价值。但是现在人们早就意识到，在大跨度建筑中，其大跨部分的外部造型不应只是简单地视为内部结构和空间的自然结果。人类对大尺度的事物有着本能的敬畏，在大跨度建筑的巨大体量面前，人感受到自己的渺小，同时感动于人类力量的伟大。

2、实用耐久

结构的实用耐久是一项既基本又有着很高要求的因素。一是与建筑造型结合紧密有序合理，没有不必要的花俏结构。不同的使用功能要求不同的建筑空间，处理好建筑功能和建筑空间的关系，才能做到结构的真正实用，好用。二是对自然因素要有良好的抵御能力，例如台风，地震，火灾等。这点要求结构的稳定性与各种抗性。

3、结构轻巧

这一点主要是由大跨度结构本身的特性及建筑材料所决定的。新型技术和新型材料的运用都有效地使得结构越来越轻巧实用。从外观上来分析，膜结构最为轻巧，很多膜结构的建筑都有一种轻薄飞翔的动态感。悬索结构多用在桥梁上，也看起来比较飘逸而有韵律。但是相比之下，网壳薄壳相网架结构则略显古老而呆板而厚实。从材料上来研究，它们几乎都是钢结构，用钢量小的就是更为轻巧的。

4、受力合理

大跨结构形式很多，如拱、悬索、薄壳等等。组成结构的材料有钢、木、砖、石、混凝土以及钢筋混凝土等。结构的合理性首先表现在组成这个结构的材料的强度能不能充分发挥作用。随着工程力学理论和建筑材料的发展，结构形式也不断地发展，用最少的材料获得最大的效果是人们一直追求的。应该选择能充分发挥材料性能的结构形式，合理的选用结构材料。结构形式必须做到受力合理、传力明确，并不是复杂的结构就一定是最优的结构形式，应力求用简单的结构形式实现复杂的建筑外形。

三、屋面钢方案选型

本工程顶层柱子较下层少很多，层高也较之高很多，所以顶层刚度较下层小很多，毫无疑问，选择较轻的屋面结构体系对结构的整体抗震性能是有利的，而且本工程屋面形状曲线复杂，平面尺寸较大，因此结构方案选型采用了圆型钢管空间桁架体系，主要基于它有以下几个特点：

1、结构重量轻，钢材强度高。钢材的容重虽然是钢筋混凝土容重的约3倍，但钢材的强度却很高，当承受的荷载和条件相同时，钢结构的自重轻，更易于建造大跨度结构，通常在结构的跨度和荷载都相同时，钢屋盖的重量仅为钢筋混凝土屋盖的1/ 3～1/ 4。

2、钢管桁架刚度大，几何特性好。钢管桁架的管壁较薄，但截面回转半径很大，故抗压和抗拉性能好，

3、外形美观。钢管桁架外形简单、美观、轻盈的特点，适宜本工程建筑造型和内部空间及视觉效果的要求。

另外，根据建筑的布置及要求，结合结构的合理性，主楼屋面结构支承体系采用钢管混凝土柱 + 树形支承钢柱系统。主楼顶层出发大厅的钢管混凝土框架柱网沿航站楼纵横向均为 36m 的柱距，柱顶的四根树形支承钢柱再将 36m 的钢管混凝土柱网转换成为中部18m的网格，树形支承柱顶支承双向倒三角形空间钢管桁架系统（即桁架支点双向间距为18m）。

四、钢结构设计计算

本工程结构采用同济大学《空间钢结构系统 CAD软件 3D3S》与 MIDAS/ GEN 两套程序同时进行整体计算（建模和内力计算与分析） ，并对两个软件产生的计算结果进行综合对比与判断。本工程荷载及主要参数取值：结构计算的荷载由恒荷载、活荷载、风荷载组成，同时考虑了温度效应和地震作用。

① 恒荷载。除钢结构构件的自重由程序自动计算外，屋面恒荷载取1.0kN/ m2（主檩条以上的恒荷载）。

② 活荷载。屋面的活荷载取 0.5kN/ m2。

③风荷载。基本风压为 0.4 kN/ m2（按 100 年一遇风压取值）。风载体形系数根据风洞实验的成果取值，经综合归类，进行不利组合，最小值在跨中为0.2，最大值在挑檐边缘的顶部为3。

④温度效应。由于本工程属于大跨钢结构，温差的取值按《钢结构设计规范》第210. 2条注，取温差Δt = ±15 ℃。

⑤地震作用。按8度、Ⅱ类场地计算。除考虑水平地震作用外，还应考虑竖向地震作用。

⑥结构重要性系数：1. 1。本工程钢材选用 Q345B 无缝钢管，经计算，管径规格最小Φ146 ×6、最大Φ273 ×16、理论用钢量约为 63kg/ m2，比一般钢结构的经济性能更为优异。在各种荷载组合作用下，最大挠度处为桁架悬挑端头处，挠度值为 60mm（约1/ 383），故在制作及加工中考虑了起拱 50mm，满足了规范要求。通过本工程的实践，可以看出：采用钢管树形柱+空间钢管桁架系统，可以实现大跨度、满足建筑及使用要求，且整体性好，用钢量小。

五、主要节点设计

本工程桁架节点主要有三类：一是直接焊接的相贯节点。这种节点由于没有节点板，节约钢材，为保证支管端部的切割精度和焊接质量，要求采用空间全自动抛物线切割机进行切割加工，桁架上弦为 “K” 型节点，下弦为双 “K” 型节点；二是树形柱支座采用了半球形节点。对于钢管混凝土柱顶支座节点采用常规的空心球节点，使得众多杆件汇交于球面，避免杆件间的焊缝重叠。在球下部与柱顶间采用了成品抗震固定铰支座，这种支座的优点是允许节点可以有任意方向的一定转动角，以减小树形柱对钢管混凝土柱的水平推力； 三是树形柱支撑主桁架采用的是销轴连接。它的加工制作相对简单，与计算简图较为吻合，是本工程极为重要的节点。

六、结语

大跨度结构选型和设计是一个复杂而多元化的建筑研究问题。本工程造型独特，功能复杂，只有通过全面和精心的设计，才能在保障建筑结构安全性和实用性的基础上实现建筑的功能性要求和经济合理性，其结构设计经验可以在同类大空间和大跨度建筑的建设过程中推广应用。

参考文献：

[1]钢结构设计规范..（ GB 50017 - 2003）

大跨度结构建筑工程实例范文第8篇

1带钢桁架转换层高层建筑结构的构造要求

带桁架转换层的结构应按“强化转换层及其下部、弱化转换层上部”的原则，使转换层上下主体结构的侧向刚度尽量接近，平滑过渡。抗震设计时。控制转换层上下主体的结构侧向刚度，当转换层设置在3层及3层以上时。其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60％。

将转换桁架置于整体空间结构中进行整体分析。此时，腹杆作为柱单元。上、下弦杆作为梁单元，按空间协同工作玻三维空间分析程序计算整体的内力和位移。计算时，转换桁架按实际杆件布置参与整体分析，但上、下弦杆的轴向刚度、弯曲刚度中应计入楼板的作用。整体结构计算需采用两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算。还应进行弹性时程分析并宜采用弹塑性时程分析校核。

带桁架转换层的结构设计中应按转换层“强斜腹杆，强节点”。桁架转换层上部框架结构接“强柱弱梁、强边柱弱中柱”的原则，以保证转换层的结构具有较好的延性，确保塑性饺在梁端出现，能够满足工程抗震的要求。

转换桁架的相邻层楼板宜双向双层配筋，每个方向贯通钢筋的配筋率不宜小于0.25％，且在楼板边缘、孔洞边缘应结合边粱设置予以加强。转换桁架上、下弦杆的配筋应加上楼板平面内弯曲计算引起的附加钢筋。

2带钢桁架转换层商层建筑结构实例分析

对于大跨度的钢桁架转换层结构的受力。各方面的影响因素较多，导致结构受力情况比较复杂，对它的受力影响因素进行探讨具有实际意义，可为实际工程的设计与施工提供理论依据。因此，通过对大跨度钢桁架转换层的受力影响因素进行分析，认识钢桁架转换层的受力特点。以期充分利用钢结构构件受力性能好的特点，使其承担较多的荷载作用。以调整端部混凝土结构的受力，减少混凝土结构的荷载作用，使整个结构体系的受力更为合理。下面结合工程实例分析高层转换桁架的受力影响因素及其受力特点，某高层建筑为地上24，层，地下2层，总建筑面积72788m2，其中地上58300m2，地下14488m2。平面长92.1M，宽49M。结构檐口标高为108.80m，中间有电梯、楼梯、机房等的高层建筑。

(1)梁式转换与精架转换的比较确定，

与最为常见的转换结构形式粱式转换相比，本例中转换粱的跨度很大而且上部荷载较大，采用梁式的转换结构，转换梁的截面必然很大，一方面导致转换梁下部空间无法再利用、自重大、配筋多、不经济等缺点；另一方面导致沿竖向结构质量和刚度分布在转换层的变化不连续。发生突变，对结构的整体抗震性能不利。因此，需要另一种形式的转换构件来解决这个问题，而转换桁架具有传力明确，传力途径清楚-虽构造和施工复杂，但转换桁架不仅为开洞和设置管道创造了条件，而且它们的位置与大小都有很大的灵活性，可以充分利用该转换层的建筑空间，而且桁架转换层的节间采用轻质建筑材料填充甚至可以外露不填充，有利于减轻结构的自重；转换桁架的抗侧力刚度比转换粱要小，也就是说。具有桁架转换层的高层建筑其质量和刚度的突变要比带转换粱的高层建筑缓和。因此带转换桁架的高层建筑其地震反应要比带转换梁的高层建筑小得多，由此可见，在本例工程的三层转换构件采用转换大粱的结构形式是不合适的，而采用转换桁架的结构形式将很好的避免了上述的多个问题且将节约混凝土用量近30％。将是一个较为合理正确的选择。(2)转换桁架的具体形式的确定。

在本例工程的三层转换构件采用确定桁架结构后，设计人员则需要进一步确定桁架的结构形式。根据前面的论述，转换桁架的结构形式有多种，但是根据本例工程的三层转换构件的具体情况，采用何种最合理的结构形式，则必须加以比较分析后方可确定。

①单层转换桁架与双层转换桁架的确定，

采用精架结构作为高层建筑的转换构件时，一般情况是取出一层层高的高度作为转换桁架的高度。对于本项目，转换桁架位于结构的边缘，建筑师为了使转换桁架对于立面的影响降至最小，希望桁架仅在中庭设置，即取一层高度(4.00m)作为转换桁架的高度。在本例中各层的层高情况分别是：底层：6.44ml二层：4.80m：三层以上：4.00mt而结构的柱距为9.0m，若仅取4.00m为桁架高度时，在柱与柱之间必须另设一个桁架节点以保证桁架斜腹杆与水平弦杆的角度在合理的450—550之间。若取建筑的两层层高即8.00m为转换桁架的高度，则在柱与柱之间可以不必设置多余的桁架节点，使桁架的结构形式趋于简单。

②空腹桁架、斜杆桁架、无竖杆桁架的比较确定。

作为高层建筑中的转换结构一桁架结构有如下的主要结构形式：空腹桁架、交叉斜杆桁架、无竖杆的交叉斜杆桁架。作为一种相对独立的结构形式，无论采用何种结构形式。应该说都是可以实现的。对于建筑师来说，空腹桁架如果在构件尺寸可以接受的条件下。当然是首选，当然，采用无竖杆的交叉斜杆桁架形式，结构上可以使桁架的构造节点趋于简单，在建筑师看来，也可以接受。

③单跨桁架与多跨桁架的确定。

在确定了以交叉斜杆桁架作为本次项目的转换结构的结构形式后，结构工程师尚发现在这个计算模型中的框架柱的内力较大。作为抗震设计“强柱弱梁”的一般设计原则，框架柱中的内力相对越大，则在柱中率先出现塑性铰的可能性将越大。而在模型计算中同样可以发现，Z2的内力较大。而作为相邻的柱z1的内力则相对较小，尚有较大潜力。

综上所述，采用将转换桁架向外延伸一跨的做法，可以使本次工程的转换桁架各构件的内力分布更为合理，也即是说，采用向外延伸一跨转换桁架的结构形式在本次工程中是较为合理的选择。

大跨度结构建筑工程实例范文第9篇

关键词：大跨度；钢结构房屋；抗震性能；抗震性能设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

随着社会经济的快速发展及我国人均生活水平的提高，为满足人们对生活空间的追求，需要扩大我国建筑行业的规模并提高发展速度。大跨度钢结构的研发迅速被应用到房屋结构的建筑中。我国大陆板块结构复杂，处于地震多发地带，每年因地震产生的损失不计其数，更极大的威胁着人民的人身安全。因此，房屋建造时，房屋建筑的抗震性能要引起足够重视。

一、设计、研究大跨度钢结构房屋抗震性能

首先，要在大跨度房屋的结构设计上添加抗震性能因素，然后在进一步实现大跨度钢结构房屋建筑的抗震性能的设计，并制定相应的性能优化目标。设计大跨度钢结构房屋的抗震功能，必须要非常了解设计的方案，具体问题具体对待，不允许套用同一个方案解决不同的问题。要针对具体问题撰写并分析相应的方案，找出每个钢结构建筑的结构特殊性，制定出与之符合的易于操作和实现的抗震性能优化目标，同时，为满足预期优化的目标有必要采取应对措施。实际情况下建筑设计要复杂的多，会受到很多因素影响，这些因素会大大影响钢结构建筑房屋的抗震效果。影响因素是：场地条件，抗震设防类别，设防烈度，结构设计的特殊性，建筑开支，恢复难易程度，震后损失等。根据大跨度钢结构建筑的抗震效果，可以把结构的抗震效果分为五个水准。

同时，通过树立不同的建筑结构抗震性能的目标，可把抗震性能的目标分为四个等级。结构抗震性能设计应分析结构方案不符合抗震概念设计的情况、选用适宜的结构抗震性能目标，并分析论证结构设计与结构抗震性能目标的符合性。结构抗震性能目标分为A、B、C、D 四个等级。

性能水平1：完好、无损坏

性能水平2：基本完好、轻微损坏；

性能水平3：轻度损坏

性能水平4：中度损坏

性能水平5：比较严重损坏

二、设计大跨度钢结构建筑房屋的延性性能

1 大跨度钢结构房屋设计延性性能的重要意义

随着建筑行业的发展，现在建筑的普遍高要求，高强度建筑材料的发展及应用，这些都促使钢结构建筑的跨度越做越大，设计高效的延性性能对建筑的抗震效果非常重要，甚至是大跨度钢结构建筑抗震性能的中流砥柱，它直接影响到房屋的抗震效果。如果设计的大跨度钢结构建筑的延性性能较好，在使用后期其部件和结构会比较牢固，弹性较强，能承受一定的变形，使用寿命延长。

2 大跨度钢结构建筑房屋延性性能的应用原理

传统延性性能的分析方法两种假设是线性假定和平面假定，但现在已不在使用传统的方法，因其有缺陷。缺陷是大跨度钢结构建筑在达到屈服载荷承受极限时，变形程度很大，表现出来的是几何的非线性性质，而不是传统的线性性质。该情况出现的原因是当钢结构建筑房屋达到屈服载荷时，钢结构处于最大载荷阶段，同时，房屋建筑材料的性能也在随之转变，其弹性力度逐渐减弱，向塑性性能转变。因此，建筑材料的性能由传统的线性性质向几何的非线性性质转变。所以传统的结构分析方法已不在适用。

在大跨度建设下的钢结构的设计过程中必须要对钢结构的延性性能进行控制，主要的设计思路表现为:1)在对钢结构的延性性能进行设计时，其中关键性的性能参数有:破坏变形、屈服变形、破坏荷载、屈服荷载等;破坏荷载指的是结构响应的过程中，构件的加载曲线中最大的荷载;屈服荷载指的是结构响应的全过程中，构件加载曲线出现转折时的荷载，在结构的设计过程中，破坏荷载就是最大荷载，而其中的破坏变形指的是破坏荷载所对应的构件的形变，屈服变形指的是屈服荷载所对应的构件的形变；2)在钢结构的延性设计中，设计的重点是要得到相关的延性性能的参数，以此来确定出合理的屈服变形值、屈服荷载值，保证在钢结构的运行过程中是在安全的设计荷载下使用，同时要对承载力系数进行合理的确定，保证钢结构在运行的过程中有一定的承载力储备；3)在钢结构的延性设计中还有一个重要的设计指标就是变形比例系数，其能保证钢结构在运行的过程中有足够的变形能力储备。

三、设计大跨度钢结构房屋的抗震预制性能

1 大跨度钢结构的构件拼接建筑结构

将钢结构构件拼接建筑结构应用在大跨度钢结构房屋中，会大大增加大跨度钢结构房屋的抗震效果。由于钢结构构件的拼接增加了房屋建筑塑性铰的数量，这样就大大提高了大跨度钢结构房屋抗震性能。钢结构构件拼接建筑结构的优点有两点：一是使钢结构房屋的抗震性能提高，二是当突发地震时，其较强的抗压、抗拉、抗剪性能可有效减缓房屋倒塌的过程，延长坍塌时间，大大提高了钢结构建筑房屋的抗震性能。

2 大跨度钢结构建筑房屋的支撑布置结构

现在，钢结构的诸多优点促使其在钢结构高层建筑中应用广泛。由于高层建筑钢结构的高度问题，为保证高层建筑的稳定性，必须有强有力的支撑。这种支撑不仅需要竖直方向的支撑，还需要水平方向的加强层。水平的加强层的加设能够大幅度提高钢结构建筑整体的刚度，其具体作用是有效控制楼层的顶点位移及楼与楼之间的位移设置。另外，水平加强层的加设不但能使钢结构房屋整体的刚度增强，而且能确保房屋建筑施工中钢的使用量减少，以节约成本。可见，大跨度钢结构建筑支撑布置结构的重要性之大。

3 大跨度钢结构房屋的轻型门式刚架结构

大跨度钢结构房屋的轻型门式刚架结构分为两种，分别为变截面门式刚架和等截面门式刚架。其结构主体的组成部分是变截面门式刚架或等截面门式刚架。钢结构房屋一般采用铰接或刚接的柱脚设计。轻型门式刚架结构优点非常多，比如重量较轻、安装便捷、易于施工、施工速度较快、经济实惠等。综合以上优点，使用轻型门式刚架结构的群体也越来越大，其常常应用在大跨度钢结构房屋建筑中。

4大跨度钢结构房屋的巨型梁设置结构

在建筑行业中，巨型梁的设置是钢结构房屋的抗震性能的关键，它是设计巨型钢结构抗震性能的重要因素，它的应用与否，是保证大跨度钢结构房屋抗震性能能否实现的关键。虽然巨型梁的设置很重要，但并不是数量越多越好，建筑结构的不同所需要的巨型梁数量也不一样。通过实验可知，巨型梁位置的稍微改变都会引起对钢结构房屋整体结构强烈的反映。因此，在应用中，巨型梁的设置应该引起我们足够的重视。

四、案例分析

1工程简介

渭南市体育中心体育馆包括比赛区和训练区，其平面结构是220mx120m, 建筑总高度是34m, 钢屋盖投影面积约22000扩。总体钢结构由钢屋盖、16.3m及19.3m两个钢夹层组成,混凝土部分分为5, 7，12m三个楼层。比赛区钢屋盖采用大跨度钢结构,运用空腹网壳受力体系, 网壳矢高5-10m,矢跨比12/0-1/10,最大跨度99m,网壳采用箱形截面450、250*14*14,材质采用Q345B钢。图1是其剖面图。

2荷载条件

2. 1重力荷载

钢结构构件自重通过程序自动计算，钢材容重y=78.5kN/m3。屋面恒载是0. 8kN/m2，活载是0.5 kN/m2。

2.2风荷载

基本风压:50年重现期的基本风压值是0.61kN/m2，是正常使用极限的验算，100年重现期的基本风压值是0. 67kN/m2，是承载能力极限状态的验算。

本工程的风荷载是按《渭南市体育中心体育馆风荷载试验研究报告》进行计算，50年重现期最大风压值为-3. 03 kN/m2。

2. 3温度荷载

混凝土结构考虑±15℃温差，钢结构考虑±30℃温差。

2.4地震作用

根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)，本工程所在地区抗震设防烈度为7度，地震分组为第一组，基本加速度值为0.1g。根据《建筑工程抗震设防分类标准》( GB50223-2004)第6. 03条，本工程抗震设防类别为乙类，抗震构造措施按8度。根据场地安全性评价报告，地震的最大地震影响系数amax=0. 105(竖向)，0. 140(水平)，特征周期Tg=0. 40s(竖向)，0. 50s(水平)。计算结构时，在建筑结构的两个主轴方向要分别考虑竖向地震影响，并进行抗震验算。地震影响按安全评估报告取值。

3延性设计

所用的软件是Midas7. 8. 0。

3.1材料选取

对材料的要求：钢材强屈比大于1.2,钢材的屈服台阶要明显，且伸长率要大于20%，因此选用Q345 B钢，

3. 2变形要求

对大跨度屋盖结构在重力荷载代表值、多遇竖向地震作用共同作用下组合挠度值不超过L1 /400。场馆中部:(挠度)/D(跨度)=143/99000=1/692 < L1 /400满足要求。

总结

随着建筑业的发展，钢结构得到越来越广泛的应用，特别是大跨度钢结构建筑房屋的数量越来越多，因此，要严格提高大跨度钢结构建筑的结构形式并严格要求其相关技术要求。同时，我国处于地震极其活跃的大陆板块，近几年发生的地震带来的损失巨大，根据这一实际情况，我们应该着重提高房屋的抗震性能，对大跨度钢结构建筑的抗震性引起足够的重视，改进钢结构建筑的结构形式，并尽可能提高其延性性能，增加房屋建筑的可靠性、稳定性，做到把地震带来的灾难损失最小化。

参考文献

[1]熊文文.大跨度钢拱结构抗震性能研究[D].大连理工大学，2011年

大跨度结构建筑工程实例范文第10篇

论文关键词:混凝土 抗震 经济性

作为从桥拱建筑中发展而来的混凝土大跨度板柱,发展历史悠久,应用广泛,特别是经过现代科学技术的运用,发展为一种新型建筑体系,由于其结构设计较容很符合抗震设计理念,混凝土大跨度板柱只要设计、构造措施得当,对改善框架节点的延性、增加节点区在地震作用下的变形能力有非常大的作用。同时会有效避免混凝土灌注中出现的许多现实问题:诸如在施工过程中由于框架节点区钢筋过于密集,混凝土难以灌注的问题,振捣困难的问题等等。由此,大跨度板柱体系在结构设计中越来越得到更为广泛的应用。伴随着我国混凝土行业、高层建筑业的蓬勃发展,行业规范越来越严格,对混凝土制品的品质的标准也更高,这在一定程度上也加快和推广了大跨度版主的发展和应用。再就是大跨度板柱体系在经济方面和混凝土密肋梁板相比较也具有很大优势。在下文中,对大跨度板柱体系和混凝土密肋梁板体系在抗震性能和经济性方面作计算分析比较。

一、结构方案概述及计算分析结果

本工程处于8度抗震设防烈度区,属三类场地,基本风压0.35kN/m2,框架抗震等级三级。X方向总长7.3x6=43.8米,Y方向总长8.2x3=24.6米。大跨度板柱体系:结构总高度为3.0米x9层=27米,框架柱600x600,框架梁考虑到门窗洞口的设置以及避免形成边框架扁梁偏心的因素,采用300x600,其余内框架梁800x400,次梁400x400;混凝土密肋梁板体系:结构总高度为3.3米x9层=29.7米,框架柱600x600,框架梁300x600,次梁250x500。

现在用中国建筑科学研究院PKPM系列SATWE软件依次对它们进行计算分析,来研究大跨度板柱与普通混凝土密肋梁板两种方案的地震作用效应。我们通过数据数据明显看到:当地震作用时,两种板柱体系表现出近似的地震效应,特别是处于两个方向同时产生地震平动效应。混凝土密肋梁板体系拥有较高的空间抗侧强度,而大跨度板柱体系又具有相对高的空间抗扭强度。原因在于:处在水平地震受力下,混凝土密肋梁板具有很高的抗弯强度,柱端受到的约束作用力相对较强,完全抵消了高空间的影响后表现出更大的空间强度;但大跨度板柱在建筑平面内的约束却拥有更大的强度,因而展现出更好的结构整体抗扭性能,当抵抗地震扭转作用时充分发挥了这些强度的平衡作用。以上结论对我们具有一定的参考价值,对这两方面的地震反应特点进行结构概念设计,结构方案选择时应予以重视。

二、通过比较来看两种结构方案的经济性

我们通过数据可以分析出,选择混凝土密肋梁板体系比采用大跨度板柱体系节省钢筋用量28%左右,节省混凝土用量10%左右,如果采用大跨度板柱体系当可以将高度差范围的维护结构(框架填充墙以及玻璃幕墙等)的费用节省。如果放弃结构总高度的因素下,运用混凝土密肋梁板体系具有相对的经济优势,相反,如果是结构总高度设为确定值的状况下,运用大跨度板柱体系当拥有可以在本来建筑基础上再递增一重的经济效应,这对现在寸土寸金的购地建筑中能大大降低成本,具有明显的优势!

三、大跨度板柱的设计构造要求

在构造设置过程当中,大跨度板柱的宽高比不能过大,即使能符合当下《建筑抗震设计规范》第6.3.2条的规定:a)梁截面宽度≤2倍柱截面宽度;b)梁截面宽度≤柱截面宽度+梁截面高度;c)梁截面高度≥16倍柱纵筋直径的规定,而规定所允许的条件,是大跨度板柱设置的最低限度准则。在大跨度板柱宽高比过大(接近规定要求限定值)的时候,它的传力机理更加多变,节点外关键区抗扭变数成为关键难题。因为当下的试验数量不多,和大跨度板柱柱节点相关的研究还在不断的研究和完善之中,故而对构造设置的工作人员来说,运用宽高比过大的设置,对于强度和裂缝控制层面是需要冒一定的风险的。当前面对大跨度板柱的设置方案通常采用比较严格的设计要求配筋,最后再按照结构分析计算结果对比复核。其设计要求为:

1.关于框架节点关键区中水平抗剪箍筋的设计:大跨度板柱框架节点关键区水平抗剪箍筋除了于内核心区柱内按照实施的混凝土结构设计规范要求设计之外,另外要在外核心区周边设计:二级抗震等级≥€%o13@100;二、三级抗震等级≥€%o9@100;非抗震等级≥€%o7@100;可利用大跨度板柱腰筋双向贯通设置双向大跨度板柱节点。可利用大跨度板柱腰筋双向贯通附加另向水平拉结筋设置单向大跨度板柱节点。

2.关于板柱节点关键区抗扭纵筋设置:双向大跨度板柱柱高相等时,应运用计算标准增加板柱纵向钢筋配置;双向大跨度板柱柱高不等时,应在矮大跨度板柱方向外关键区底部增加朝上开口箍筋配置底部抗扭纵筋;单向混凝土大跨度板柱时,应通过设置节点关键区附加封闭箍筋构成。应当运用附加箍筋形式时,其构造要求为:二级抗震等级≥€%o13@100;二、三级抗震等级≥€%o9@100;非抗震等级≥€%o8@200。

3.关于板柱节点外关键区周边抗扭封边箍筋设置:节点外关键区大跨度板柱纵向钢筋和节点外关键区角部附加垂直拉筋焊接或搭接配置,附加垂直拉筋的配置要求:二级抗震等级≥€%o13@100;二、三级抗震等级≥€%o9@100;非抗震等级≥€%o8@100。

四、采用大跨度板柱体系应注意的几个问题

1.在一定条件下,大跨度板柱的设计会由强度控制转化为由构件裂缝宽度和挠度控制,这个条件就是:大跨度板柱一侧的受拉钢筋配筋率达到3.0%左右。依据现行《混凝土结构设计规范》中第8.1.1条规定,当按照结构所处环境情况和结构不同来确定相对的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值。因此对于一般混凝土建筑进行验算的控制要求是:裂缝宽度限值应按0.25mm,屋顶负弯矩区应按0.18mm的标准进行。挠度验算有时候会起到决定性的作用,这是因为大跨度板柱对竖向荷载的抗弯强度相对较弱,所以,在建筑顶层永久荷载相对较大而活荷载相对微弱,必须考虑荷载长久效应受力影响的长久强度BL=MsBs/[ML(€%a-1)+Ms]计算的时候,永久荷载所占据比例越大,那么BL就越小,挠度就会越大。

2.在大跨度板柱的设计过程中,大跨度板柱的裂缝宽度及挠度的控制常常趋近现行规范所规定的限定值。假如在混凝土固化、养护中间由于施工因素导致的微弱伤损在之后结构交付使用后会更加容易增大,会对结构的安全运用产生很不利的影响,严重的会危急到结构安全,因此在施工中间需要强化对大跨度板柱的混凝土养护状态的监测和必要的保护。如果需要,应在梁柱节点区应用在混凝土中加入一定量得钢纤维的做法,从而加强大跨度板柱柱节点初裂承载力以及极限承载力,从而优化混凝土的裂缝形态,让裂缝更均匀、更细。

3在裂缝同挠度于具体施工当中形成主要冲突时,当前我国大多采用后张法预应力混凝土大跨度板柱的设计方案,在使用这种结构方案时,由于大跨度板柱的截面惯性矩相应比较小,因此预应力张拉施工期间常常是使用此方案体系受力的最不适宜的阶段。

五、结论

1.大跨度板柱和混凝土密肋梁板体系于一样的地震效应情况下表现出相似的地震平动效果:肋梁体系拥有相应稍高的建筑抗侧强度,大跨度板柱体系拥有相应稍高的建筑抗扭强度。

2.因为当前阶段对于大跨度板柱柱节点的研究还不全全面,因此现在在使用大跨度板柱体系构造设计时应该按照较为严谨的结构设计标准。

3.使用大跨度板柱体系比使用混凝土密肋梁板体系方案能够明显减小建筑层高,实现结构净高目的,如果放弃结构总高度的限制效应,使用后者方案的单位工程总造价将节省将近6%。当在乎结构总高度限制效应的状况

下,大跨度板柱体系会拥有更大的经济综合效益。因为大跨度板柱体系中空间内梁底同现浇板底的高差相差不是太大,构造比较美观,通常情况下当可节省空间内内顶的装饰成本。

4.在使用大跨度板柱体系中,挠度和裂缝的把握是构造设计进程的关键,在现实条件不能合乎设计普通钢筋混凝土大跨度板柱体系时,应使用预应力钢筋混凝土、钢纤维混凝土技术从而改善混凝土材料的构成关系、改变梁的受力效应等方案来处理。

支撑结构的强度严重影响了大跨度板柱空间网格的受力效应。在空间网格被托起在西昌的柱子上时,它相当于一块连接在柔性柱顶的刚性横隔板,彼此合理衔接,承托拉紧。这种空间结构的横向拉伸由柱子的竖向悬臂作用和通过柱间剪刀撑得到支持。当构造柱间支撑时需要小心切勿把这种空间结构的温度伸缩变形过分约束,要留有合理的效应伸缩空间。要达到这种目的,通常是运用在矩形板柱平面的各边中部的柱间加设剪刀撑。如此水平地震力就会依据柱子的各自相对强度进行比例分配。

近几年,大跨度建筑大量涌现,特别是大跨度板柱体系和混凝土密肋梁板这两种新的结构体系的较多应用,大跨度建筑已逐渐商品化,作为投资者,希望所建的工程价廉物美,在满足市场需要的同时,个人或企业有所发展,而作为客户需求方则既考虑造价,又考虑建筑物的质量,也就是综合考虑结构的抗震性能及经济指标。通过抗震及经济性能分析,寻找合理的使用范围,对更好的发展大跨度大空间建设、满足社会长远的生活需要、建设更好更多的绿色大跨度建筑体系具有重要意义。

大跨度板柱体系空间结构具有结构合理、造型丰富多彩等优点,被广泛应用于各类大跨度公共建筑中。诸如体育馆、展览馆、机库、候车厅、候机库、大型内游乐中心、商业中心等大跨度建筑,这类建筑重要性等级通常较高,一旦破坏,将对人民的生命财产造成严重危害,所以,对空间结构进行谨慎、细致的抗震设计具有十分重要的意义。

对于地震力与所要求的结构延性建立对应关系,国外一般有如下三种设计方案:

(1)较高地震力——较低延性方案;

(2)中等地震力——中等延性方案;

(3)较低地震力——较高延性方案。

大跨度结构建筑工程实例范文第11篇

关键词：大跨度；空间；钢结构；施工技术

Abstract: In recent years, along with our country economy develop rapidly, China's construction industry has also been considerable development. Especially in the steel structure in our country, this year the steel structure in large span, high difficulty, high strength in the direction of development. This paper will analyze and discuss some technical problems on the construction process of long-span spatial steel structure, hoping to give the majority of construction workers to certain reference and reference.

Key words: large span; space; steel structure; construction technology

中图分类号: TU391

0 前言

随着我国近年来城市集中化的进程加剧，越来越多大型建筑结构在城市中被修建起来。例如大型体育场、音乐厅、会展中心等结构，这些结构中都越来越多的采用大跨度、空间结构复杂的钢结构作为主体结构，为了保证建筑结构的稳定、美观、经济，在大跨度空间钢结构施工技术中还存在很多要注意的重点和难点，下面本文将对这些施工过程中存在的重点难点进行分析和介绍。

1 基本概念

钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。 钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。钢结构特点：钢结构自重较轻、钢结构工作的可靠性较高、钢材的抗振（震）性、抗冲击性好、钢结构制造的工业化程度较高、钢结构可以准确快速地装配、钢结构室内空间大、容易做成密封结构、钢结构易腐蚀、钢结构耐火性差、钢结构可回收利用、钢结构工期较短。

空间大跨度钢结构一般是指网架或管桁架或组合式钢架结构，钢结构跨度一般超过50米。随着钢结构技术的完善，大跨度钢结构在大型场馆、工业厂房、站台风雨棚等得到广泛使用。

2 大跨度空间钢结构特点

2.1 结构形式多样化复杂化

随着我国建筑事业的发展，我国在大跨度空间钢结构的结构形式设计上也取得了比较大的突破，现在我国大跨度空间钢结构已经不再局限于单一的传统结构形式，而是采用了很多结合方式形成组合的综合钢结构形式。例如，北京奥运跳水场馆“水立方”就是利用现代有机材料和传统钢结构结合，利用扭曲空间桁架来结合有机塑料聚合物薄膜来形成建筑物的主体。还有奥运羽毛球场馆则是利用了世界上目前为止跨度最大的弦型上支穹顶钢结构作为运动场馆的屋面结构。这类结构形式复杂、多样的钢结构建筑的建成，标志着我国的钢结构设计和研发工作已经能够实现全面自主，并且已经位列世界领先地位。

2.2 结构跨度大、材料等级高

现代钢结构建筑过程中，由于人们对建筑物的功能性要求越来越高，钢结构的跨度也随之提高，动辄百米的跨度已经是现在钢结构中比较常见的跨度了。例如“鸟巢”跨度296.3米、“水立方”跨度177.5米、广州国际会展中心跨度126.5米、南京奥体中心跨度360.9米等，这类打垮度钢结构的出现，更从侧面证明对钢结构的大跨度设计是时代的需要，也是发展的需要。另外，近年来我国的钢铁事业也发展比较迅速，这样钢铁事业也提供了更加高型号的钢材，例如Q390C、Q420E、Q460E、Q440C等新型钢材，这类刚才从一定侧面加速了我国的大跨度空间钢结构的发展，因为这类钢材的出现，更好的提供了钢结构所需要的材料承载力和能力系数。

2.3 预应力技术

预应力（prestressing force）是指在加预应力过程中所引入的应力。预应力技术一般采用与钢筋混凝土施工技术中，近年来，随着我国钢结构建筑的发展，预应力技术也慢慢被钢结构中采用。这种技术能够很好的通过部分刚才的预应力施加，来达到抵消一部分抗风荷载、雨雪荷载、自重荷载等的目的，进而能够为建筑结构的轻质化、简单化提供便利。

2.4 节点仿生化

仿生化作为一项近年来在建筑领域和机械领域比较广泛应用的一种技术，在钢结构中应用效果比较明显，通过对自然界生物的观察和研究，将钢结构的节点进行仿生化处理，可以有效的提高节点的强度和稳定性。

2.5 构架加工难度大

在钢结构的结构加工过程中，随着大跨度空间钢结构技术的广泛应用，钢结构加工难度也越来越大。例如很多工程对钢结构连接焊缝都要求为一级焊缝，在操作和质检过程中，难度都比较大。另外，对部分铰接处，对铰接零件加工精度也提出了比较高的要求，导致施工难度增加。

2.6 焊接难度大

除了上文提到的一级焊缝要求高外，大跨度空间钢结构链接过程中，对结构的对接工作很多，所以现场焊接工作量就比较大，在大工作量的要求和施工工期的双面要求下，焊接工作无疑是施工过程中的一个技术难点。

3 大跨度空间钢结构施工重点

近年来，我国钢结构虽然在已建成的结构方面取得了比较大的进步，同时在设计过程中也取得了比较大的重点，但是在大跨度空间钢结构施工过程中，还需要朝着科学化、经济化的施工方向努力，进一步从施工上来保证钢结构的建筑质量。

3.1 现场施工要联系图纸

近年来，我国的钢结构设计工作基本已经全部应用cad软件进行画图，cam系统进行数字化建模处理了。但是在钢结构施工过程中，往往忽略了与设计原始图纸的联系，在钢结构施工过程中，往往会发现设计图纸和现场施工环境之间的些许差别和细微调整，所以在施工现场，施工技术人员应该利用相关软件来进行施工图纸的改进和修正工作。同时，在现场施工过程中，要严格按照图纸相关要求来进行施工，对修改部分要联系设计人员进行现场的勘察和相关参数选择进行修改，严禁擅自修改。

3.2 注意施工阶段结构受力情况

钢结构的施工过程不同于混凝土的施工过程，在施工阶段，技术人员要注意施工阶段钢结构的受力情况，做好相关的防护工作。据相关统计资料表明，钢结构的施工阶段受力与使用阶段受力是完全不同的，随着近年来钢结构的跨度越来越大，在施工阶段结构的受力也变得越来越复杂，但是往往由于施工过程中没有引起足够的重视，极有可能导致安全事故。所以在钢结构施工过程中尤其是大跨度空间钢结构施工过程中，一定要注意对结构受力情况进行判断，必要时可以对受力较大的点或者结构薄弱点进行相关的支护措施。

3.3 合理选择安装方法

安全、经济、适用在钢结构施工过程中是三个矛盾冲突点，如何合理的安排这三点，找到这三点的最佳融合点就是现代大跨度空间钢结构的安装技术选择点。我国传统的钢结构安装方法一般有：高空散装法、整体吊装法、分块吊装整合法、整体顶升法、高空滑移法等等，但是随着钢结构的跨度变得越来越大，钢结构材料的选择也越来越重的情况下，传统的安装方法并不完美适用于现代钢结构安装工程，所以通过对传统安装方法的改进，合理结合现代大跨度空间钢结构主要安装技术特点等，我国自主创新了一定的新型安装技术，例如高空曲线滑移法、折叠顶升技术、局部固定法等等。这些方法的出现，有效的为现代大跨度钢结构安装提供了保障。

3.4 人员素质提升

对人员素质方面可以分为两个部分，一部分是指施工操作人员的素质提升。这类人员一般的专业素质较低，普遍仅仅具有相关的专业技能，在施工过程中，可以通过培训、授课、技术交底等方式来对操作人员的素质进行提升。另外钢结构技术人员也应该努力充实自己的专业知识，通过网络、书籍报刊等对国内外先进的钢结构施工技术进行学习。

4 总结

随着现代建筑的功能性和结构性要求变得越来越多、越来越复杂，大跨度空间钢结构的应用前景也越来越广阔，但是大跨度空间钢结构施工过程还存在着很多的施工重点，本文着重对大跨度空间钢结构的基本概念、结构特点进行了介绍，在此基础上进行施工技术的分析和阐述，希望通过本文能够为广大钢结构施工人员带来一定的参考经验，同时也希望相关技术人员能够对本文论述不当之处提出指导意见。

【参考文献】

[1] 焦伟.大跨度空间钢结构安装技术探析[J].顺德荣大钢结构工程有限公司,2012, (5):67-68.

大跨度结构建筑工程实例范文第12篇

摘要：钢结构是世界早期工程结构中最先使用的结构类型之一，由于钢结构具有强度高，自重轻，施工速度快，抗震性能好等优点，一直是被广泛采用的一种结构，随着我国城市化的快速发展以及我国钢产量跃居世界前列，建筑钢结构在综合经济效益方面和抗震能力上的优点，发展钢结构建筑已成为土木工程建设的一项基本政策。

关键词：钢结构土木工程强度高重量轻耐热性

钢结构是世界早期工程结构中最先使用的结构类型之一，由于钢结构具有强度高，自重轻，施工速度快，抗震性能好等优点，一直是被广泛采用的一种结构，随着我国城市化的快速发展以及我国钢产量跃居世界前列，建筑钢结构在综合经济效益方面和抗震能力上的优点，发展钢结构建筑已成为土木工程建设的必经之路。

1、土木工程中钢结构的特点

钢结构是以钢材（钢板和型钢等）制作的结构，在工程中钢结构得到广泛应用和发展，是由于钢结构与其他结构相比具有下列特点。

1.1 材料强度高，重量轻

钢的密度虽然较大，但强度却高得更多，与其他建筑材料相比，钢材的密度与屈服点的比值最小。在相同的荷载和约束条件下，采用钢结构时，结构的自重通常较小。当跨度和荷载相同时，钢屋架的重量只有钢筋混凝土屋架重量的1/4~1/3，若用薄壁型钢屋架或空间结构则更轻。

1.2 钢材材质均匀，可靠性高

钢材的内部组织均匀，非常接近匀质体，其各个方向的物理力学性能基本相同，接近各向同性体；且在一定的应力范围内，处于理想弹性工作状态，符合工程力学所采用的基本假定。因此，钢结构的计算方法可根据力学原理进行，计算结果准确，可靠。

1.3 钢材的塑性和韧性好

钢材质地均匀，有良好的塑性和韧性。由于钢材的塑性好，钢结构在一般情况下不会因偶然超载或局部超载而突然断裂破坏；钢材的韧性好，则使钢结构对动荷载的适应性较强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了从分的保证。

1.4 工业化程度高

钢结构构件在工厂制成，能成批大量生产，便于机械化制作，生产效率高，速度快，成品精确度较高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。采用工厂制造，工地安装的施工方法，可缩短建设周期，降低造价，提高经济效益。

1.5 钢材具有可焊接性

由于建筑用钢材具有可焊接性，使钢结构的连接大为简化，可满足制造各种复杂结构形状的需要。但焊接时产生很高的温度，温度分布很不均匀，结构各部位的冷却速度也不同。

1.6 密封性好

钢材的不渗漏行适用于密闭结构。钢材本身因组织非常致密，当采用焊接连接，甚至铆钉或螺栓连接时，都易做到紧密不渗透。因此钢材是制造容器，特别是高压容器，大型油库，气柜，输油管道的良好材料。

2、钢结构在实际土木工程中的应用

根据钢结构的特性及其优缺点，其合理的应用范围如下：

2.1 重型工业厂房的承重骨架和吊车梁

重型工业厂房的特点是荷载大，房屋高，有的还受温度作用或设备的振动作用及大承载吨位吊车作用（例：有的达440t）。

2.2 大跨度建筑的屋盖结构

钢材轻质高强，可以跨越很大的跨度。结构跨度越大，自重在全部荷载中所占的比重也就越大，减轻自重可以或得明显的经济效益。因此，钢结构强度高而质量轻的优点对于大跨度建筑结构特别突出（例如：公共建筑中的体育馆，大会堂，影剧院等）。

2.3 高耸结构

钢结构常用于较大的无线电桅杆，微波塔，广播和电视发射塔架，火箭发射塔等。由于将结构制造，施工方便，特别是其构件截面小，可大大减少风荷载；自重轻，可大大降低基础工程造价，取得更大的经济效益。

2.4 大跨度桥梁结构

跨度较大，重载的铁路和公路桥多采用钢结构。1968年建成的南京长江大桥，为铁路公路两用双层桥，钢梁共10孔，其中有9孔为3m*160m多跨连续桁架，采用了16Mnq低合金钢。1991年建成的跨越黄浦江的上海市南浦大桥，总长8346m，主桥为双塔双索面斜拉桥，全长846m，采用钢梁与钢筋混凝土板相结合的组合梁结构，中跨跨长423m，是我国已建跨度最大的斜拉桥。

2.5 多、高层建筑结构

高层建筑采用钢结构与采用混凝土结构相比具有下列优越性：

（1）钢结构自重轻。高层钢结构自重一般为高层钢筋混凝土结构自重的1/2~3/5；

（2）钢结构材料强度高。与钢筋混凝土结构相比，钢结构柱截面面积小，从而可增加建筑有效使用面积。

3.结语

综上所述，钢结构凭借自身的各方面优点，在土木工程建设行业中占据重要地位并且逐步发挥其自身的巨大优势，所以，未来钢结构必有更为广阔的发展空间。

参考文献：

[1]GB50017—2003 钢结构设计规范.中国计划出版社，2003

[2]GB50068—2001 建筑结构可靠度设计统一标准.中国建筑工业出版社，2001

大跨度结构建筑工程实例范文第13篇

关键词：钢结构国外建筑

1建筑用钢占总钢产量的比重

近数十年来，前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家，其钢产量轮流位居世界第一位。因此，这几个国家的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。而在同一时期，我国在这方面的发展则比较缓慢，水平也相对落后。近几年来，随着我国改革开放政策的实行和推进，我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间，我国的钢产量一跃成为世界第一位。1996年，我国钢产量首次突破亿吨大关；1998年我国钢产量已达11434万t，而且每年增产300万t.钢产量的增长为发展我国建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。但目前，我国与发达国家相比在许多方面还存在着明显的差距，因此，为了推动我国建筑钢结构的进一步发展和应用，我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。

中国的建筑用钢总量约占全部钢产量的20%～25%，而工业发达的国家则占30%以上。如美国和日本，该项指标均已超过50%.在我国，钢在建筑中主要用于建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗等，而其中钢结构用钢只占10%左右，在我国一亿吨的钢产量中，真正用于钢结构上的也就200～300万吨。

根据1998年中期美国金属建筑行业分布的一些数据，美国金属建筑行业的发展和市场的基本情况是：在20世纪50、60、70、80和90年代，以百万美元计的年销售额/以万吨计的年加工量分别为150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代为例相应的增长倍数分别达到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。从中可以看出，美国的建筑用金属年销售额增长很快，估计目前已经超过25亿美元，年加工量也已经达到200万吨以上。

2低层、多层建筑钢结构和轻钢结构

美国金属建筑的主要市场分布：工业（生产用厂房、仓库及辅助设施等）、商业（商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等）、社区（私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等）、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。

在美国，低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会（AISC和MBMA）联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18m，层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等，其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%.

轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接“H”型截面做主与梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点。由于自重轻，也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如Butler、BHP、ABC等都已经进入了中国市场，我国企业应奋起直追，创造条件积极发展我国自己的轻钢结构体系，以适应今后我国建筑钢结构不断发展的要求。

3高层及超高层钢结构

由于人类文化生活不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。目前世界上最高，最大的结构采用的都是钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构。世界上目前已经建成的几个纯钢结构建筑为目前世界上最高的超高层建筑，它们是：

1931年建成的102层、高381m的美国纽约帝国大厦（1969年以前一直是最高的）；

1969年建成的110层、高417m的美国纽约世界贸易中心（南北两座）；

1970年建成的110层、高443m的美国芝加哥西尔斯大厦；

1996年建成的高450m的马来西亚双塔石油大厦（KLCC，号称目前世界最高，但美国的西尔斯大厦有异议）；

我国于1997年建成的上海金茂大厦为95层，建筑高度421m，结构高度395m，也跻身于世界最高行列。如果上海浦东环球金融中心大厦（95层460m）建成，则堪称世界最高，实为我国一大光荣。深圳赛格广场大厦70层、高279m，为世界上最高的全部采用钢管混凝土的超高层建筑，这又是我国的一大光荣。

巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系，它是为了满足特殊功能或综合功能而产生的。它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能，是一种很有发展的结构。如日本千叶县43层、高180m的NEC大楼，该建筑内部布置大开口和大空间庭院，其巨型结构是由四根巨型结构柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。经分析，这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼，63层、高298.74m，也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60m的等边三角形，其结构体系是以三角形顶点的三个独立框筒为“巨型柱”，通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系，具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。第三例是日本拟建的动力智能大厦（DIB-200），高800m，地上200层，地下7层，总建筑面积150万m2，由12个巨型单元体组成。每个单元体是一个直径50m、高50层（200m）的框筒柱，1～100层设4个柱，101～150层设3个柱，151～200层设1个柱，每50层设置一道巨型梁。结构上设有主动控制系统，进一步削弱地震反应。香港汇丰银行也属于一巨型钢结构大厦，是诺尔曼。福尔特设计的。

4大跨度钢结构

大跨度或较大跨度大都采用钢结构，当然也有用“膜”完成的，但充气膜由于一些缺点近年来很少用，张力膜则也需要钢索和钢杆的支撑。

大跨度钢结构多用于多功能体育场馆，会议展览中心，博览馆，候机厅，飞机库等。最早跨度最大的平板网架是60年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91m×122m（正放四角锥）。最大的双层网壳是70年代也是在美国建造的休斯敦宇宙穹顶（Astrodome，直径196m）及新奥尔良超级穹顶（Superdome，直径207m）。90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上最大跨度的单层网壳，建筑直径229.6m，结构直径187.2m，采用三向网格，节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆棗亚特兰大体育馆（拟椭圆形平面，186m×235m），采用的是张拉整体体系的屋盖，主要由索、杆、膜组成，是当今最有发展前途的一种新型空间结构。1993年日本建成的福冈体育馆，直径222m，是当今最大的开合钢结构屋顶，而使1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶（Skydome，直径203m），降为世界第二跨度最大的开合结构。超过300m的屋盖结构全部使用钢板和型钢组成，并不是最优方案，近年来研究较为成功的是杂交（混合）结构，即杆、索、膜混合使用。最为典型的例子就是千禧之年世纪之交的千年穹顶（TheMilleniumDome），1997年6月开始拟建，仅用一年时间施工，1998年6月举行升顶仪式，该馆位于英国伦敦泰晤士河南岸格林尼治，是当今世界跨度最大的屋盖，穹顶酷像飞碟，直径320m.穹顶由12根包括10m支座在内的高100m桅杆塔柱（柱本身90m）通过总长度70km的钢缆绳悬挂起来的，桅杆塔柱布置在直径200m圆周上。穹顶网格由72根成对径向索和7根环向索做成。穹顶高50m，中间设有中心索桁架和70m直径环，上覆盖144块双层巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纤维布。工程总面积8万m2，总预算7.58亿英镑。馆内将以“标新立异时代”为主题举行展览会以迎接21世纪的到来。馆内设有“人体探秘”、“时光课堂”、“金融之窗”、“地球奇迹”、“展望未来”等12个展区。当然，从理论角度讲，跨度再大的结构也是有可能实现的，为此，日本、美国学者和研究单位都在进行研究。如1959年富勒曾提出建造一个直径3.22km的短程线网壳，覆盖纽约市第23-59号街区，网壳重8万t.日本巴组铁工所曾提出跨度200m、500m及1000m网壳蓝图，其中500m为全天候多功能体育娱乐活动厅，1000m为创造理想未来城市，体现工作、居住、娱乐一体化的丰富日常生活环境。虽然这种设想在现实当中能否实现还有待于深入研究，但在桥梁方面，1000m左右跨度已经实现，世界上跨度最大的斜拉索桥为日本的多多罗大桥全长为890m；最大的悬索桥为日本的名石大桥（1991m），公路铁路两用最大跨度桥为香港的青马大桥（悬索桥1377m）。世界最早的双曲抛物面悬索屋盖是著名的美国雷里竞技馆。另外历届奥运会、博览会等都可以显示钢结构的发展水平。如1972年德国慕尼黑（覆盖7.48万m2体育场的索网建筑群），1976年加拿大蒙特利尔，1980年莫斯科，1984年美国洛杉矶，1988年韩国汉城（120m直径体操馆及93m直径击剑馆都是索穹顶），1992年西班牙巴塞罗那圣乔地体育馆（128m），1996年美国亚特兰大乔治亚穹顶（186m×235m索穹顶）。2000年澳大利亚悉尼主体育场（11万人，两个220m×70m的双曲抛物面网壳）。机场和机库都属于大跨度结构，在工程中基本上也都采用钢结构。如英国伦敦希思罗机库（一、二期）应是规模比较大的工程。而我国近年来建成的首都机库（2-153m×90m）采用三层斜放四角锥网格、焊接球节点平板网架，其跨度规模之大，在国际上是数一数二的，这是我国在钢结构方面的又一大殊荣。机场的钢结构屋盖由于建筑上的要求比较高，更是绚丽多彩。香港机场、马来西亚机场都采用大面积单体网壳形式。目前，国际上以及我国都在流行一种波浪形曲面，树状支承以及直接交汇的相贯节点的立体桁架体系。看起来雄壮而美观。我国深圳机场、首都机场、上海浦东机场就是典型的例子。

5我国建筑钢结构的前景与差距

从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，特别是大于50mm的厚钢板，国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满足各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm的厚钢板，具有以下类型：

①有高强度低预热型（以前预热75℃，现在预热50℃）的厚钢板590N/mm2级（HT590级）；

②抗地震的厚钢板，主要有低屈服比高强度钢材（HT590～HT780级）和低屈服点钢板，这种钢材日本重点生产，用于次要结构上，当地震时这种材料先屈服，保证主要结构减少地震损失；

③防火厚钢板。有400N/mm2及490N/mm2，当其在600℃时屈服强度还能达到常温下的2/3；

大跨度结构建筑工程实例范文第14篇

摘要：钢结构国外建筑

1建筑用钢占总钢产量的比重

近数十年来，前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家，其钢产量轮流位居世界第一位。因此，这几个国家的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。而在同一时期，我国在这方面的发展则比较缓慢，水平也相对落后。近几年来，随着我国改革开放政策的实行和推进，我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间，我国的钢产量一跃成为世界第一位。1996年，我国钢产量首次突破亿吨大关；1998年我国钢产量已达11434万t，而且每年增产300万t.钢产量的增长为发展我国建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。但目前，我国和发达国家相比在许多方面还存在着明显的差距，因此，为了推动我国建筑钢结构的进一步发展和应用，我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。

中国的建筑用钢总量约占全部钢产量的20%～25%，而工业发达的国家则占30%以上。如美国和日本，该项指标均已超过50%.在我国，钢在建筑中主要用于建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗等，而其中钢结构用钢只占10%左右，在我国一亿吨的钢产量中，真正用于钢结构上的也就200～300万吨。

根据1998年中期美国金属建筑行业分布的一些数据，美国金属建筑行业的发展和市场的基本情况是摘要：在20世纪50、60、70、80和90年代，以百万美元计的年销售额/以万吨计的年加工量分别为150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代为例相应的增长倍数分别达到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。从中可以看出，美国的建筑用金属年销售额增长很快，估计目前已经超过25亿美元，年加工量也已经达到200万吨以上。

2低层、多层建筑钢结构和轻钢结构

美国金属建筑的主要市场分布摘要：工业（生产用厂房、仓库及辅助设施等）、商业（商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等）、社区（私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等）、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。

在美国，低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会（AISC和MBMA）联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18m，层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等，其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%.

轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接“H”型截面做主和梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特征。由于自重轻，也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如Butler、BHP、ABC等都已经进入了中国市场，我国企业应奋起直追，创造条件积极发展我国自己的轻钢结构体系，以适应今后我国建筑钢结构不断发展的要求。

3高层及超高层钢结构

由于人类文化生活不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。目前世界上最高，最大的结构采用的都是钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构。世界上目前已经建成的几个纯钢结构建筑为目前世界上最高的超高层建筑，它们是摘要：

1931年建成的102层、高381m的美国纽约帝国大厦（1969年以前一直是最高的）；

1969年建成的110层、高417m的美国纽约世界贸易中心（南北两座）；

1970年建成的110层、高443m的美国芝加哥西尔斯大厦；

1996年建成的高450m的马来西亚双塔石油大厦（KLCC，号称目前世界最高，但美国的西尔斯大厦有异议）；

我国于1997年建成的上海金茂大厦为95层，建筑高度421m，结构高度395m，也跻身于世界最高行列。假如上海浦东环球金融中心大厦（95层460m）建成，则堪称世界最高，实为我国一大光荣。深圳赛格广场大厦70层、高279m，为世界上最高的全部采用钢管混凝土的超高层建筑，这又是我国的一大光荣。

巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系，它是为了满足非凡功能或综合功能而产生的。它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能，是一种很有发展的结构。如日本千叶县43层、高180m的NEC大楼，该建筑内部布置大开口和大空间庭院，其巨型结构是由四根巨型结构柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。经分析，这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼，63层、高298.74m，也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60m的等边三角形，其结构体系是以三角形顶点的三个独立框筒为“巨型柱”，通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系，具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。第三例是日本拟建的动力智能大厦（DIB-200），高800m，地上200层，地下7层，总建筑面积150万m2，由12个巨型单元体组成。每个单元体是一个直径50m、高50层（200m）的框筒柱，1～100层设4个柱，101～150层设3个柱，151～200层设1个柱，每50层设置一道巨型梁。结构上设有主动控制系统，进一步削弱地震反应。香港汇丰银行也属于一巨型钢结构大厦，是诺尔曼。福尔特设计的。

4大跨度钢结构

大跨度或较大跨度大都采用钢结构，当然也有用“膜”完成的，但充气膜由于一些缺点近年来很少用，张力膜则也需要钢索和钢杆的支撑。

大跨度钢结构多用于多功能体育场馆，会议展览中心，博览馆，候机厅，飞机库等。最早跨度最大的平板网架是60年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91m×122m（正放四角锥）。最大的双层网壳是70年代也是在美国建造的休斯敦宇宙穹顶（Astrodome，直径196m）及新奥尔良超级穹顶（Superdome，直径207m）。90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上最大跨度的单层网壳，建筑直径229.6m，结构直径187.2m，采用三向网格，节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆棗亚特兰大体育馆（拟椭圆形平面，186m×235m），采用的是张拉整体体系的屋盖，主要由索、杆、膜组成，是当今最有发展前途的一种新型空间结构。1993年日本建成的福冈体育馆，直径222m，是当今最大的开合钢结构屋顶，而使1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶（Skydome，直径203m），降为世界第二跨度最大的开合结构。超过300m的屋盖结构全部使用钢板和型钢组成，并不是最优方案，近年来探究较为成功的是杂交（混合）结构，即杆、索、膜混合使用。最为典型的例子就是千禧之年世纪之交的千年穹顶（TheMilleniumDome），1997年6月开始拟建，仅用一年时间施工，1998年6月举行升顶仪式，该馆位于英国伦敦泰晤士河南岸格林尼治，是当今世界跨度最大的屋盖，穹顶酷像飞碟，直径320m.穹顶由12根包括10m支座在内的高100m桅杆塔柱（柱本身90m）通过总长度70km的钢缆绳悬挂起来的，桅杆塔柱布置在直径200m圆周上。穹顶网格由72根成对径向索和7根环向索做成。穹顶高50m，中间设有中心索桁架和70m直径环，上覆盖144块双层巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纤维布。工程总面积8万m2，总预算7.58亿英镑。馆内将以“标新立异时代”为主题举行展览会以迎接21世纪的到来。馆内设有“人体探秘”、“时光课堂”、“金融之窗”、“地球奇迹”、“展望未来”等12个展区。当然，从理论角度讲，跨度再大的结构也是有可能实现的，为此，日本、美国学者和探究单位都在进行探究。如1959年富勒曾提出建造一个直径3.22km的短程线网壳，覆盖纽约市第23-59号街区，网壳重8万t.日本巴组铁工所曾提出跨度200m、500m及1000m网壳蓝图，其中500m为全天候多功能体育娱乐活动厅，1000m为创造理想未来城市，体现工作、居住、娱乐一体化的丰富日常生活环境。虽然这种设想在现实当中能否实现还有待于深入探究，但在桥梁方面，1000m左右跨度已经实现，世界上跨度最大的斜拉索桥为日本的多多罗大桥全长为890m；最大的悬索桥为日本的名石大桥（1991m），公路铁路两用最大跨度桥为香港的青马大桥（悬索桥1377m）。世界最早的双曲抛物面悬索屋盖是闻名的美国雷里竞技馆。另外历届奥运会、博览会等都可以显示钢结构的发展水平。如1972年德国慕尼黑（覆盖7.48万m2体育场的索网建筑群），1976年加拿大蒙特利尔，1980年莫斯科，1984年美国洛杉矶，1988年韩国汉城（120m直径体操馆及93m直径击剑馆都是索穹顶），1992年西班牙巴塞罗那圣乔地体育馆（128m），1996年美国亚特兰大乔治亚穹顶（186m×235m索穹顶）。2000年澳大利亚悉尼主体育场（11万人，两个220m×70m的双曲抛物面网壳）。机场和机库都属于大跨度结构，在工程中基本上也都采用钢结构。如英国伦敦希思罗机库（

一、二期）应是规模比较大的工程。而我国近年来建成的首都机库（2-153m×90m）采用三层斜放四角锥网格、焊接球节点平板网架，其跨度规模之大，在国际上是数一数二的，这是我国在钢结构方面的又一大殊荣。机场的钢结构屋盖由于建筑上的要求比较高，更是绚丽多彩。香港机场、马来西亚机场都采用大面积单体网壳形式。目前，国际上以及我国都在流行一种波浪形曲面，树状支承以及直接交汇的相贯节点的立体桁架体系。看起来雄壮而美观。我国深圳机场、首都机场、上海浦东机场就是典型的例子。

5我国建筑钢结构的前景和差距

从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国和之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，非凡是大于50mm的厚钢板，国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满足各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm的厚钢板，具有以下类型摘要：

①有高强度低预热型（以前预热75℃，现在预热50℃）的厚钢板590N/mm2级（HT590级）；

②抗地震的厚钢板，主要有低屈服比高强度钢材（HT590～HT780级）和低屈服点钢板，这种钢材日本重点生产，用于次要结构上，当地震时这种材料先屈服，保证主要结构减少地震损失；

③防火厚钢板。有400N/mm2及490N/mm2，当其在600℃时屈服强度还能达到常温下的2/3；

大跨度结构建筑工程实例范文第15篇

关键词： 钢结构 国外建筑

1 建筑用钢占总钢产量的比重

近数十年来，前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家，其钢产量轮流位居世界第一位。因此，这几个国家的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。而在同一时期，我国在这方面的发展则比较缓慢，水平也相对落后。近几年来，随着我国改革开放政策的实行和推进，我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间，我国的钢产量一跃成为世界第一位。1996 年，我国钢产量首次突破亿吨大关；1998年我国钢产量已达11434万t，而且每年增产300万t.钢产量的增长为发展我国建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。但目前，我国与发达国家相比在许多方面还存在着明显的差距，因此，为了推动我国建筑钢结构的进一步发展和应用，我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。

中国的建筑用钢总量约占全部钢产量的20%～25%，而工业发达的国家则占30%以上。如美国和日本，该项指标均已超过50%.在我国，钢在建筑中主要用于建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗等，而其中钢结构用钢只占10%左右，在我国一亿吨的钢产量中，真正用于钢结构上的也就200～300万吨。

根据1998年中期美国金属建筑行业分布的一些数据，美国金属建筑行业的发展和市场的基本情况是：在20世纪50、60、70、80和90年代，以百万美元计的年销售额/以万吨计的年加工量分别为150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代为例相应的增长倍数分别达到1、2/2?2、8/3?7、10/5?7和15/6.3倍。从中可以看出，美国的建筑用金属年 销售额增长很快，估计目前已经超过25亿美元，年加工量也已经达到200万吨以上。

2 低层、多层建筑钢结构和轻钢结构

美国金属建筑的主要市场分布：工业（生产用厂房、仓库及辅助设施等）、商业（商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等）、社区（私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆 、教堂等）、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。

在美国，低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会（aisc 和mbma）联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18m，层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等，其中两层以下的非居住用楼房建筑占70% .

轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接“h” 型截面做主与梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特点。由于自重轻，也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如 butler、bhp、abc等都已经进入了中国市场，我国企业应奋起直追，创造条件积极发展我国自己的轻钢结构体系，以适应今后我国建筑钢结构不断发展的要求。

3 高层及超高层钢结构

由于人类文化生活不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。目前世界上最高，最大的结构采用的都是钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构。世界上目前已经建成的几个纯钢结构建筑为目前世界上最高的超高层建筑，它们是：

1931年建成的102层、高381m的美国纽约帝国大厦（1969年以前一直是最高的）；

1969年建成的110层、高417m的美国纽约世界贸易中心（南北两座）；

1970年建成的110层、高443m的美国芝加哥西尔斯大厦；

1996年建成的高450m的马来西亚双塔石油大厦（klcc，号称目前世界最高，但美国的西尔斯大厦有异议）；

我国于1997年建成的上海金茂大厦为95层，建筑高度421m，结构高度395m，也跻身于世界最高行列。如果上海浦东环球金融中心大厦（95层460m）建成，则堪称世界最高，实为我国一大光荣。深圳赛格广场大厦70层、高279m，为世界上最高的全部采用钢管混凝土的超高层建筑，这又是我国的一大光荣。

巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系，它是为了满足特殊功能或综合功能而产生的。它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能，是一种很有发展的结构。如日本千叶县43 层、高180m的nec大楼，该建筑内部布置大开口和大空间庭院，其巨型结构是由四根巨型结构柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。经分析，这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼，63层、高298.74m，也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60m的等边三角形，其结构体系是以三角形顶点的三个独立框筒为“巨型柱”，通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系，具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。第三例是日本拟建的动力智能大厦（dib-200），高800m，地上200层，地下7层，总建筑面积150万m2，由12个巨型单元体组成。每个单元体是一个直径50m、高50层（200m）的框筒柱，1～100层设4个柱，101～150层设3个柱，151～200层设1个柱，每50层设置一道巨型梁。结构上设有主动控制系统，进一步削弱地震反应。香港汇丰银行也属于一巨型钢结构大厦，是诺尔曼。福尔特设计的。

4 大跨度钢结构

大跨度或较大跨度大都采用钢结构，当然也有用“膜”完成的，但充气膜由于一些缺点近年来很少用，张力膜则也需要钢索和钢杆的支撑。

大跨度钢结构多用于多功能体育场馆，会议展览中心，博览馆，候机厅，飞机库等。最早跨度最大的平板网架是60 年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91m×122m（正放四角锥）。最大的双层网壳是70年代也是在美国建造的休斯敦宇宙穹顶（astrodome，直径196m）及新奥尔良超级穹顶（superdome，直径207m）。90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上最大跨度的单层网壳，建筑直径229.6m，结构直径 187.2m，采用三向网格，节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆??亚特兰大体育馆（拟椭圆形平面，186m×235m），采用的是张拉整体体系的屋盖，主要由索、杆、膜组成，是当今最有发展前途的一种新型空间结构。1993年日本建成的福冈体育馆，直径222m，是当今最大的开合钢结构屋顶，而使1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶（skydo me，直径203m），降为世界第二跨度最大的开合结构。超过300m的屋盖结构全部使用钢板和型钢组成，并不是最优方案，近年来研究较为成功的是杂交 （混合）结构，即杆、索、膜混合使用。最为典型的例子就是千禧之年世纪之交的千年穹顶（the millenium dome），1997年6月开始拟建，仅用一年时间施工，1998年6月举行升顶仪式，该馆位于英国伦敦泰晤士河南岸格林尼治，是当今世界跨度最大的屋盖，穹顶酷像飞碟，直径320m.穹顶由12根包括10m支座在内的高100m桅杆塔柱（柱本身90m）通过总长度 70km的钢缆绳悬挂起来的，桅杆塔柱布置在直径200m圆周上。穹顶网格由72根成对径向索和7根环向索做成。穹顶高50m，中间设有中心索桁架和70m直径环，上覆盖144块双层巨幅白色涂以特福隆（teflon）的玻璃纤维布。工程总面积8万m2，总预算7.58亿英镑。馆内将以“标新立异时代”为主题举行展览会以迎接21世纪的到来。馆内设有“人体探秘”、“时光课堂”、“金融之窗”、“地球奇迹”、“展望未来”等12个展区。当然，从理论角度讲，跨度再大的结构也是有可能实现的，为此，日本、美国学者和研究单位都在进行研究。如1959年富勒曾提出建造一个直径3.22km的短程线网壳，覆盖纽约市第23-59号街区，网壳重8万t.日本巴组铁工所曾提出跨度200m、500m及1000m网壳蓝图，其中 500m为全天候多功能体育娱乐活动厅，1000m为创造理想未来城市，体现工作、居住、娱乐一体化的丰富日常生活环境。虽然这种设想在现实当中能否实现还有待于深入研究，但在桥梁方面，1000m左右跨度已经实现，世界上跨度最大的斜拉索桥为日本的多多罗大桥全长为890m；最大的悬索桥为日本的名石大桥 （1991m），公路铁路两用最大跨度桥为香港的青马大桥（悬索桥1377m）。世界最早的双曲抛物面悬索屋盖是著名的美国雷里竞技馆。另外历届奥运会、博览会等都可以显示钢结构的发展水平。如1972年德国慕尼黑（覆盖7.48万m2体育场的索网建筑群），1976年加拿大蒙特利尔，1980年莫斯科，1984年美国洛杉矶，1988年韩国汉城（120m直径体操馆及93m直径击剑馆都是索穹顶）， 1992年西班牙巴塞罗那圣乔地体育馆（128m），1996年美国亚特兰大乔治亚穹顶（ 186m×235m索穹顶）。2000年澳大利亚悉尼主体育场（11万人，两个220m×70m的双曲抛物面网壳）。机场和机库都属于大跨度结构，在工程中基本上也都采用钢结构。如英国伦敦希思罗机库（一、二期）应是规模比较大的工程。而我国近年来建成的首都机库（2-153m×90m）采用三层斜放四角锥网格、焊接球节点平板网架，其跨度规模之大，在国际上是数一数二的，这是我国在钢结构方面的又一大殊荣。机场的钢结构屋盖由于建筑上的要求比较高，更是绚丽多彩。香港机场、马来西亚机场都采用大面积单体网壳形式。目前，国际上以及我国都在流行一种波浪形曲面，树状支承以及直接交汇的相贯节点的立体桁架体系。看起来雄壮而美观。我国深圳机场、首都机场、上海浦东机场就是典型的例子。

5 我国建筑钢结构的前景与差距

从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国与之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，特别是大于50mm 的厚钢板，国产产品的z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满足各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm的厚钢板，具有以下类型：

①有高强度低预热型（以前预热75℃，现在预热50℃）的厚钢板590n/mm2级（ht590级）；

②抗地震的厚钢板，主要有低屈服比高强度钢材（ht590～ht780级）和低屈服点钢板，这种钢材日本重点生产，用于次要结构上，当地震时这种材料先屈服，保证主要 结构减少地震损失；

③防火厚钢板。有400n/mm2及490n/mm2，当其在600℃ 时屈服强度还能达到常温下的2/3；