浅论大跨度结构在建筑工程中的应用

栾兰

摘 要：在建筑业高速发展的今天，建筑结构的发展总能带来建筑技术的提升。为了顺应社会各界对建筑物的要求，大跨度结构越发在建筑上占据重要的地位。而大跨度结构的不同的表现形式在建筑工程中有着不同的应用。其中的大跨度钢结构更是有着极为广泛应用。

关键词：大跨度空间结构；大跨度钢结构；重荷载；结构体系

前言

随着国民经济的不断完善和发展，我国建筑工程的数量也在不断增加，但是这也为企业之间带来了很大的竞争压力。所以在施工中采取实用，经济，便捷，安全的结构就尤为重要，作为横向跨越60米以上空间的大跨度结构在建筑工程中所呈现出的优势，显然成为了各个建筑公司设计的首选。

1 大跨度结构在工程中应用形式

大跨度结构在建筑工程中占据著重要的地位，不同的形式决定着不同的应用结果。其中包括在古罗马时期就开始使用的拱券结构，既灵活又美观；通常在工用和民用建筑上可见的桁架结构和网架结构；厚度薄且空间大的壳体结构；新型的膜结构等。而在建筑工程中应用最广的就是大跨度钢结构了。

2 大跨度钢结构的应用

作为大跨度结构的最常用最典型的代表，大跨度钢结构在建筑工程中有着广泛的应用，下面着重介绍它的应用。

2.1 在高层建筑中的应用

近几十年来，在我国上海，北京，广州，深圳等地，许多高楼拔地而起，还有很多超高层建筑。一些建筑物采用了大跨度钢结构或钢结构框架与混凝土筒体相结合的混合结构体系，有足够的刚度和稳定性。

2.2 网架钢结构在工业和民用建筑中的应用

网架钢结构是由多条钢筋杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。它有良好的空间受力，重量较轻，刚度却很大，能够减轻结构的自重，提高结构的承载力，节约钢材的用量，同时还能很好的预防地震的发生。大部分应用在我们随处可见的体育馆、 影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向的大柱型车间等建筑的屋盖。

上海体育场的屋盖结构，采用鞍马形悬挑钢管空间结构，长轴为288.4m，中间敞开式椭圆长轴为213m，64根悬挑主桁架的一端分别固定在32根钢筋混凝土柱上，最大的跨度为73.5m，为世界同类型建筑中悬挑跨度最大的屋盖结构。

2.3 冷弯薄壁型钢结构的应用

冷弯薄壁型钢结构是一种轻便实用的大跨度结构，在房屋建筑中，冷弯型钢结构可用作钢架、桁架、梁、柱等主要承重构件，也被用作屋面檩条、墙架、梁柱、龙骨、门窗、屋面板、墙面板、楼板等次要构件和围护结构。它还可以作为承重结构、围护结构、配件等在轻钢房屋中也大量应用。其中在门式钢架轻型房屋大跨度钢结构在吊车起重量较小和无吊车的厂房，仓库及需要较大空间的民用建筑中的应用推广，并在不断的推广创新。

2.4 轻型钢结构的应用

轻型钢结构主要从我国20世纪60年代开始进行较为系统的研究，薄壁型钢结构与由圆钢和小角钢组成的轻型钢结构广泛应用在需要一定美观要求和受环境约束的建筑结构中。

主要的应用包括在单元式构建建筑体系中，建筑物采用柱、墙筋、梁、搁栅等单元构件来装配成轻型钢结构骨架，在进行对屋面的加铺，装好对应的墙板和门窗。这样使结构组装灵活，运输也更加方便，能满足不同建筑空间的需要。由薄壁型钢龙骨组成的框架隔扇则可以利用与承重骨架结构中；在盒子组合式建筑体系中，一般是工厂里会使用它，可以先组装成一个房间大小的盒子骨架，等里外的装修都完成了，各种家用工用设施都安置好了就可以把建筑直接运到施工现场，各个盒子吊装好，作好节点的结构和防水处理，接上管线即可使用，方便快捷。甚至有的结构还可以折叠运输，有的还可做成拖车式或集装箱式活动房屋，便于搬运，到了现场在集中安装就行，一旦使用结束，也方便拆装，可供多次循环使用。

2.5 钢与混凝土组合构件的应用

钢与混凝土的组合结构可以充分利用钢材的抗拉性和混凝土的耐压性，使一个结构能拥有多种用途，足够合理和经济，在目前的桥梁和房屋建筑中已经开始应用。

在房屋建筑中应用的钢梁与钢筋混凝土板组合结构中，主要是利用压板钢板作为底模，再利用抗剪切技术，使混凝土板相连而使压型结构钢板和混凝土板构成整体工作的组合板。还可以应用于地下建筑里，保证足够的稳定性且不影响地上建筑的使用。

3 大跨度结构应用中注意的概念设计

各国学者均认为概念设计在整个结构设计中是最为重要却又常常被设计者忽略的地方。对于概念设计的概念不同专家有不同的看法。日本川口卫先生认为概念设计的目的是不仅要满足结构条件，还要追求安全、也要做到构造适度、更要满足最高水平的功能、经济和美学上的要求。德国施莱锡认为概念设计的对象主要是结构和建筑物，经济和耐久性最为重要，此外还应该保证人与自然的和谐关系，尽量采用方便的施工方式来减少对外界的干扰，降低能源的消耗，重视资源的循环利用和可再生能力。而加拿大施里瓦斯塔瓦则更加关注与艺术和工程科学的结合，认为创造意识足够了，才能有更多新的结构产生。

可见概念设计的重要作用。对于我国来说，基本上坚持先实用安全经济最后在追求美观。安全是一切结构的根本，安全不能保证，结构一旦出现问题，它不仅使这个建筑物毁于一旦，还可能会危及到人的生命安全。当然对于结构的设计和施工中的失误也有可能难以被人们及时发现，后果同样不堪设想。因此安全问题要足够重视。

4 应用中应该注意的问题

在大跨度结构使用上，首先应该避免过度的大跨度。设计者总认为跨度越大越好，其实并不实用，它不够经济，会大量消耗资源，大家也都不愿意呆在一个笼子里生活；其次，随着科技的发展，新型的轻质材料不仅可以减轻结构的自身总量，还能更加安全和经济；再者，要采取简洁的结构布局，使传递力的路线变短，提高结构效率，不会受到过多的限制，整个建筑简洁明快；最后，尽量避免使用受弯杆件，多采用拉压杆件。

近年来，虽然我国还没有出现过大跨度结构的严重事故，但是也发生了多起桥梁和多层楼房的坍塌事故，使人触目惊心。再看看国外的大跨度结构建筑，如美国哈特福德体育馆，莫斯科水上乐园和巴黎戴高乐机场候机楼，在这些工程上发生的结构坍塌足可引以为戒。

5 结束语

通过对大跨度结构在建筑工程应用中的具体形式和出现的问题的研究中，不难看出，大跨度结构作为一种新型的实用性结构已经遍布在人们生活中的许多角落里，各式各样风格建筑既经济又耐用，还符合大众的审美观念，将逐步占领建筑市场。但作为新发展起来的结构，各方面可能还不够完善，所以技术和创新应同步发展，必须以安全为根本，再去追求视觉上的效果。只有应用得当才能有更好地发展！

参考文献

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