摘要：中国经济的迅猛发展对建造大跨度建筑提出了更高的要求，除要解决大跨度结构的研究与开发方面的理论问题，还要着重解决施工组织及设计问题。特别是随着科学技术与生产力的发展，出现了越来越多的新技术、新工艺，不同设计方案的选择，将直接影响工程的进度、质量和成本等。如何科学合理地选择合适的设计及施工方案，以最小的劳动消耗获取最大的经济效益，已成为建筑业十分关注的问题。本文通过工程实例对常用大跨度钢桁架结构设计方案进行详细的技术经济分析，从而达到模糊优化选择大跨度钢桁架结构施工方案的最终目的。
关键词：大跨度；钢桁架；经济性比较；工作构思
ABSTRACT：It is request for a more higher demand to construct high- span structure under the fast developing economy of China，excepting to solve the problem of high- span structure on research and development in theory，the organization and installation design are also important.Especially there are more and more new skills、technics occurred with the developing of science technology and productive force，so selecting different design will effect the schedule，quality and cost of the project.how to choose the reasonable design and construct scheme to get the best economy benefits with the minimum labour cost，it is become a very concerning issue in architecture.This article will reach a goal of how to choose the best structure scheme through the technical and economical analyse from construct case of a high-span steel struss frame
KEY WORDS：high-span，steel truss，economic comparison，work idea
引言：钢桁架用钢材制造的桁架。工业与民用建筑的屋盖结构、吊车梁、桥梁等，常用钢桁架作为主要承重构件。近年来，钢桁架结构不仅在海洋工程、桥梁工程中得到了广泛应用，而且在工业及民用建筑中的应用日益广泛。如宝钢三期工程中采用方管桁架，吉林滑冰练习馆、哈尔滨冰雪展览馆、上海“东方明珠”电视塔和长春南岭万人体育馆均采用方钢管作为主要结构构件，广州体育馆屋盖采用了方钢管和圆钢管，上海虹口体育场采用圆钢管作为屋面承力体系，成都双流机场屋盖采用了圆钢管作为主要受力构件。在公共建筑领域，钢管结构中独特的结构形式层出不穷，如悉尼水上运动中心，美国迦登格罗芙水晶教堂；单层大空间建筑领域，除了在超级市场、货栈和仓库中继续广泛应用外，还出现了一些超大型结构，如新加坡章楦机场机库，大阪国际机场候机厅；另外还有轻型大跨结构，如人行天桥和起重机结构；其他特殊用途的结构，如天线桅杆和航天发射架等。
1、本工程概况
北京某展馆钢结构工程项目中，主展馆占地面积约1.25万m2，展馆纵向长度为171m，横向长度为72.9m。展馆净空高度为10m，要求采用一脊双坡屋面。屋面采用组合桁架结构，桁架跨度为77m，桁架端高度为3.5m，双片桁架组合，宽度为1.0m。桁架中心间距9.0m。②轴以后横向剖面见图1，平面见图2。
2、设计参数
本工程抗震设防烈度8度（0.20g），设计地震分组为第一组，场地土类别为Ⅲ类，建筑抗震设防类别为丙类。该结构设计使用年限五十年，基本风压0.45kN/m2，基本雪压0.40 kN/m2；屋面设计恒荷载0.30 kN/m2，吊挂恒荷载0.15 kN/m2（照明、装饰），0.2 kN/m（风道）；屋面活荷载0.50 kN/m2。本工程结构静力计算及地震作用计算使用的是中国建筑科学研究院 PKPM工程部研发的PKPM系列结构设计软件08版。
3、结构选型
考虑到结构跨度比较大，在准备开始阶段，试算过几个不同的方案，并初步做了不同方案的经济性比较，见表1；不同结构形式计算应力比结果对比，见表2。
注：出厂费包括原材料费和加工费。
注：受压弦杆和端腹杆的长细比取值为100；其他受压腹杆长细比取值为150；受拉弦杆和腹杆的长细比取值为200
通过表1、表2中数据不难看出：
1）大跨度网架结构的总造价最高，因为出厂费中的原材料费相对比较高，安装费也较其他四种结构形式高；并且在计算中，所有网架杆件均为满应力设计，安全系数较低；
2）圆管桁架结构的总重量虽比组合桁架结构总重量略低，但是由于出厂费中的加工费较高而使得总造价高出组合桁架结构；
3）方管桁架结构的总重量也与组合桁架结构相差不多，但仍因出厂费中原材料价格高而导致总造价偏高；
4）H型钢桁架结构的总重量最大，而出厂费单价、安装费单价与其他三种形式的桁架结构不相上下，这样，H型钢桁架结构的结构形式也因总造价偏高而被排除；
5）组合桁架结构的总重量虽然不是最低的，但总造价是这五种结构形式中最低的，满足了业主的经济性要求；并且从结构的安全角度考虑，由表2中结果对比可知，组合桁架结构的结构安全性也相对较高，从经济性和安全性两方面综合考虑，最终选定了组合桁架结构方案。
4、本工程特点
1）首先，业主要求整个建筑不设中柱，布展不能受限制，因此该结构采用72m大跨度（见图3）；其次，虽然本结构设计使用年限为五十年，但是作为本展馆使用年限仅为两年，结构设计中全高强螺栓的连接方式有易于构件的拆除，在异地重建时只需要更换高强螺栓即可；另外，采用全高强螺栓连接，解决了由于跨度大而引发的难运输问题，提高了安装速度，缩短了工期；再次，为了减小平面外支撑间距，上、下弦采用组合形式（见图四），在工厂焊接完毕再发现场。
2）该建筑从结构进场吊装到整体结构全部完成，以及屋面板、墙面板全部完成历时33个日历日，施工速度之快实属罕见。这也是为满足业主要求，在结构设计中考虑到的主要因素之一。该展馆于2010年4月23日投入使用，布展效果达到了预期的目标，使结构的大空间性完美的展现了出来，得到业主的一致好评。
结 语：
1）利用空间钢桁架作为屋盖结构具有很多优点，不仅满足了本展览馆大跨度的要求，而且作为一种结构体系，它符合了大跨空间结构的发展需要，营造了美学与力学的完美结合的设计理念。此类结构形式得到了广泛的工程实践应用，具有强劲的发展势头。
2）在进行大跨度屋面计算的时候，先要选择合理的结构形式，综合考虑经济、加工、施工等各方面的因素，尽量使得结构在满足经济性的基础上，便于加工和施工。本结构在设计的过程中，选择了多种结构形式的方案比较，最终确定了H型钢与圆管的组合桁架结构；并且采用全螺栓的连接形式，为类似工程的设计提供了参考。
参考文献：
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[6] 刘锡良.我国网架结构的应用与发展[N].建筑时报.2007年.
论文作者:田丹
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：桁架论文; 结构论文; 组合论文; 屋面论文; 形式论文; 大跨度论文; 荷载论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;