云南汇邦设计（院）有限公司
摘要：通常大跨度结构，规模大，自重占所有荷载压力的比重较多，减小自重能够实现更佳的经济效益，而钢结构具备的强度大、质量轻的特征，对大跨度结构而言，有着重要作用，所以大跨度钢结构被广泛应用在大规模的施工建筑和工业建筑中，如鸟巢、水立方，还有会议室、候车厅、飞机库等。接下来我们对大跨度房屋钢结构设计中要考虑的问题深入探讨，望同业科学指正。
关键词：大跨度钢结构；设计
前言
与常规材料比较来说，钢结构具备强度大、质量轻；结构柔韧性佳；钢结构生产工艺简单、施工历时短等特点。我们在对钢结构设计期间，要充分考虑实际情况，科学选择相应的钢材，最终确定出强度性能好、经济合理的钢材。对于结构方案的制定，要尽量按照规范化、模数化的原则进行结构规划。在连接设计期间，要选择构造简单、传力直接的特点，并符合构造标准。并且，在钢结构设计期间，要确保钢结构在生产加工、长途运输、安装和使用期间有足够的刚强度、稳定性，并结合钢结构的情况，符合防火防腐的条件。尽量运用性能良好和规范化的结构组件，减轻工作量。
1 大跨度房屋主要的钢结构划分
大跨度钢结构，由于刚性的不同及组合形式的区别，一般有三类：刚性结构、柔性结构、杂交结构。杂交结构可结合刚性结构和柔性结构来实现，也可由调整传统结构的特征来实现，如拉索-网架结构、拉索—网壳等。以下我们来分析刚性大跨度结构和柔性大跨度结构：
1.1刚性大跨度房屋
刚性大跨度钢结构，通常包括钢杆件和钢梁、钢柑架形成的构造，刚度通常包括各结构要素和其自身的刚度构成。若结构组成成分都是由规则的空间单元构成时，那么就叫做空间网格结构，反之就是称为空间结构。
从提升大跨度房屋结构安全性和实用性方面分析，结构设计的条件要求应涉及房屋结构尺寸、构架牢固性、架构刚强性、受力程度和变形限度、结构可塑性和确定性等。在对钢结构设计期间，设计人员要根据房屋工程的实际情形，对施工期间的限制性条件和目标的限制性条件采取科学对比研究，使得各条件都能满足建筑标准，进而达到优化设计的要求。并且，设计人员要充分认识到钢结构的重要作用。
在大跨度房屋结构中，利用钢结构有着显著优势。如钢结构的力学性能优良，与混凝土和砖石结构比较来说有绝对的优势，能把建筑结构的受理性逐渐由平面延伸到空间，能够提升房屋建筑的安全稳定性；钢结构因自身性质特点显得轻盈，集技术、艺术形象和自然美于一身，有着典型的艺术气质，能够充分发挥出建筑体的美观特性；钢材料的种类各式各样，建筑方案和措施也是不断涌现，把这两点结合分析，既能够加快建筑工程的施工进度，减少成本经费，还能进一步增强建筑人员在实际施工期间的安全性。所以，我们就能了解到，把钢结构落实到大跨度房屋结构施工中，是建筑结构优化设计的重要趋势，既能够符合人们对房屋建筑的实用性、舒适性和安全稳定性的目标需求，更能实现人们对外观和价格经济的需求，所以，设计人员在对大跨度房屋钢结构优化设计时，要明确钢结构对建筑结构的重要作用。
1.2柔性大跨度房屋钢结构
柔性大跨度结构，其受力要素一般有竖直、水平及空间三种形式。竖直受力体系包括张力弦屋架、预张力索桁架等；水平受力体系包括单层预张力索网体系和张力膜结构等；空间受力体系包括空间预张力索网格体系和张拉集成体系等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 大跨度房屋钢结构的设计要点
大跨度房屋，通常根据荷载级别展开设计，荷载类型一般有永久荷载、可变荷载、偶然荷载。永久荷载中，要利用标准参数作为代表值。可变荷载，要结合设计准则，利用标准参数、组合值、频遇值为代表值。偶然荷载，要根据建筑结构特征，选择代表值。
2.1永久荷载
大跨度房屋结构，永久荷载力，大多来源于屋盖结构自重与其他材料的重量。屋盖结构重量计算，通常可运用计算机或方程式自主进行，若是有擦体系，还要考虑入擦条的重量。屋面其他材料的重量，一般包括屋面板、保温层、找坡层及防水层的重量。对于其他的材料设备，根据具体情况而定。
2.2可变荷载
对大跨度房屋钢结构中，可变荷载主要有5类：
（1）屋面荷载。屋面承受的荷载力，通常要根据屋面水平投影面来分析。对大跨度房屋钢结构，若是不上人屋面，那么屋面承载的荷载值在0.5KN/m2，然而若是施工荷载压力大，就要结合实际情况分析，或施工期间另做变更；若是上人屋面，一般屋面荷载值在2.0KN/m2。
（2）雪荷载。分析屋面雪荷载，其压力通常受到屋面形状布局、方位走向和风向等因素影响。一般来说，屋面雪荷载不超过荃本雪压。由于雪从坡度陡的曲面屋顶滑落，在风的作用下，将松散的雪从平屋顶吹下，或者雪还会被环境温度升高，散热所融化。但是，下雪花浓密，长时间的累积，易出现积雪情况，如双坡屋面的背风位置、双跨或多跨屋面屋顶衔接部位，基于此，就要充分考虑大型雪荷载。
（3）风荷载，往往会因为空气对流受到建筑物的阻挡，就会使得建筑物表层风向产生压力或吸力，这些作用力统称为建筑物的风荷载。风荷载，一般有动静两种压力，静力则是平均风或稳定风，动力则是脉动风。面对平均风时，可利用静力学理论计算出其对结构的影响；面对脉动风时，可利用动力学理论分析出其对结构的影响。
（4）温度作用。大跨度房屋钢结构，若因温度起伏而产生温差时，因杆件无法随意变形，就会在杆件中引起应力，也就是温度应力。温差变化幅度与结构合拢时的温度受到当地最高最低温的影响，在设计期间不容忽视。对温度应力的分析，要根据空间结构的要求进行。
（5）支座位移。大跨度房屋钢结构，因位移产生大幅沉降，而使得结构杆件内附加应力。
2.3 偶然荷载
对大跨度房屋钢结构探讨中，偶然荷载通常是地震影响。
地震影响，通常是建筑物由于地面运动而引起的一种惯性，称之为动力作用。其规模大小受到结构的振动特性影响，也受到地面运动幅度影响。
地震影响与风荷载的不同之处：①地震影响就是动力因素，而风荷载兼具动力和静力。②地震影响与建筑物自重成正比，重量越大，地震作用越明显；而风荷载大小，与建筑体型和开洞情况有紧密联系。③建筑物的自振周期越长，其抗震性就越强，而抗风性就很薄弱。
地震作用，一般表现在水平地震和竖向地震两种。通常来说，在建筑结构两主轴端要分析其水平地震情况；对8度和9度区，就要考虑大跨度房屋钢结构的竖向地震情况。
大跨度房屋钢结构的地震影响，通常方法有振型分解反应谱法计算；在面对规则的网架和网壳构造时，可利用简化计算；对关键性的或体型庞大的空间构造，可以利用时程分析法来计算。
3.结语
对现代大跨度房屋钢结构的优化设计，是各界相当重视的一种课题，我们主要对目前建筑结构的使用周期和施工技术的要求做了探究，并着重分析了大跨度房屋钢结构的安全及抗震性，了解到在进行大跨度房屋钢结构设计期间，需要保证钢材性能，选择合适的施工措施，结合可靠度要求展开设计工作，以有限的时间和精力，实现预定功能的概率设计。尽力将施工期间的安全隐患减到最小，推动我国建设水平的提升，实现工程和经济的双重效益。
参考文献
[1]王建. 大跨度房屋钢结构设计浅析[J]. 城市建设理论研究：电子版，2012（14）.
[2]李煜嵩，李艳萍，王野平. 门式刚架轻型房屋钢结构设计施工中常见问题的分析[J]. 辽宁建材，2004（2）：24-26.
[3]孙翠平. 大跨度钢结构网架设计中的问题分析[J]. 房地产导刊，2015（18）.
论文作者:陈学
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/1
标签：荷载论文; 钢结构论文; 大跨度论文; 结构论文; 屋面论文; 房屋论文; 刚性论文; 《防护工程》2018年第17期论文;