大跨度结构建筑工程实例范文
时间：2023-06-27 09:33:15
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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
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中图分类号 T323 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0178-02
钢结构管桁架技术已经在国外流行多年，我国建筑业在经历着快速发展的同时，对建筑的屋盖体系逐步重视。在这个基础上，钢结构管桁架技术得到了深入的研究发展和运用。下面我们就对这种设计结构进行探究。
1 管桁架结构的初步认识
随着技术的发展，钢管结构在当今建筑的使用范围上，已经从大型建筑工程范围上扩展到了工业建筑以及民用建筑范围上。例如上海、长春的体育场，成都的机场航站楼、哈尔滨的滑雪场、扬州体育馆、上海洋子港大桥、广州国际会议展览中心以及北京奥运会老山自行车馆等等，在屋盖体系上都选择了钢结构空间管桁架的设计结构。
管桁架依据杆架布置的不同以及受力特征的不同，一般分为平面、空间两种管桁结构。顾名思义，平面管桁结构就是上、下弦以及腹杆全部处于同一平面。这种结构的外部刚度较差。空间管桁结构的上、下弦同腹杆通常处在三角形截面上，这种结构的跨度大，稳定性高，外观通常也比较富有美感。在外支撑不能布置的时候，采用稳定性高的三角形桁架来构建一个跨度大的空间。这种结构方式减少了支撑够件的数量，所以比较经济。
对于管桁架的连接件杆件截面的种类，一般常用的为圆形、正方以及长方形，选择不同图形的截面相应的桁架类型也有所不同：如果连接件截面是圆形，就选择C-C型桁架；如果连接件截面是正方形，就选择R-R型桁架；如果连接件截面是长方形，就选择R-C型桁架。
弦杆的类型决定了桁架的外形，基本上可以分为直线型桁架和曲线型桁架两种。这其中，曲线型桁架可以更好的体现建筑的美观程度，也被最常用于施工过程中。为了在最小的成本支出下获得最佳的建筑效果，在曲线型管桁结构设计过程中，杆件仍然使用直杆形式，将折线近似来替代曲线。
钢管桁架结构的外形优美，经济成本低，受力较其它材料合理，正是这些相对的优势使得钢结构管桁架在建筑中得到了最普遍的使用。大量的建筑工程实践可以证明，钢管结构的运用一方面满足了建筑的基本原则，另一方面也满足了建筑的基本要求，并且与最新的设计理念吻合。
2 空间管桁架结构的发展现状
现代很多大型的建筑均采用钢结构进行构造的，而且伴随着建筑业的不断深化与发展，建筑理念也发生了翻天覆地的变化与创新，在钢结构的应用和实践上，出现了许多类似跨度大、空间形状相对复杂多变的钢结构的建筑。这些新型钢结构建筑的设计，同时也对钢构件的优化与创新提供了基础。近些年我国出现的，比较著名的类似于水立方、国家大剧院以及中央电视台新办公楼等等大型的体育场馆、文化场馆、展览馆等无一例的使用了大跨度、复杂空间钢结构，来充当建筑自身的屋盖结构体系。
如今，建筑水平的科技含金量已经成为了衡量一个国家建筑水平的标准，其中，空间结构技术发展的好坏决定了建筑水平的科技含量。我国的建筑业从未停止过对于大跨度空间结构研究方面的脚步，相应的施工技术也有了质的飞跃。
大跨度空间管桁架在国家重要的场馆建设时，发挥了不可替代的作用。但是，由于在跨度、桁架截面以及规格上的不同，造成建筑相互间壁厚对接、K型节点等方面上或多或少的存在些差异。
3 空间管桁架结构问题的解决
3.1 主管不等壁厚对接问题及办法
大跨度变截面的主管对接口处，是不等壁厚对接问题主常出现的位置。设计单位往往要求所有的主管对接口，在工厂内实行打内坡口并且要求加折板已充当衬垫。但是，大量的内坡口构件应用到施工中会导致工期的延长、难度的增大。而且，由于国内的无缝管制造技术还与国外有一定的差距，必须要采用卷管制作的方法，这就造成了直缝钢管的圆度差异问题。
按照相关的规定，直缝钢管的外径偏差率不能大于或小于0.75%，弯曲度偏差不能大于3.0mm/m。焊接两个构件时，焊件的宽度与厚度不等同，其中，如果焊件的厚度在一侧上存在着4mm以上的差距，那么就要分别在宽度、厚度方向，沿着一侧或者两侧做成斜角，这个斜角的坡度应该控制在小于或等于1：2.5的范围内。此外，可以通过沿着焊件焊接的缝隙的垂直方向添加插筋板，还可以在焊缝位置加上箍圈对焊接构件进行固定。
3.2 K型搭接节点处不可视焊接问题及办法
搭接节点在节点构造上一共可分为间隙、部分搭接以及完全搭接，这些不同结构的节点在设计与施工的过程中，如何搭接就成了最为关键的问题，也会增加内隐藏焊缝的几率。而相关规定并未对这方面的问题有具体的规定。
通常情况下，主管与腹杆的直径比要控制在大于等于0.2、小于等于1的范围内，腹杆之间的搭接量要控制在大于等于25%的范围内。在节点的选择上，要多选择间隙节点替代部分搭接节点，因为间隙节点比部分搭接节点更容易被组装。对于部分搭接节点的隐藏部分一般是不焊接的，只有出现腹杆与主管之间的不平衡系数大于1.5的情况，那么部分搭接节点就必须要进行焊接。搭接节点的选择，要注意搭接管与被搭接管至少要将25%的宽度叠合在一起，最佳的选择是有一般的宽度叠合。另外，对于部分搭接的K型节点，如果主管垂直方向的内力与腹管内力之间存在低于五分之一的差距，那么被搭接杆件的趾部是不需要进行焊接的。
除此之外，搭接节点构件中，圆管外层直径同构件壁的厚度之间的比值不能大于100。K型节点构件的搭接率应该被控制在大于等于25%、小于等于100%的范围内。如果腹杆出现厚度不同的情况，那么在焊接时，要在厚壁管上方搭薄壁管。综上所述，空间管桁架设计时，不只需要考虑杆件以及杆件节点承受力，节点的构造也是很重要的环节，节点的结构设计可以有效地将各个构件联系起来，对于整个建筑设计起到承上启下的关键作用。
3.3 空间管桁架施工的步骤
“先点焊，后全焊”是管桁架施工的主要程序，在桁架施工中如果有搭接节点存在，就一定要事先明确需要焊接的搭接部位，这也侧面要求施工过程中要对各个构件安装的先后进行有效确认，以防因为构件安装顺序的颠倒导致建筑安全隐患。空间管桁架的安装步骤通常是：主管先行安装，接着安装只管，每安装一个只管后，对直管趾部进行焊接，最后进行支管与支管间的焊缝焊接。
3.4 如何进行相贯口补块
一个建筑工程的施工中，从设计到施工整个过程不可能完美，或多或少都会出现一些不足或者误差，特别是在施工过程中人为的失误会加大这些误差出现的几率。这些失误往往会造成相贯口出现缝隙过大问题，需要及时有效地进行查缺补漏。
1）如果桁架同主弦管相贯口间隙长度大于8mm，那么解决方法之一就是彻底替换相贯口，方法之二就是对相贯口周围部分结构进行切割，切割的要求是长椭圆形，长度要大于或者是等于500mm，针对切割的部分进行替换，在替换中应该打坡口焊接。
2）支管相贯口间隙过大，要对支管相贯口的局部构件补块，补块要求是长椭圆形，长度要大于或者是等于300mm，对于焊接的要求同样是坡口焊接。
4 总结
钢结构在建筑领域的作用日趋重要，因为钢结构的自身重量较小而且强度较高，可塑性和柔韧性都较其它材料强，加之钢结构无法比拟的抗震性能，是之成为公认的具有良好性能的结构。钢结构也被应用到了空间结构体系中，尤其是跨度较大，标高较高的大型场馆，空间钢结构管桁架设计做为其屋盖结构发挥着很多的优点，满足了场馆大跨度的要求，而且符合建筑设计的美观实用、经济安全的基本原则。这一设计结构在未来会被更多地运用到实际建筑中去。
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1 BIM技术基本特征
BIM技术是Building Information Modeling技术的简称，该技术通过数字化3D技术对建筑工程中涉及的多种信息进行全面的整合，实现了工程数据模型的构建。该技术综合了建筑工程管理全过程中设计、施工、运营、维护等诸多环节的相关内容，将传统的建筑工程设计与管理的纸质文件转化为数字化文件，并以3D可视化的形式加以展示，提升了工程设计与管理人员提取与处理建筑工程信息的准确性与效率性。
1.1 参数化3D模型
BIM技术建模过程中应用的数据信息直接来源于建筑设计参数，通过参数化建模的形式直接将方案设计信息转化为3D模型，以此实现了建筑设计方案2D向3D的转换。参数化的3D模型完全与设计方案向契合，同时在设计过程中能够通过参数的调整直接进行建筑结构智能化设计，保证建筑设计整体的合理性。
1.2 可视化技术
BIM技术的应用其主要特点在于设计方案与施工管理过程的可视化，以往的2D设计与施工管理方案转变为3D可视化模型，设计与施工人员能够通过直接的观察，实现设计与施工管理判断识别，进而完成相应工作的管理与优化。现阶段，建筑工程的体量不断增大，施工工艺应用也相对复杂，仅仅依据传统的方案数据往往难以从整体上对设计与施工工作进行把控，应用BIM技术在实现方案可视化的基础上，结合工期管理、造价管理等诸多因素对建筑工程进行全方位管理工作。
1.3 统一化的信息标准
当前，数字化信息技术在建筑工程领域中的覆盖范围不断扩大，随之而来的是不同软件平台或管理系统内部信息标准的衔接问题。当前，建筑设计与施工管理工作中应用的BIM软件执行的是IFC标准，也是众多信息处理软件的执行标准，因此BIM软件在使用过程中能够更好的实现信息录入与数据输出，统一化的信息标准有效提升了设计与施工管理方案使用的便捷性。
2 BIM技术在钢结构工程设计制造中的应用
2.1 高度直观的可视设计
在应用BIM技术进行建筑设计的过程中，3D模型能够有效实现建筑设计理解度的提升，能够方便的进行设计方案共享交流，数字化的信息载体有效提升了方案处理效率。同时，高度直观的设计结果为设计人员进行结构调整优化提供了更为便捷的途径。
2.2 高度统一的关联设计
BIM的3D设计结果其基础是设计方案的数据支撑，相应的模型与数据是一一对应的，这种高度统一的关联设计保证了设计方案与实际成果的一致性，同时也有效实现了设计方案调整优化过程的统一性，避免了人为操作失误对设计结果的不利影响。
2.3 高效精确的自动统计
建筑工程设计阶段形成的信息对于工程整体质量与成本造价等要点环节有着直接的影响。借助BIM技术，设计人员能够将工程设计的全部信息录入系统形成工程数据库，借助自动统计功能实现数据的全面收集整理，从而实现全过程施工质量与成本造价控制，获得理想的设计结果。
2.4 高效严谨的协同设计
BIM技术的应用是对建筑工程全过程的优化整合，通过数据信息可视化的形式为建筑设计与施工提供了协同工作的有效途径。在建筑设计过程中，设计人员能够通过BIM技术提供的共享途径，不同部位的设计人员能够进行配合工作，有效避免了因信息传递不畅导致的设计偏差，维持设计方案的一致性。
2.5 快速及时的计算模拟
BIM技术应用优于传统建设设计方法的要点在于信息处理效率的提升，通过BIM软件内置的统计、计算、分析等系列功能模块，能够保证设计分析结果的准确性，实现设计流程的标准化控制，对设计方案与思路进行控制，同时对设计结果进行及时的评估。
3 工程实例分析
3.1 工程概况
某钢结构建筑工程占地面积5680O，总建筑面积118725O，总建筑高度为95.28m。该建筑顶端钢结构由钢桁架及连系梁构件组成，钢结构连接体系部分总高度25.5m，最大跨度55m，最小跨度是25m。该钢结构共有75个水平、斜向杆件安装连接构成。下图1为该建筑钢结构示意图。
3.2 BIM设计分析
本建筑工程钢结构部分设计使用ANSYS有限元分析软件进行建模分析，结合TERLA进行BIM三维放样，从而实现可视化工程设计。
（1）连体钢结构施工虚拟仿真技术
根据本工程实际设计参数通过BIM软件建立计算模型，导出CAD文件，形成TEKLA模型，结合该模型进行本建筑钢结构的整体分析，对施工节点进行细化，确定构件尺寸，对施工方案进行优化处理。
同时，应用BIM技术对TEKLA模型进行模拟施工，对构件提升、安装等施工工序进行模拟施工，通过可视化功能实现制造安装虚拟仿真，对体积碰撞等情况进行预估，为精确定位与顺利安装制定标准化流程。下图2为连体钢结构提升部分设计尺寸。
（2）复杂节点设计分析
作为钢结构体系中重要的载荷部位，梁柱连接点的应力较为集中，设计过程中应以此部位为设计重点。本建筑钢结构体系节点位置的构建类型主要包括梁、柱、斜撑、侧向连接杆等类型，具体设计尺寸为：钢梁截面700mm×300mm，柱和斜撑截面500mm×400mm，节点部位钢板设计为加强板厚度60mm。
根据结构节点应力特性与制作安装施工流程进行节点位置的设计，其基本要点为：（1）桁架平面内部载荷设计标准应强于平面外部设计标准：（2）主桁架载荷设计标准应强于次桁架设计标准；（3）桁架单元载荷设计标准应强于联系杆件设计标准；（4）钢结构体系中的各构件设计应保证结构体系中得整体协调性与稳定。
同时，为了保证各节点施工质量，节点部位在钢结构制作车间内用大型机械制做成整体节点，由于构件截面比较大，在制作过程中需要对每个杆件进行精准定位后安装，本工程采用TEKLA进行深化设计，优化节点设
计，达到精确放样，从而保证了节点制作、安装质量。
4 结语
综上所述，作为建筑工程领域中应用较为广泛的BIM技术，在实际使用过程中因其突出的参数3D化、模型可视化以及信息标准化在建筑工程实际使用中收到了理想的效果，成为了行业工作者们关注与研究应用的热点内容之一。BIM技术在钢结构工程设计制造中的应用，有效提升了设计与施工管理的科学性，为提升建筑工程质量，保证建筑实际使用性能打下了良好的基础。
篇4
中图分类号TU5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）82-0147-02
我国建筑业的蓬勃发展，带动了钢结构事业的不断前进，各种钢结构的理论建筑设计不断科学化、体系化。钢结构的部件的质量也有了很大程度的提高。对于大跨度管桁架设计上，钢结构的应用使得整个工程的质量与外观有了本质的提升。本文旨在通过对大跨度钢结构管桁架的设计与安装，进行简要的讨论，以此来达到对钢结构空间管桁架体系的认识。
1 管桁架的初步认识
管桁架依据杆架布置的不同以及受力特征的不同，一般分为平面、空间两种管桁结构。顾名思义，平面管桁结构就是上、下弦以及腹杆全部处于同一平面。这种结构的外部刚度较差。空间管桁结构的上、下弦同腹杆通常处在三角形截面上，这种结构的跨度大，稳定性高，外观通常也比较富有美感。在外支撑不能布置的时候，采用稳定性高的三角形桁架来构建一个跨度大的空间。这种结构方式减少了支撑够件的数量，所以比较经济。
2 工程概况及施工安装浅析
2.1工程概况
坐落于“人间天堂”——苏州的苏州科技学院，为新校区建设篮球馆。该篮球馆工程采用大跨度钢结构管桁架进行施工，整个篮球馆呈正方形，建筑设计边长为79.2m，最高处为22.22m。共有10榀纵向主桁架以及12榀横向次桁架。这当中有7榀单榀主桁架， 2榀单片次桁架，最重主桁架重21.6t。
2.2工程技术特点
1）该篮球馆工程的屋顶桁架设计中，共有7榀长约61.6m的整体大跨度主桁架，桁架的跨度较大，单榀桁架的自身重量较大，标高较高，对于施工来说，如何在有限的施工场地对桁架进行组合安装，对设计及施工人员来说是一个不小的挑战；
2）该篮球馆工程的桁架与桁架间、桁架与支撑结构节点间都是选用的高精度的管材相贯节点，这就要求桁架的起吊与节点的焊接保证精密、牢靠。在各个构件的加工与安装的过程中保质保量；
3）大的桁架在运输过程中需要被分解成小桁架片，安装前要将这些小桁架片进行从新组合，在重新组合的过程中，要注意桁架的原有形态，保持高水平度的总拼胎架。
针对大跨度管桁架的施工安装，主要从吊装的有关细节进行分析。
2.3管桁架的吊装方法
国内目前对于大跨度钢结构管桁架的吊装主要有整体吊装、分段吊装、以及高空散拼等方法。该篮球馆工程比较复杂，一方面桁架自身重量大、吊装的高度高，整个屋顶又是大跨度，另一方面现场地质地坪承载力有限，所以经过综合考量，最终选择的管桁架吊装方法是：在地面铺设胎架，在胎架上进行管桁架总拼，用双机台吊将管桁架整体吊装，最后进行次桁架等其余各个组件的拼装。
2.4吊装前的准备工作
2.4.1管桁架的拼装
该篮球馆工程所选用管桁架长度长，高度高，在运输时，将61.6m的单榀管桁架细化成几个小的部分，在篮球馆内进行总体拼接。所以，现场胎架焊接平台的搭设是准备工作的第一步。选择一处面积大、承载力高，面积约140m2的平整土地作为地坪，将已经搭接好的平台放在这块地坪上。使用水平检测器确保平台的水平度，以此来保证管桁架拼装时的完整准确度。这一准备工作的注意事项是在对过长的管桁架进行分段时，要对每一小段的管桁架的两端管口进行有效的加固，这样做的目的是预防管桁架由于被分段而在运输途中受到磨损或者变形，影响施工进度。并且，在各个小段的管口处要增添导向板，为管桁架的再次拼装提供方便。
2.4.2管桁架的焊接工作
由于主桁架在运输时被分成了6小段，所以在组装时要大量用到焊接工作，并且对接缝都采用一级焊缝，这对于焊接工作的精度具有严格的高标准的要求。要在焊接前对焊接方式方法进行设计，并且对焊接工人的水平技艺严格把关。同时，在对管桁架进行焊接的时候，要特别注意：首先，所进行的焊接工作必须要制定完善的报告，并且要有第三方评审意见。对于焊接过程中的焊接质量，要实行严格的检查制度，对焊接的位置、顺序等质量问题要严格把关；其次，一切有关焊接的材料要实现零污损，焊接工地的环境不能太潮湿，温差不能太大，不应该在雨雪天气中进行焊接作业。在焊接过程中，要预热焊接地点，并且随时加热保证一次成型；第三，焊接的顺序要严格按照先主管、后腹管，一管一焊不重复、不遗漏的要求，在每完成一项焊接后要及时对焊接完成情况进行细致的检查。最后，由于管桁架是二次拼装，要在管桁架焊接完毕后，单独对拼装口进行细致的磨光，将管桁架的整体磨损率降到最低。
2.4.3预埋件的复验工作
吊装前的准备工作最后一项就是预埋件复验。所有预埋螺栓都要被仔细认真的复验并记录，保证该工程的轴线偏差在±5mm的范围内，标高的偏差应该控制在±3mm的范围内。
2.5管桁架的吊装工作
管桁架的整体安装工作已经完成，下面开始进行管桁架的吊装工作。该体育管留给吊装的空间不是很大，这就增加了吊装工作的难度。根据实际情况，要动用2台130吨的吊车。首先要将管桁架进行安全固定，再用经纬仪对管桁架进行初步调直，为了保证调直位置要对调直后的管桁架用缆风绳进行固定。接着按同样的方法进行下一榀桁架的吊装。两榀主桁架吊装完毕后，开始次桁架及其它安装构件的吊装。两榀桁架组合完毕要及时检测组合后的垂直度。
对于抬吊过程中，两台吊车能否协同作战、密切配合对于吊装工作的完成具有决定性的作用。首先，要在施工前对于吊车司机进行良好的沟通难过，确认各种现场施工的起吊信号，明确起吊路线，确保司机按照交底内容进行操作，遵守信号员的命令手势，服从信号员的统一指挥。其次，在正式实施起吊工作前，要对起吊工具进行系统全面的检查，排除一切不稳定因素，保证不影响起吊工作的顺利进行。第三，对于拉拽的钢丝绳要万无一失。在整个吊装过程要保证钢丝绳的垂直绷紧。在起吊前，要在桁架升高半米时制动悬空，随后观察钢丝绳和桁架是否出现问题，出现问题则及时落地，没问题则继续起吊。第四，在吊车起吊过程中，要对起吊的速度、路线进行严格的控制，保证速度的均匀性，严格按照标线进行起到，偏离标线要随时调整。具体做法就是要在行进过程中，每前进升高1m就要检查1次。
对于管桁架垂直度的把握，要采取多管其下的方式方法。吊车每安全送达一榀管桁架后，就要立刻对该管桁架进行垂线测量，当预埋件与桁架轴线相互重合，那么才可以进行脚螺母的旋紧。之后，每形成一个桁架体系，就要从控制点到柱脚梁上对高程进行转变，并再次检查该体系的轴线是否与预埋件轴线重合。
管桁架安装的准确度和安装质量，要从两个方面进行有效的确保，一方面是平面位置相对轴线的精确度，另一方面是立面的相对标高的精度。所有精度的确认必须都要实行书面记录，这样可以为整个管桁架安装过程中产生的误差进行调整提供依据。
经过科学周密的设计与稳定的施工，最终历史90天，该体育馆的管桁架安装顺利完成，为苏州科技学院的体育教学提供了保证。
3结论
建筑的基本原则就是经济安全、美观实用，美观性与实用性在当今的建筑法则中，被重点突出出来，这就要求建筑的设计到施工技术都要与时俱进、不断创新。施工技术的创新发展不仅仅停留在施工建筑的方式方法手段上，而且体现在整个建筑施工过程中，要融合钢构件的最新制造方法、计算机结构设计的动态把握手法等等新式的技术，使得建筑业更好地实现从传统观念向国际化、科技化、机械化领域转变。由此可见，科技的创新、施工技术的发展对于一个建筑的生存发展起到关键的作用。而钢结构管桁架这个新式的建筑手法，在大跨度结构建筑的应用上，被越来越多的企业所认可。
参考文献
[1]王小波.钢结构施工过程健康监测技术研究与应用[D].杭州：浙江大学，2010．
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中图分类号：TU394文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着社会与经济的发展，人们对于建筑的要求早已经不仅仅局限于建筑功能上的满足，更对建筑传递出的精神有了更高的追求。在一定程度上，一个城市的建筑水平可以反映出一个城市或者一个国家的经济与技术的发展水平。作为一个城市或者国家大型公共活动的举办场所，大跨度结构建筑通常会以一种标志性建筑的身份出现。
近些年，大跨度建筑是伴随着建筑材料和建筑结构方面的进步而得到迅速发展的，各种新型建筑材料与结构的结合，例如以钢结构为代表的网壳结构、悬索结构，钢材与各种高科技膜材料完美结合的膜结构，使大跨度建筑可以一次次打破结构对于建筑空间的局限，使灵活通透的室内大空间一次次成为现实。
作为重要的建筑材料，钢材在建筑革命中的贡献极大，第一次伦敦世界博览会上出现的水晶宫令世人眼前为之一亮，大而通透的空间使水晶宫成为19世纪英国的建筑奇观之一而存在；巴黎国际博览会上出现的埃菲尔铁塔，同样创造了一个建筑神话，埃菲尔用钢铁制造出一件高耸的艺术品，成为世界建筑史上的一件技术杰作。
预应力钢结构是作为钢结构性能的提升出现的，它的出现弥补了钢材性能上许多不足，从而将钢材的性能在很大程度上做出提高。
二、钢结构
钢结构是将钢材作为主要建筑材料的一种新型建筑结构形式，钢结构与传统的建筑结构相比，在空间的灵活和通透上有着很大的优势，钢结构的优点主要取决于该结构所使用的材料。钢材是现代建筑中常用的建筑材料，与混凝土一样，成为现代建筑的风格标志。能在建筑工程材料中拥有如此地位，是由钢材的特性决定的，钢材的优势具体表现在：
1、同样的荷载承受能力，钢材较其它建筑材料自重轻很多，这在很大程度上减轻了建筑静荷载；
2、与混凝土、石材、木材等材料相比，钢材具有更强的变形能力和更好的整体刚性。建筑结构对于荷载的承受能力存在极限状态——承载力极限状态和正常使用极限状态。我们对建筑结构的要求是建筑需要满足正常使用极限状态，钢材在结构整体刚性的优势，使其成为许多大跨度以及超高层建筑的首选材料；
3、钢材具有很好的匀质性，各向同性，这种特性避免了建筑受材料力学性能上木桶效应的限制。
三、预应力钢结构
预应力钢结构就是将钢结构中部分普通钢材用经过处理后得到的预应力钢材代替，并且结构中其他的构件承载力在一定程度上得到提高。它的原理就是在结构或者是构件受力相对较大的局部，以与之将要受到的荷载方向相反的预应力对钢材事先进行人为处理，从而可以在结构受到荷载作用时，钢材构件可以通过自身材料内部存在的应力与之平衡一部分，使钢结构在合理的变形范围之内可以承受更大的荷载，从而为建筑形式提供更大的可能性。
预应力技术简而言之就是事先使材料经过变形，从而减少其在使用过程中的变形，降低因为材料变形而带来的对于工程的破坏。预应力技术早就存在，只不过在预应力钢结构出现之前没有系统的计算研究，从而未能大范围推广。例如，在古代通过引入预应力，制造出来的雨伞和木桶，都能在强度比较高的情况下得到各自相应的使用功能。
四、预应力钢结构在工程中的应用
预应力钢结构一般都用于大跨度的建筑以及桥梁结构，在具体的工程实例中，预应力钢结构也随着工程技术的进步而有了很大的发展，它在工程中的应用具体为：
1、用于传统的钢结构，优化结构性能。例如预应力网架和预应力网壳等结构中，此类工程的代表为攀枝花市体育馆；
2、通过布置索系来提高结构的稳定性，例如悬索结构中的稳定索与承重索在结构中可以产生出一个反向曲率的索系，通过该索系，使结构在承受不同方向的荷载作用的时候更为容易，从而提高了结构的稳定性和刚度，此类工程的代表案例为北京工人体育馆；
3、用于张拉整体体系之中。该结构体系出现较晚，第一个真正的工程实践是1988年的汉城奥运会的竞技馆。在该结构体系中，预应力为各个但与提供所需的刚度，所以，刚度的增加是与预应力的增大相同步发展的，而预应力则是通过每个单元里面压杆和索件之间内在的压缩和拉伸来得到的；
另外，预应力钢结构在新型结构张力金属膜结构中以及吊挂型的悬索结构中都有广泛的应用。
五、预应力钢结构与普通钢结构之间的对比
钢结构在建筑中大范围应用较预应力钢结构早，但正是由于钢结构自身存在一定物理性能上的局限性，后者才顺势而生，所以预应力钢结构与普通钢结构相比有着自身无可替代的优越性，具体表现为：
1、预应力钢结构能够充分利用钢材的强度，优化钢材在承受荷载时的应力分布状态。钢材虽然具有强度高度特点，但同时在承受越来越大的荷载的同时，由于材料本身的高弹性以及高韧性，钢材会发生很大的变形，这会使钢材的强度得不到有效的利用，例如相同条件下，在允许的变形范围之内，预应力钢结构荷载承受能力是普通钢结构的2~3倍；
2、预应力钢结构与普通钢结构相比可以提供更高的结构稳定性。荷载作用下的预应力结构变形是与结构自身应力方向相反的，所以与普通钢结构相比，在结构自身内部应力得到平衡之前前者所能承受的荷载较后者大出很多，由此可以提高结构的稳定性。预应力的存在还可以优化结构整体的循环应力的特征，从而使钢材本身的疲劳强度大大提高；
3、使建筑自身形成的荷载更小，从而使结构的多项属性得到改善。例如，由于结构自身更为轻巧，在地震时建筑荷载会小很多，因此提高结构的抗震性
4、更为节省材料。预应力钢结构中受弯构件可以通过结构自身预应力将一部分弯矩转换为轴拉力，从而降低弯矩的峰值，使缩小结构构件的截面成为可能，因此相对于普通钢结构，预应力钢结构在钢材的使用上可以更为节省。一般情况下，单次张拉后，预应力钢结构比普通钢结构节省钢材10%~20%，经过多次张拉后，这一数值最多可能达到40%，而采用预应力创新体系结构后，该结构与传统的普通钢结构相比，甚至节省了几十倍的钢材。例如，在1984年建成的天津宁河体育馆中采用预应力钢结构后，省钢率达到11%~12%，而在四川攀枝花体育馆结构中，应为采用了预应力钢结构，整个工程钢材节省率达到了38%之多。
六、结语
由于符合建筑结构和形式的发展趋势，在传统钢结构的基础上实现材料性能上的弥补，预应力钢结构在近些年有了迅速的发展。在当今工程竞标十分激烈的情况下，更好的结构与更低的工程造价对于企业十分重要，所以对于每个建筑项目的结构形式都应当择优。预应力钢结构的发展，使建筑在形式上有了更大的选择空间，同时对于材料的节省，也使该结构成为符合生态建筑的结构形式。
参考文献：
[1] 宋少民,孙凌土木工程材料[M]. 武汉理工大学出版社 2010
[2] 张建荣建筑结构选型[M]. 中国建筑工业出版社 2011
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大跨度钢结构是在上世纪五十年代开始出现的，并且它的结构形式在紧接着的几十年的发展过程中有着多样化的发展趋势。在当前时期，依靠着其特有的优越性大跨度钢结构已转变成当前我国运用范畴最为广泛的建筑种别。身为现代化大跨度繁杂钢结构的设计人员，其务必要特别重视结构的成型过程、施工程序、最终设计状态、施工方法以及结构的设计状态等。
一、大跨度钢结构施工的力学原理
对于大跨度钢结构施工过程来说，施工分析与施工计算与设计要求的位移间的一致程度、内力目标以及结构施工的最终要求息息相关。除此之外，在挑选结构施工方案的过程中，务必要牢牢依照结构设计状态要求去进行选择，并做好验算并控制施工质量水平的工作，从而有效保证结构施工安全。由于大跨度钢结构施工过程可以向慢速时变过程转化，因此在结构施工力学数值分析上，时间冻结法的运用成效是最好的。
大跨度钢结构施工力学的数值方法涵盖了时变单元法、拓扑变化法以及一般单元法三种。其中时变单元法大致说的是在不使离散网格发生变化的情况下对单元的大小进行更改从而使得求解区域出现变化，然而该法存在着数值积分稳定性不佳这一不足之处；一般单元法主要是为了使求解区域发生改变采用增减单元的方式以达到目的，然而它也有着运算矩阵奇怪、网格不断二次剖分等不足；而拓扑变化法指的是主要采用数值手段在拓扑学原理的基础之上改变时间区域内的时间区域，然而该法的运用有着很大的限制性，也就是说时变次数不可太多，要不然就不能有效保证求算效率的提升。除此之外，拓扑变化法与时变单元法都规定得二次编写程序。
针对描述运动物体来讲，拉格朗日列式的运用比较广泛些，其为大跨度钢结构施工力学分析当中的一个重要特性。在增量的非线性分析上，拉格朗日描述的运用成效相当显著，这主要是因为拉格朗日描述可以将物体各个点在加载全程中的变形状况清晰、精准地体现出来。依靠拉格朗日列式配合虚功原理，可以获取出切线刚度矩阵，此矩阵综合思量了几何非线性后的结构单元：
在此方程式当中， 表示的是非线性刚度矩阵； 表示的是弹性刚度矩阵； 表示的是几何刚度矩阵。从总刚集成单元刚度矩阵 与坐标转换可推导出下面这个函数式：
[K（U）]{U}={F}
在该方程式当中，{U}表示的是结构位移向量，{F}表示的是结构荷载列向量；[K（U）]表示的是整体刚度矩阵，也就是位移向量函数，上面提及的函数式为非线性方程组。
大跨度钢结构的施工过程也是结构构件变化的过程，若增加构件数量，则结构的刚度矩阵势必会发生变化。假设结构刚度的当前状态为N，前一状态为N-1，则：
上述方程式中，[K]N表示因构件增加而改变了的刚度矩阵；{U}N表示的是因构件增加而改变了的节点位移列阵；UA表示的是新增节点的位移列阵；[K]A新增单元的刚度矩阵对总刚度的影响程度；{F}N表示的是因构件增加而改变了的节点力矩阵；FA表示的是新增节点的节点力列阵。由此可得知如下函数式：
上面所说的求解手段都选取了增量迭代法，也就是把增加构件前的结构状态当成起始太，把增加构件的状态当成终态，以把构件增加对于内力与结构变形的影响贯穿于全程。
由于上面所说的大型钢结构施工力学求解手段都有着一定的限制性，那么就需要持续改善上述求解手段。在当前阶段，模拟大跨度钢结构施工过程的数值分析方法主要运用的是有限元分析法，也就是依靠高级分析技术采用拟静力理论分别针对大跨度钢结构施工过程中的有关步骤进行计算，并凭借着图片的形式串联好各个环节的计算结果，从而实现施工全程的图形模拟的目标。因有限元数值分析方法不能将大跨度钢结构施工的时变过程全方位地、精确地体现出来，因此有必要快速构建一整套建筑工程施工专用的软件系统，也就是三维与动态地模拟大跨度钢结构单项工程的施工过程，从而有效保证最终施工成型形态的精确性与施工过程信息反馈的及时性。
二、施工力学分析方法
变边界问题是大跨度钢结构总体吊装施工过程当中经常看到的问题，在这个章节中笔者把变边界问题作为实例，从而进一步说明并解释大跨度钢结构施工力学分析方法。对于变边界问题来说，它的强制约束法与位移法相似，也就是说两者都需要在原先的结构上面添一定数量的附加约束条件。然而，位移法和强制约束法之间都有一些差异性，也就是说在原先结构上强制约束法增添的附加约束条件属于非未知条件，从而把修改好的模型的求算结果与在荷载效用之下的原有结构的计算结果相同。
若在大跨度钢结构的线性屈曲分析时使用强制约束法，则计算模型均应满足如下假设条件：构件属弹性体；构件侧扭变形的程度甚微；弯矩作用平面内构件的刚度甚大，则可不必考虑屈曲前变形对弯扭屈曲的影响；构件扭转或侧向弯曲时，构件截面的形状应保持不变；忽略残余应力的影响。
如果在分析均荷载效用之下变边界梁的线性屈曲问题的时候选取强制约束法，那么久能够得到边界变动之前的荷载q1和边界变化之后的变边界梁可负载的临界荷载q2之间的关系表达式。
上述方程式中，各个参数均满足如下函数式：
上述方程式中，G表示的是材料的剪切模量；IW表示的是截面的翘曲惯性矩；q表示的是均布荷载；E表示的是材料的弹性模量；a表示的是均布荷载作用位置；A表示的是截面面积；MX表示的是截面绕x轴的弯矩；Ik表示的是截面的自由扭转常数；Iy表示的是截面绕y轴的惯性矩。
值得注意的是，基于位移法理论的强制约束法与基于叠加角度的边界转换法都存在一定的限制性，也就是说只对线性分析变边界结构更为适用，然而非线性分析变边界结构的手段还不大成熟。
三、结束语
总而言之，针对大跨度钢结构施工过程开展施工力学分析工作是非常必要的。在本文中笔者在大跨度钢结构的特性的基础上给出了基于位移法理论的强制约束法与基于叠加角度的边界转换法，从而给大跨度钢结构施工过程的力学分析创造出有利条件。
参考文献：
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中图分类号：TU3文献标识码： A
0引言
以钢材为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，用适用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。[1][3]
钢结构建筑标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度。进入2000年以后，我国国民经济显著增长，国力明显增强，钢产量成为世界大国，钢结构建筑在经济发达地区逐渐增多。特别是2008年前后，在奥运会的推动下，出现了钢结构建筑热潮，强劲的市场需求，推动钢结构建筑迅猛发展，建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑，其中，钢结构安装质量在钢结构施工中尤为重要，是保证钢结构建筑质量的重要一环。[1][3]因此本文结合工程实例对钢结构安装质量的保证措施进行概括总结。
该钢罩棚结构采用斜交网格空间结构体系，由于加工与运输条件的限制，钢构件不能成整体或单元式加工运输，钢管需散件加工运输至现场；部分支撑杆件需要进行分段处理，分段构件在加工中因下料切割有一定的尺寸偏差，再加上堆放、焊接等原因会使构件有一定变形，各种误差的积累，必将给现场安装带来不利，为了保证构件的接头质量和高空快速精确就位，必须对构件进行现场拼装。该结构体系在安装过程中施工难度大，安装质量难控制，因此对同类工程的施工具有较大的参考意义。[2][4]
1钢结构安装保证基本措施
钢结构安装前，应对构件的外形尺寸、位置、连接件位置及角度、焊缝等进行全面检查，在符合设计文件和有关标准的要求后，才能进行安装；在制作时考虑由杆件拼接焊接引起的收缩变形，或其他引起杆件的压缩变形，调整杆件的实际长度。
钢结构构件安装顺序应尽快形成一个刚体以便保持稳定，也利于消除安装误差；钢结构结构安装时，应注意日照、焊接等温度变化引起的热影响对构件的伸缩和弯曲引起的变化，并采取相应的措施。
须利用已安装好的结构吊装其他构件和设备时，应进行必要的验算；钢结构安装前，应根据定位轴线和标高基准点复核和验收土建施工单位设置的制作预埋件或预埋螺栓的平面位置和标高；钢网架屋盖的安装要求允许偏差，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》、《网壳结构技术规程》的要求。
2测量及变形监测质量的保证措施
管网架结构单元拼装、安装节点数量多，铸钢节点分支杆件多、各节点尤其在单元构件拼装、单元构件吊装两个阶段的空间三维测量控制难度大。
测量及变形监测是控制钢结构安装质量的重要手段，钢结构安装一定要制定测量专项方案，选用先进的高精度测量仪器进行钢结构安装测量。采用三维坐标测量定位，确保定位精度。拼装过程对单元构件关键节点设置清晰、明确的测量标记，确保拼装尺寸控制准确。安装施工时根据单元关键节点标记设置定位点，确保就为空间位置准确。通过对节点三维空间位置控制保证单元对接后的整体精度。
采用高精度全站仪对铸钢节点进行空间三维坐标控制。铸钢件测量控制如图所示：
铸钢件测量控制示意图
主要监测的内容为通过对关键构件在施工过程的沉降、位移和变形情况进行连续不间断监测，及时对相关杆件的位移、变形量及其对设计参数的符合程度进行评估，了解结构、临时支撑措施的稳定性、安全性；对结构构件、节点、支撑的受力变形及破坏进行监测；对结构的变形状态和整体震动、结构受温度、风力、光照等气候影响产生的变化进行监测。
3钢结构焊接质量的保证措施
焊接质量控制分三个阶段进行控制，分别为：焊接前母材和焊接材料的确认与必要复验；焊接部位的质量和合适的夹具焊接设备和仪器的正常运行情况；焊接规范的调整和必要的试验评定；焊工操作技术水平的考核；焊接中焊接工艺参数是否稳定；焊条、焊剂是否正常烘干；焊接材料选择是否正确；焊接设备运行是否正常；焊接热处理是否及时；焊接后质量控制内容：焊接接头的质量检验；焊接区域的清除工作。
对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理和不同品种的钢材之间的焊接等，应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺。钢结构构件在受力状态下不得施焊。焊缝坡口形状和尺寸按照《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002。母材中不得有裂纹、夹层及分层等缺陷存在。不同厚度的钢板、钢管对接时，应将较厚板件焊前倒角，坡度不大于1：4（板厚差值：倒角长度）。
在钢结构中首次采用的钢种、焊接材料、接头形式、坡口形式及工艺方法，应进行焊接工艺评定，其评定结果应符合设计要求。焊接工作应在焊接工程师指导下进行，编织焊接工艺文件，并采取相应措施使将结构的焊接变形和残余应力减到最小。厚板焊接时，应注意严格控制焊接顺序，防止产生厚度方向上的层状撕裂。在施工中严格按照工艺文件中规定的焊接方法、工艺参数、施焊顺序等进行，并应符合现行国家标准《建筑钢结构焊接技术规程》的规定。对接接头、T型接头和要求全焊透的角部焊接，应在焊缝两边配置弧板和引出板，其材质应与焊件相同或通过试验选用。
引弧板、引出板、垫板的固定焊缝应焊在接头焊接坡口内和垫板上，不应在焊缝以外的母材上焊接定位焊缝。焊接完成后应割除全部长度的垫板及引弧板、引出板，打磨消除未融合或夹渣等缺陷后，再封底焊成平缓过渡形状。发现焊接引出母材裂纹或层状撕裂时，应更换母材，经设计和质量检查部门同意，也可进行局部处理。
现场进行手工电弧焊时风速大于8m/s，进行气体保护焊时风速大于2m/s，均应采取防风措施方能施焊。当工厂采用气体保护焊时，焊接区的风速应加以限制。风速在2m/s以上时，应设置防风装置，对焊接现场进行保护。另外，下雨、或者相对湿度大于或等于90%又无防护措施时，不得施焊。
4结语
本文以某特大型体育馆刚罩棚结构体系的施工依托，对钢结构安装质量控制的措施进行论述。从钢结构安装保证的基本措施、测量及变形监测质量的保证措施、钢结构焊接质量的保证措施三个方面进行总结概括。该结构体系在安装过程中施工难度大，安装质量难控制，因此相对具有较大的参考意义。
参考文献
[1]陈禄如； 刘万忠. 中国钢结构行业现状和发展趋势 [J]. 钢结构, 2004, 02:31-35.
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中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：
一、钢结构的特点
随着社会经济的飞速发展,人们对生活质量的要求也越来越高,在现代建筑工程中钢结构是一种较为新型的建筑结构形式，近期发展迅速，其优势是尤为明显的，其特点主要体现在以下几个方面：
1.钢结构建筑质轻高强。钢结构与混凝土结构相比，质量轻，且强度高，用一个鲜明的例子来形容：对于跨度相同、承受荷载相同的屋架，一个是钢筋混凝土屋架，另一个是钢屋架，则钢屋架的自身质量仅是钢筋混凝土屋架1/3～1/4，从这个例子可以充分看出钢结构质轻高强的特点，基于这个优点，钢结构适合大跨度的建筑使用。
2.钢材的材质均匀，基本符合力学计算的假定。我们在进行力学计算时，首先要假定此刚体是材质均匀、各向同性的，而在钢结构力学计算时，无需假定此条件，因为钢结构的材料本身就满足这个性能，这一点非常难能可贵，优势较为明显。
3.钢材的塑性、韧性好。塑性好，表明材料抵抗静力荷载的能力较强，韧性好，说明材料抵抗动力荷载的能力强，钢材的塑性、韧性均较好，表明钢结构建筑既能抵抗较大的静力荷载又能提抗较大的动力荷载。基于这个特点，钢结构建筑抗震性能较为优越。
4.钢结构构件制作精度高、施工周期短。钢结构的基本构配件均在标准的钢结构厂房进行制作，制作精度可想而知，普通的钢筋混凝土结构构件是无法与其比拟的，施工单位只需从生产钢结构构配件的企业把构件运到施工现场，在现场进行连接，目前主要采用焊接、螺栓连接的方式进行构件组装，这样一来，既提高了结构构件的制作精度，又加快了施工进度，施工周期短。
此外，钢结构工业化程度高、综合效益高、属于无“湿作业”的环保建筑、符合我国提出的可持续发展的结构形式。对于缺点而言，钢结构建筑耐热不耐火，温度达到200℃，钢材会出现“蓝脆”现象，抵抗力下降，钢结构建筑目前造价较高、维护费用较贵等等，这些是钢结构的不利之处，随着社会的发展和技术水平的提高，相信这些缺点会得到逐一解决的。
二、钢结构设计心得
1.判别是否适合钢结构。做结构设计时，要事先结合钢结构的特点以及实际工程造价，看项目是否适合钢结构。
2.建筑的概念设计。概念设计是指不经数值运算，尤其对一些难以作出精确计算的问题，依据结构体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验数据和工程经验，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。概念设计对一个工程的整体设计而言，举足轻重，如果不进行事先的概念设计，即便以后的设计计算再精确也不是一个好的设计方案。概念设计可以省掉后期设计的繁琐计算，具有较好的简捷性和经济可靠性，同时也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
3.结构选型与结构布置。进行结构选型时，应考虑不同结构形式的特点进行选择结构布置方案。在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载时，可以选用钢网架的结构形式；对于基本雪压大的地区，在屋面的处理时尽量选用曲线明显的屋面形式，因为这样利于积雪滑落；建筑设计允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架更经济。总之，结构的布置要考虑体系特征、荷载分布情况及性质等综合因素，一般来讲，刚度均匀，力学模型清晰，尽量限制大荷载或移动荷载的作用范围，使其以最直接的路线传给基础，柱间支撑的分布应均匀，其形心要尽可能的靠近侧向力的作用线，否则应考虑结构的扭转，结构的抗侧应有多道防线。
4.节点设计。节点设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构设计前，应当对节点的形式细致思虑。实际设计中，经常出现的一种情况是：节点设计完毕，设计的节点与结构分析所得模型中设定的形式不一致，如果不足以确定这种不一致带来的偏差在允许范围内，通常是5%，就应当提前避免。钢结构节点连接的不同对结构影响较大，例如，有些刚接点即便能承受一定的弯矩，然而其会产生较大转动，与结构分析中的假定相悖，这样会导致实际工程钢结构构件变形大于设计计算数据等不良后果，我们在具体设计时一定要充分注意这一点，避免不必要的误差和麻烦出现。此外，在钢结构设计时还要注意：结构截面的初步估算，主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸；受弯构件的强度计算和整体稳定计算；轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算；弯扭屈曲与换算长细比；图纸编制；保温隔热；防火设计；防水；抗震设计等方面的问题，由于时间关系，在此不一一列举，这些将是我以后研究的重点和主要分析目标。
三、钢结构在民用建筑上的发展重点
钢结构用于民用建筑，主要发挥它的轻质高强以及良好的塑性和韧性，同时兼顷到其利于产品化、机械化。故钢结构主要用于民用建筑以下几个方面：
1.层民用钢结构。此类型多为大跨度的公共建筑，采用钢结构不但可提供较大空间、较美的造型，还为其改建和扩建提供方便。如单层钢结构的网架不但很容易跨越大空间，而且其经济性、安全性较好，适应性很强，制作、安装方便，设计、计算简便，网壳可设计成风格多变，立体美观的各种大跨度建筑。我国在这方面已有大量工程实例。
2.高层钢结构。高层建筑高度较高，如采用钢筋混凝土结构，不但向上运送混凝土不方便，而且庞大的躯体使得下部地基承受巨大压力，这就迫切需求钢结构这种轻质高强的材料。高层建筑采用钢结构时，构件并不是全部采用钢材，而多为混合结构，即下部可采用钢骨混凝土结构或组合结构，而上部一般都为钢结构。
3.中低层民用建筑。该类型多为民用住宅，层数一般在3 层到10 层之间。我国钢结构在中低层民用建筑，特别是住宅中的应用，目前还处于初步阶段。主要表现在：
（1）住宅产业仍属劳动密集型，住宅科技投入少，标准化体系尚未形成。（2）劳动生产率低，人均年竣工面积长期在20 多平方米徘徊。（3）产业化水平低，仅为15%，与美国、日本的70%~80%相差甚远。（4）住宅部件、产品配套性差，系列化产品不到20%。
综上所述，钢结构建筑是一种优点突出、新型的、环保的、性价比较高的建筑结构形式，这种结构在我国的发展可谓迅速，基于它的诸多优点，受到消费者的普遍欢迎，其设计也变得愈发重要，作为建筑结构设计人员，一定要注意几点：首先别结构形式是否适合钢结构，重视建筑概念设计，注意结构选型和布置，重视节点设计等方面的工作，只有这样，我们才能设计出既经济又可靠的钢结构建筑。
由于笔者能力有限，研究还较为肤浅，有不当之处，还请各位同仁专家给予批评指正，希望通过本文的研究，能为我们的结构设计人员尤其是钢结构设计人员提供一些理论依据和参考，也希望为研究本课题的同行起到抛砖引玉的作用。
参考文献：
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一、前言
随着我国市场经济发展以及人们对建筑物功能要求改变，人们对建筑工程产品的要求也日益增高，建筑结构设计是一项系统的、全面的工作，在设计中存在的问题是多种多样的，作为设计来讲，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。我们要始终把提高设计质量作为终身奋斗的目标。本文就建筑结构设计中的常见问题进行初步探讨，并进一步提出解决问题的有效对策。
二、建筑结构设计的常见问题
1、剪力墙砌体结构设计
剪力墙结构，上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼，底层为商店，餐厅、邮局等空间房屋，上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积，将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上，各层设计有挑梁，但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝，该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。
2、楼板变形程度计算不准确
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时，采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”，就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。
3、屋面梁配筋少
结构建模时，设计人员图方便，屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小，计算结果配筋不多，这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。
三、解决建筑结构设计问题的有效对策
1、箱、筏基础底板的挑板
从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较为节约；出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基；能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜；窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然，此问题也并不是绝对的，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑；当地下水位较高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题；从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。
2、梁、板的跨度计算
一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，而在应用的宽扁梁中却是不适用的。
梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用台阶式独立基础变截面处的概念）柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才时有问题的。
3、沉降计算
基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分可以作为安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
4、主梁有次梁处加附加筋
一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是绝对的。规范中说的比较清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。
5、设计刚性楼面
为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差，设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。要做到这一点，首先应在建筑设计甚至方案阶段就避免采用楼面有变形的平面比如楼层大开洞、外伸翼块太长、块体之间成“缩颈”连接、凹槽缺口太深等。其次要从结构布置和配筋构造上给予保证，对于使用功能确实必需的，或者建筑效果十分优越的建筑设计，如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定，那么在结构设计时可以通过增设连系梁板、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁板或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法，尽量满足刚性楼板的基本假设，或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。
四、结束语
综上所述，结构设计是建筑工程的重要组成部分，是建筑安全应用的基础。因此，建筑结构设计人员要从基本的构件算起，，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细，善于反思和总结工作中的经验和教训，精益求精，只有这样才能做好建筑结构设计工作。
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Abstract: this paper introduces the large span steel structure can be sliding plate roofing engineering application background and theory, combined with yantai treasure well the second phase of expansion project example, the emphasis on design communication, in construction completed before the roofing system design optimization, and from the Angle of roofing construction, lists the key operation in the construction, so as to provide reference for the similar project.
Keywords: can slip roofing system; Design optimization; Operation point
中图分类号： TU318 文献标识码：A文章编号：
引言
钢结构本身具备自重轻、强度高、施工快等独特优点，对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，首选采用钢结构，其中门式刚架结构体系是我国轻钢结构工业建筑中最常见的结构形式。
此类钢结构建筑工程中金属屋面系统，由于金属压型板搭接和金属屋面热胀冷缩引起的屋面渗漏问题屡见不鲜，特别工程所在地区为高纬度地区，风大雨雪多，四季温差大。故而屋面板的搭接形式和固定支架的构造在实际应用过程中不断改正和完善，目前较先进省时的方法是采用预制直立缝屋面板，并通过机械现场卷边完成360°双锁密封，通过可滑移固定支架，屋面板可随热胀冷缩而移动，以达到良好的抗风能力及出色的水密性和气密性。屋面系统的设计一般将屋面板在屋脊处固定，在屋檐处自由，将由热胀冷缩产生的温度变形通过自由移动释放掉（见下图）。
本文以笔者刚参建完成的一个工程项目为例，简单阐述可滑移屋面的施工要点，在为公司日后同类项目施工提供借鉴的同时，更寄望于能起到抛砖引玉之用，与公司广大工程技术人员共同探讨相关技术课题，使个人工程实战水平能得到较快提升。
工程概况
烟台宝井钢材加工有限公司二期扩建项目位于烟台市福山区，主要包括厂房二、厂房三、辅助用房一、辅助用房二和辅助用房三，总的建筑面积为22847㎡。各建筑物具置参见下图。
厂房二、厂房三及辅助用房三为单层钢结构。厂房二为单层两跨厂房，北侧与一期厂房相连，平面尺寸为176.88m×53.66m。厂房三为单层三跨厂房，平面尺寸为180.91m×73.28m。厂房屋面均采用双坡单层压型钢板复合保温屋面。屋面板采用U-475压型钢板，屋面系统构造为：檩条+不锈钢丝网+玻璃棉保温层+360°咬合式U-475压型钢板。
设计优化
为了保证本工程屋面施工能达到预期设计效果，避免质量安全隐患和返工，工程开工之初，项目部即组织相关技术人员，结合以往我公司施工类似工程的实践经验，与原设计人员进行了较为深入细致的沟通。及时发现并修正了设计中考虑欠缺的部位，对屋面檐口、屋脊密封等一些细节部分进行了补充完善，重点对本工程采光带设置进行了较大变更（因根据以往经验，此类屋面采光带通常为屋面防漏的薄弱部位）。
屋面构造措施的完善
檐口位置：檐口部位反水渗漏的主要原因是屋面外板与天沟沿之间未安装泡沫堵头，屋面外板波谷为向下弯折，当风力较大时檐口板端有反翘现象，水流会沿屋面板波谷下沿反流进室内。解决办法是在屋面外板下放置泡沫堵头，且将屋面外板的波谷下折30°。
屋脊部位：屋脊部位漏水主要原因盖板下没有堵头，雨水在风力作用下流过屋脊处屋面板对接缝，形成大面积渗漏。处理办法是搭接处打足密封胶，在屋脊包件与屋面板间增加与板型匹配的泡沫堵头，并适当将屋面板上端向上弯折，防止雨水流入。
采光带的变更
原设计
厂房采光板原设计为：隔2跨布置一道宽2m通长采光带。
变更优化
由于采光板的板型须与屋面压型钢板一致，即本工程屋面板板宽为475mm，如按原设计施工，需4条采光板并排搭接（宽度为1.9m，仍小于设计要求）。这样在施工中跨采光板时，施工工人将被迫站立于两侧采光板上，持续踩踏一方面很可能会造成采光板的开裂，导致漏水；更有甚者，将采光板踩通后，造成人员跌落，造成重大安全事故，施工完毕后也很难保证多条采光板连续搭接的涨缩问题，进而形成漏雨点。
经与业主及设计院充分沟通，采光带设置改为宽度0.95m（即两块采光板组成），隔跨布置。在保证设计厂房采光面积的同时，将上述隐患消弭于设计阶段。为保证采光板与屋面彩钢板连接可靠密实，可采用市场上现有带金属收边的采光板，但通常价格较高，如工程需要使用，在投标报价中应予考虑。
屋面系统的施工操作要点
目前可滑移压型板屋面施工工艺已相对成熟，且我公司在以往类似项目施工过程中已积累了相当的施工经验。本文简述其施工工艺及安装操作要点如下：
施工安装工艺流程
檩条不锈钢丝网屋面玻璃棉可滑移固定支架屋面板收边泛水板。
安装操作要点
屋面围护系统的骨架——檩条固定
檩条安装前，应沿屋面进行整体拉线，检查其表面的宏观尺寸、平整度是否符合要求。檩条吊装就位后，穿入螺栓，连接在钢梁的支托板上。因檩条上的螺栓孔为椭圆孔，有一定的调节余地，所以在安装时应尽量将两相邻檩条顶面调成一致。
不锈钢丝网张拉和玻璃棉铺设
边跨钢梁上出厂时预先焊接了张拉钢丝网的定位螺丝，檩条固定完成后，即用不锈钢丝交叉拉出菱形或矩形形状。
本工程采用带单层铝箔的保温棉，铺放玻璃棉，贴面朝向室内一侧，垂直于檩条，放卷时保证对齐和张紧，两卷棉之间通过在贴面飞边上用订书机装订的方法连接在一起。注意玻璃棉的张紧、对齐、卷与卷之间的接缝紧密，纵向需要搭接时，搭接头应安在排檩条处。同时应注意收听天气预报，作好充分防雨准备，当天铺的保温棉，必须当天安装完面板。
可滑移固定支架的安装
篇11
以钢结构为主体的建筑是现代空间结构发展的主流，随着我国经济的高速发展，各种钢体工程建筑相继建设而成。钢体建筑已成为推动我国建筑行业快速发展的新型坐标。探讨现代钢建筑的特点及应用表现出了重要的意义和价值。
1.钢结构建筑的发展历史
最早在建造房屋中使用钢结构的国家可以追溯到18世纪末的英国，100年后法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔，人们也开始尝试建造钢结构的独户住宅，从此钢结构建筑彻底改变了以往建筑造型的模式，建筑设计的理念与方法亦随之改变。早期的钢结构仅是部分构件、配件用铸铁、熟铁制成，到了19世纪80年代结构型钢的出现加快了钢结构在建筑工程中的发展，使钢结构建筑在20世纪60年代实现了其第二次理论和实践的飞跃与创新的发展。近20年来，钢结构更加广泛地应用于土木工程的公共建筑中，我国目前不仅能生产各种类型的建筑钢材，同时钢材生产的新技术、新工艺、新产品也日益增多，如彩钢压型板、彩钢复合板、彩钢扣板、拱形厂房及彩钢制品等的生产，使建筑结构充满现代化时代气息，实践证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景，值得探讨和商榷。
2. 钢结构的种类
2.1 主钢结构钢结构建筑材料中分为轻钢结构和主钢结构两大类。轻钢结构的主要产品是单层大跨度系列,主钢结构系统多为多层重钢结构产品。现代化建筑的大型体育场馆. 车站码头. 大型工业厂房建设中常用的经济适用单跨在20~40m 之间, 钢柱间距在10~20m之间。主钢结构由柱和梁组成。其材料一般采用16m钢为主,也有采用Q235 号钢的,由腹板和翼板拼焊为‘H’型柱和梁。根据跨度荷载的不同, 其主钢结构的腹板厚一般为5~8mm, 翼板厚度一般为9~15mm.
2.2次钢结构.次钢结构主要是指围梁.支撑杆.连接件等。次钢结构是含钢量一般为7~8Kg/.一般的支撑杆件用圆钢作材料,特殊的支撑杆件采用主钢结构的‘H’型钢结构形式。钢结构建筑的围护结构由屋面内、外板,墙面内、外板以及相关的保温材料组成。屋面板和墙面板由0.47~0.6mm 的镀铝锌板压制成型,要求它的屈应力达到550MPa,对保温材料的要求很高,其材料一般由国外进口
3. 钢结构在住宅建筑中应用的优势
3.1是钢结构住宅功能区间布置合理。利用钢材的抗压、抗侧弯强度均比混凝土高的特点，设计可采用大开间布置，使建筑平面能够合理分隔，灵活方便，创造开放式住宅。改变了传统结构中由于材质限制了空间布置的自由，往往出现板厚、梁高、柱大的“飞梁胖柱’现象。从而增大住宅的有效空间，可以提高使用面积率5％一8％，同时增加了建筑物的抗震能力。
3.2是自重轻，施工方便且工期短。采用轻型钢结构体系，比混凝土用量降低50％，房屋整体重量比混凝土建筑重量下降75％。钢结构构件可以实行工厂化生产、现场安装，不需要现场绑扎钢筋，不需要制作模板。楼板现浇混凝土时，不需要临时支撑，这样，可大大地加快施工现场的拼装速度。据统计，同样面积的建筑物，钢结构比混凝土工期可缩短三分之一。对于轻型房屋，钢结构体系的建设周期可比传统结构模式缩短50―70％，可以大大缩短投资资金的占用周期，提高资金的使用效率。
4.钢结构建筑设计与技术表现
4.1钢结构建筑设计的技术表现。建筑形象的构思是一个概念形象的创作过程，是建筑创作的难点之一，也是建筑设计中备受关注的核心问题之一。回顾工业革命以来建筑与科学技术关系的发展，可以明显地发现建筑对技术变革反应的迟滞性，这从一个侧面反映了建筑学在社会文化当中的深层地位，以及建筑学与人的生活方式的密切联系。另外现代方兴未艾的信息革命正在广泛地渗透并涉及社会活动的每个领域，使现代科学思维被融人到建筑设计中，新项目的规划、建筑和景观设计方法发生了巨大的变化。建筑设计的宗旨也从单纯地追求美发展到追求问题的合理解决，从根本上改变了人们以往对建筑的认识和设计方式，并最终影响了人类千百年来形成的传统建筑观，如高技派建筑就是主要代表，以其精致的节点和精细的加工来体现高超的技艺，以更高的工艺水平来设计和“制造”建筑。
4.2钢结构建筑细部设计有较高要求。钢结构建筑设计的复杂化与精致度要求越高，对细部设计的要求也越高。因为细部设计决定一个地方最终是否得到确认及其质量。在现代钢结构建筑中，各种金属结构杆件，连接金属杆件的节点细部，常常暴露在外，使建筑带有强烈的科技感，对钢结构建筑来说细部质量保持较高的设计要求是非常重要的，在钢结构建筑中应受到特别重视。
5.钢结构的一些潜在危险
5.1耐火性能差
钢材本身不燃烧，却不耐高温，其机械性能如屈服点、弹性模量、抗压强度、荷载能力等均会因温度的升高而急剧下降。据理论计算，全负荷钢构失去静态平衡稳定性的临界温度为540摄氏度。而且钢构件由单一材料组成，导热系数大(是混凝土的40倍)，在高温作用下，热量会迅速传导至内部，温升快，科学实验和火灾实例均表明，钢构的耐火时间仅15分钟。
5.2跨度大、空间大，火灾蔓延迅速跨度大、空间大是钢结构建筑的显著特点，而且大部分钢结构建筑无明显有效的防火分隔，门窗多，内部空气流通好，可燃物料多，一旦发生火灾，热辐射强，烟雾浓，燃烧猛烈，在强大热气流的作用下，火势迅速向垂直、水平方向蔓延，形成大面积火灾。
5.3整体连接性强，易变形倒塌钢结构作为承重构件，在火灾状态下，遇高温受热膨胀，强度降低，再遇冷水急剧收缩，脆性增强i
极易失去支撑作用。由于钢结构整体连接性强，只要局部遭到破坏，，就能形成建筑物的整体坍塌和毁灭。
5.4大气腐蚀钢结构的大气腐蚀主要是由空气中的水和氧气等的化学和电化学作用引起的。大气中水汽形成金属表层的电解液层，而空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂，二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。当大气腐蚀在钢构件表面形成锈层后，腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。
5.5局部腐蚀局部腐蚀是钢结构最常见的破坏形态，主要包括电偶腐蚀、缝隙腐蚀。电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处，其中电位较负的金属腐蚀速度较大，而电位较正的金属受到保护，两种金属构成了腐蚀原电池。缝隙腐蚀主要在钢结构不同结构件之间、钢构件与非金属之间存在的表面缝隙处，当缝隙宽度窄到可以使得液体在缝内停滞时发生，钢结构的缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0．025―0．1mm。
5.6应力腐蚀即在某一特定的介质中，钢结构不受到应力作用时腐蚀甚微，但是受到拉伸应力后，经过一段时间构件会发生突然断裂。由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆，所以往往造成灾难性后果，如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，带来巨大的经济和人员伤亡。
总之，钢结构建筑符合国家的建筑目标，符合可持续发展的战略，并对保护耕地，提高城市建设水平有较大的作用。
参考文献
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Abstract: the steel structure material for its excellent mechanical properties are widely used in long-span and high-rise buildings, but the steel structure fireproof ability weakness, fire prone to collapse, threatening people's life and property safety, and therefore the use of fire prevention measures to protect the reasonable construction, improve its limit of fire resistance, it it is particularly important.
Keywords: fire protection measures of steel structure building
中图分类号：S762.3+3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言
一般钢结构耐火极限只有十几分钟，所以若用没有防火保护的普通建筑用钢作为建筑特承载的主体，一旦发生火灾，则建筑物会迅速坍塌，对人民的生命和财产安全造成严重的损失。
一、钢结构建筑特点
钢结构材料强度高，材质均匀，抗震抗弯性能好，制造、安装机械化程度高。钢结构在平面布局上也很灵活，非常适用于一些大跨度和高层建筑。现在我国采用钢结构材料的建筑越来越广泛。可以预测，随着城市规模的发展，钢结构在我国建筑业的应用具有广阔的前景。
众所周知，钢结构建筑具有耐火性能差的致命弱点，在未进行防火处理的情况下，虽其本身虽不会起火燃烧，但在火灾发生时，强度会迅速下降。钢结构通常在450~650℃温度中就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，具体地说，这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。而一般火场温度可以达到800~1000℃。在这样高的温度下，应力会发生变化，的钢结构会很快出现塑性变形，产生局部破坏，而最终造成建筑物的整体破坏。
二、钢结构建筑的火灾危险性
钢结构的致命缺点是耐火性能差。在未进行防火处理的情况下其本身虽不会起火燃烧，但遇高温强度会迅速下降。一般钢结构温度达到350℃,500℃ ,600℃时，强度分别下降1/3,1/2,
2/3，一般情况下，使钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为550℃左右。普通火场温度达800℃-1000℃，而钢结构的耐火极限仅为0.25h,所以一旦遭遇火灾钢结构建筑将很快垮塌。
1 火势发展快、蔓延迅速。因钢结构建筑跨度大、门窗多、内部空气流通好，一旦发生火灾，蔓延途径多，火势发展快，燃烧猛烈，极易在强大气流的作用下，形成大面积火灾。
2 易变形倒塌，造成群死群伤。钢结构建筑多为人员密集场所，在火灾情况下，极易因慌乱而导致盲目的疏散，从而引起群死群伤。
3 灭火救援难度大，未经防火保护的钢结构耐火极限只有15min，一旦产生火警一报警、消防力量到场，火场已经成灾，不利于初期灭火，而产生的大量的热量和烟雾，又不利于消防人员深人内部去堵截，只能采取水枪喷洒降温。
三、钢结构的火灾危险性防治措施
1钢结构防火的意义
减轻钢结构在火灾中的破坏，避免钢结构在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散的困难;钢结构的防火保护的目的是尽可能延长钢结构到达临界温度的过程，以争取时间灭火救人。
（2）避免钢结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡;
（3）减少火灾后钢结构的修复费用，缩短灾后结构功能恢复周期，减少间接经济损失。
2 钢结构防火的方法
目前，钢结构的防火保护有多种方法，选择钢结构的防火措施时，应考虑下列因素:钢结构所处部位，需防护的构件性质(如屋架、网架或梁、柱);钢结构采取防护措施后结构增加的重量及占用的空间;防护材料的可靠性;施工难易程度和经济性。
（1） 混凝土防火保护
承重钢结构采取混凝土防火措施，以延长其耐火极限。
a用普通水泥混凝土将钢结构包裹起来，即我们通常意义上说的钢管(筋)混凝土结构。混凝土可参与工作(如劲性混凝土结构)，也可以只起保护作用。厚50mm时，耐火极限可达3h左右。
b用金属网外包砂浆防护，这其中的金属网起到骨架增强的作用。
此外，还可用陶粒混凝土或加气混凝土防护，可预制成砌块或现浇，防火效果亦十分理想。
（2）防火板对钢结构的保护
作为钢结构直接包敷保护法的一种，防火板保护钢结构早已在建筑工程中应用。早期使用的防火保护板材主要有蛙石混凝土板、珍珠岩板、石棉水泥板和石膏板，还有的是采用预制混凝土定型套管。板材通过水泥砂浆灌缝、抹灰与钢构件固定，或以合成树脂粘结，也可采用钉子或螺丝固定。这些传统的防火板材虽能在一定程度上提交钢结构的耐火时间，但存在着明显的不足。由此人们只好把重点投向防火涂料，板材保护因而发展缓慢。
国外一些国家自70年代中期以来，相继研制成功硅酸钙防火板，适用于钢结构的防火保护。日本HC公司1984年即开始生产硅酸钙防火板(KB防火装饰板)，最高使用温度1000℃. 90年代中期德国和丹麦研制成功最高使用温度达1100℃的硅酸钙高温防火板。国内最近自行研制成功了GF和爱特等品牌新型钢结构硅酸钙防火板，最高使用温度可达1100℃，耐火极限可达4h (30mm厚)。作为钢结构防火板材应具备重量轻、强度高、隔热性好、耐高温、耐候性好等特点。
3 柔性卷材防火保护
主要是以硅酸铝、陶瓷棉毯等隔热保温材料以卷材的形式直接包裹到需要进行保护的钢结构上，其施工快捷迅速。国外有相关的报道，国内没有发现应用实例。
4耐火钢
耐火钢也不同于普通得耐热钢，耐热钢对钢的高温性能，如高温持久强度、蠕变强度、疲劳性能等有严格的要求。目前，耐火钢在日本已获得了广泛使用，现在国外已开发出了390~490MPa的耐火钢、耐候耐火钢系列，其主要特点是:600℃的高温下，其高温屈服强度为常温标准值的三分之二以上，常温下的各种性能与普通焊接结构钢相同，焊接性与普通钢相同。我国 耐火钢的应用尚落后，为适应我国现代建筑事业发展的需要，马钢、宝钢等单位都开始开展耐火钢的研究，马钢研制的耐火钢耐火极限可达到27.6min。应用耐火钢后可缩短建造周期，减轻建筑物重量。
5 钢结构防火涂料
对钢结构的防火保护有多种形式和措施，其中使用防火涂料是一种比较理想的方法。钢结构防火涂料刷涂或喷涂在钢结构表面，起防火隔热作用，防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑特垮塌。早在70年代，国外对钢结构防火涂料的研究和应用就展开了积极的工作并取得了较好的成就，至今仍是方兴未艾。80年代初国外钢结构防火涂料就进人中国市场，在工程上应用。从80年代初，我们国家也开始研制钢结构防火涂料，到现在已有较多优良品种广泛应用于各行各业。
无论用混凝土还是防火板保护钢结构，达到规定的防火要求需要相当厚的保护层，这样必然会增加构件质量和占用较多的室内空间，另外对于轻钢结构、网架结构和异形钢结构等，采用这两种方法也不适合。在这种情况下，采用钢结构防火涂料较为合理。钢结构防火涂料施工简便，无须复杂的工具即可施工、重量轻、造价底，而且不受构件的几何形状和部位的限制。国外自上世纪50年代以来就采用防火涂料施涂钢结构表面，火灾时能形成耐火隔热保护层，以提高钢结构的耐火极限，满足建筑防火设计规范要求，减少建筑物钢结构火灾灾害。从20世纪80年代初期起，在我国兴建的由国外设计的工程开始采用钢结构防火涂料，到1985年左右，国内一些科研单位和厂家开始研究生产钢结构防火涂料。经过近20几年的发展，无论从产品品种、质量还是应用范围，生产厂家都有长足的发展。与此同时，国家也颁布了该产品的相关技术标准和规范，这对发展我国钢结构防火涂料的生产起了极大的推动作用。
结束语
虽然钢结构由于其独特的性能被广泛应用于建筑场合，但是由于其固有的不耐火的缺点，我们在应用中，要采取不同的方法手段来解决这个问题，关键是由场合、耐火极限要求、成本等因数综合考虑，可以单独采用一种方法，或采用几种方法配合来达到我们的设计要求。
参考文献
[1] 陈建领.钢结构建筑的火灾危险性和防火涂料保护浅析[J]. 江西化工. 2005(03)
