跨度空间结构（精选12篇）
跨度空间结构 篇1
1 跨度空间的基本概述分析
1.1 大跨度空间结构的概念分析
我们常说的空间结构主要是与平面结构相对来说, 通常我们日常工程建设的拱形结构衔架与梁等都是平面结构, 平面结构是二维结构, 所承担的荷载以及内部的应力变形都在二维平面内。但是空间结构的变形、应力与何在都要考虑到三维空间, 此时普通的二维分析与假设已经不能解决三维的空间结构分析, 跨度空间的结构要考虑空间作用。在现实的三维空间世界里, 每一个结构物体都具备空间特点与性质, 跨度空间结构的性能与优势不仅仅可以在三维空间内受力, 更重要的是, 通过三维空间的作用, 可以利用空间结构的合理形体来承担较大的外在荷载力, 跨度越大, 就越显示出空间结构的经济、技术的功能与性能。当结构跨度较大时, 平面结构就已经不能承担。综合国内外的大跨度建筑结构来看, 大多数的跨度建筑结构采用的都是空间结构的体系形式。
1.2 大跨度空间结构的主要类型分析
跨度空间结构的形式与类型十分丰富, 通常大跨度空间结构的类型包括: (1) 跨度网格空间结构类型, 一般分为跨度网架空间结构以及跨度网壳空间结构; (2) 跨度实体的空间结构类型, 包括折板空间结构以及薄壳空间结构; (3) 跨度张力空间结构, 包括薄膜空间结构与悬架空间结构; (4) 还有其他形状的跨度空间结构类型, 比如开合屋盖空间结构、折叠空间结构、张弦空间结构等。
1.3我国跨度空间结构发展的现状分析
我国大跨度空间建筑水平与国外发达国家相比还存在一定差距, 但是随着近些年我国社会的发展以及经济实力的增强, 跨度空间结构也得到了很大的发展, 建设了独具特色的大跨度空间建筑, 比如北京奥运会的鸟巢建筑结构等, 大跨度建筑空间结构的发展代表了我国建筑科技水平的提高与进步。我国是一个人口大国, 随着中国经济实力的不断增强, 还会继续建造更多大跨度建筑空间结构, 比如展览、休闲、体育、机库、航空港等大型的空间建筑结构的需求, 因此我国大跨度空间结构面临着较大的机遇与发展空间。与国际发达国家的跨度空间水平相比, 我国跨度建筑空间结构的发展水平还存在较大的差距, 现今我国较多的跨度空间结构比较简单拘谨, 缺乏创新大胆的跨度建筑空间形式, 较多跨度空间建筑结构都不够大, 超过一百五十米以上的大跨度建筑空间结构建设的比较少。国外建设了较多具有发展前景的新型跨度空间结构, 比如可开合空间结构、整体拉张空间结构、薄膜空间结构等, 而我国在这些跨度建筑空间结构形式面前还举步维艰, 在这块领域上比较空白, 因此为了促进我国跨度建筑空间结构的发展与进步, 我国建筑科技人员还需要继续努力。
2 跨度空间结构主要类型的特点分析
大跨度空间结构是判断一个地区或国家综合建筑技术水平的标志之一, 主要的建筑结构包括薄壳空间结构、网架空间结构、膜空间结构、悬索空间结构以及网壳空间结构或者是这些结构的空间组合形式, 这些空间结构在影剧院、展会中心、体育场、大型商场中的应用非常广泛。以下对这些主要类型的特点进行分析。
2.1 跨度建筑空间的网架结构
网架结构是指若干根杆件按照特殊的几何形状将节点连接起来的空间结构, 一般都是由多层平板形网格结构, 材料使用的大多是型钢或者钢管。主要的网架结构形式构成分析:建筑网架的空间结构可以由平面衔架构成, 还可以通过四角锥体、三角锥以及六角锥组成, 不同的结构组成可以分为不同的网架结构形式。跨度建筑空间网架结构的特点包括:刚度大、重量小、传力简捷、空间作业、施工方便、商品化、节点钢架容易定型、网架布置比较灵活多变、便于管道与吊顶设备的安装、可批化生产, 作业效率高、网架结构的造型大方美观。
2.2 跨度建筑空间的网壳结构
网壳结构是曲面形状的网格结构, 分为单双层网壳, 主要的材料有钢筋混凝土网壳、木材网壳、钢材网壳。主要的结构形式有:双曲线抛物曲面的网壳结构、圆柱曲面的网壳结构、双曲面的网壳结构。跨度建筑空间网壳结构的特点:跨越能力高、结构刚度大、造型比较丰富、便于安装、可组合构成大型的结构空间、连接节点与小型网壳构件可以工业化制作、经济效益高、可以灵活创作使用。
2.3 跨度建筑空间的薄膜结构
薄膜结构比较新颖, 是典型的大跨度建筑空间结构类型, 也被称作织物结构。选用的材料为织物, 在薄膜内可以通过空气压力来支撑着整个薄膜面, 这种空间结构体系刚度大, 覆盖率大。主要的结构类型为:骨架式的薄膜结构以及张拉形式的薄膜结构。跨度建筑空间薄膜结构的特点:施工比较方便、刚度大、跨度大、自重小、自洁性好、透光性高、耐久性差、具有较高的安全性以及良好的经济性、建筑结构的造型可以自由发挥。
2.4 跨度建筑空间的悬索结构
所谓悬索结构, 实际上就是指将具有拉伸能力的索作为基础的承重构件, 将索按照具体的建筑结构规律构成一种空间结构系统。一般情况下悬索结构常用于屋盖结构, 基本的构成为支撑结构、屋面系统以及悬索系统。主要的材料包括钢板、型钢、圆钢等。跨度建筑空间的悬索结构特点为:布置比较灵活、钢材强度高、自重轻、安装简单、适用于多种建筑平面、理论设计比较复杂。
2.5 跨度建筑空间的薄壳结构
薄壳结构就是建筑工程中的壳体结构, 主要的材料包括钢材薄壳、混凝土薄壳、复合材料、砖薄壳等。薄壳结构主要的特点为:刚度与强度大、荷载性能高、具有较高的经济效益、结构效率高、受力均匀合理。除了以上介绍的基本建筑结构跨度空间外, 还有很多其他形式的空间结构形式, 大跨度的空间结构与建筑的组合一致是人们的目标与追求, 不同的跨度空间结构都有其自身的适用范围以及特点, 这些跨度空间的形式组合反应了建筑空间的融合与沟通, 体现了较高的空间效果。
3 结束语
总之, 跨度空间结构是现今建筑结构形式的主要发展形式, 跨度空间结构的发展促进了我国建筑行业的发展, 在进行跨度空间结构设计时, 我们要进行精密的计算与分析, 满足建筑结构空间受力的合理性。
参考文献
[1]沈世钊.大跨空间结构的理论研究和工程实践[J].中国工程院院士大会.2012, 07 (10) :20-25.
[2]王敬烨.贝壳形空间网格结构的形态研究[J].哈尔滨工业大学.2012, 02 (6) :11-15.
跨度空间结构 篇2
1.工程概况和模板选用....9－12－2
1．1工程概况...9－12－2
1．2结构设计要点...9－12－2
1．3结构特殊部位设计...9－12－2
1．4选用模板类型...9－12－2
2.模板计算书....9－12－3
2.1荷载及荷载组合...9－12－3
2.2模板结构的强度和挠度要求...9－12－6
2.3模板结构构件的计算...9－12－6
2.4支模参数计算结果...9－12－10
3.模板施工方法....9－12－10
3.1模板承重架...9－12－10
3.2模板制作...9－12－10
3.3模板安装...9－12－11
3.4梁柱节点设计...9－12－11
4.模板工程量....9－12－11
5.模板质量要求和措施....9－12－12
5.1模板工程质量程序控制示意图...9－12－12
5.2模板工程应注意的重点：...9－12－13
6.拆模方案....9－12－13
7.附图....9－12－15 大跨度结构模板工程施工方案 1.工程概况和模板选用 1．1工程概况
浙江经济职业技术学院下沙新校区图书信息楼工程，位于下沙高教园区东区，北临２号路，南临４号路，东临25号路。本工程为桩基、现浇钢筋混凝土框架结构，总建筑面积24422Ｍ2，其中地下室2637Ｍ２，地上十层，建筑高度为45.9Ｍ，由浙江经济职业技术学院筹建。杭州市质监站质监；浙江江南监理公司监理；同济大学建筑设计研究院设计；*********有限责任公司总承包。
1．2结构设计要点
柱最大尺寸为800×850；粱最大尺寸为450×1500，跨度为24米，强度等级为C40，4.25米以下柱强度等级为C40,梁板为C35,4.25米一层柱、梁板为C35，七层以上C30。
1．3结构特殊部位设计
（1）九层8~11轴之间，柱中跨距为24000，1/A、B、C、D轴框架梁为无粘结后张法预应力大梁，梁底标高为33.450m，断面尺寸为450×1500，楼板厚度为250。
（2）十层8~11轴之间，柱中跨距为24000，A、B、C、D轴框架梁为无粘结后张法预应力大梁，A轴梁底标高为36.600m，B、C、D轴梁底标高为37.650m，断面尺寸为450×1500，楼板厚度A~B为150；C、D轴为250。
（3）由于上述部位采用为无粘结后张法预应力大梁，根据施工进度安排，承重支撑架必须按三层荷载计算。
1．4选用模板类型(1)模板材料
模板质量直接关系到混凝土观感质量的好坏，为了保证混凝土密实度及外观质量，我项目部计划在模板方面进行一定的投入，决定模板以采用九合板与竹胶板为主——在开工前购置，用钢管与方木作支撑。为了保证施工进度，模板总量按以满足进度需要为标准进行配置，周转使用。
模板统一安排在木工间集中加工，按项目部提供的模板加工料单及时进行制作，复杂混凝土结构先做好配板设计，包括模板平面分块图、模板组装图、节点大样图等。
制作完成后堆放整齐，随用随领。加工间至现场采用人力翻斗车运输，现场至作业点采用塔吊直接吊至施工部位。
(2)模板支设注意事项
A、模板及其支架在安装过程中，必须设置防倾的固定设施。
B、支模时，必须考虑有足够的承载力，包括模板及其支架自重、新浇筑混凝土自重、钢筋自重、施工人员及施工设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载、新浇筑混凝土对模板的侧压力、倾倒混凝土时产生的荷载。
C、本工程预应力大梁模板支设承重架采用MF1219型门式钢管架。
D、模板内面及时清理干净，并涂刷专用脱模油，施工时应注意严禁脱模油污染钢筋。
E、为了保证混凝土观感质量，在模板拼缝处贴胶带纸，确保无漏浆现象。
(3)特殊部位的模板支设
详见预应力大梁支模示意图。
2.模板计算书 2.1荷载及荷载组合 2.1.1荷载
计算模板及其支架的荷载，分为荷载标准值和荷载设计值，后者是荷载标准值乘以相应的荷载分项系数得出的。
1、荷载标准值
模板工程的荷载标准值包括新浇混凝土自重、施工人员及设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载和倾倒混凝土时产生的荷载，对高度较大的梁，还应考虑新浇混凝土对模板侧面的压力。
1）新浇混凝土自重标准值
对普通钢筋混凝土，采用25KN/m3。
① 8~9轴、10~11轴，预应力大梁：
q=(7.3×0.45×1.5+3.45×0.3×0.7×2)×25=159.4KN
② 8~9轴、10~11轴，九层1/A~B轴、C~D轴各层楼板：
q=(7.3×0.25×2.2+2.2×0.15×0.35)×25=103.3KN
③ 8~9轴、10~11轴，十层以上A~B轴各层楼板：
q=(7.3×0.15×7.95+0.25×0.55×7.95×1.5+0.25×0.35×7.3×2)×25=274.6KN
④ 9~10轴预应力大梁：
q=(9.0×0.45×1.5+3.45×0.3×0.7×3)×25=206.2KN
⑤ 9~10轴、九层1/A~B轴、C~D轴各层楼板：
q=(9.0×0.25×2.2+0.3×0.35×2.2)×25=129.5KN
⑥ 9~10轴、十层以上A~B轴各层楼板：
q=(9.0×0.15×7.95+0.25×0.35×9×2+0.25×0.55×7.95×2)×25=348.8KN
2)施工人员及设备荷载标准值：
施工人员及设备荷载标准值 表2-1 计算项目
均布荷载（KN/m2）
模板及小楞 2.5 立杆 1.5 立杆支架 1.0 3)振捣混凝土时产生的荷载标准值
振捣混凝土时产生的荷载标准值 表2-2 计算项目
均布荷载（KN/m2）
板、梁（底面）2.0
柱、墙、梁（侧面）4.0
4)新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值--采用内部振捣器时，按以下两式计算，并取其较小值:
（1）
（2）
其中：F—新浇筑混凝土对模板的最大侧压力，KN/m2；
--混凝土的重力密度，KN/m2；
--新浇混凝土的初凝时间，h，按实测确定取值2 h；
V—混凝土的浇筑速度，一般取2m/h；
H—混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度，m；
--外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；
--混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15。
5）倾倒混凝土时产生的荷载
倾倒混凝土时产生的荷载 表2-3
向模板内供料方法
水平荷载(KN/m2)
溜槽、串筒或导管 2
容积小于0.2m3的运输器具 2
容积为0.2～0.8m3的运输器具 4
容积大于0.8m3的运输器具 6
2、荷载设计值
荷载设计值为荷载标准值乘以相应的荷载分项系数。
荷载分项系数 表2-4 序号
荷载类别
类别
分项系数
编号 新浇混凝土自重
恒载 1.2 A 2 施工人员及设备荷载
活载 1.4 B 3 振捣混凝土时产生的荷载
活载 1.4 C 4 新浇筑混凝土对模板侧面的压力
恒载 1.2 D 5 倾倒混凝土时产生的荷载
活载 1.4 E
2.1.2荷载计算结果 编号
部位
区间
表2-5 梁
板
轴线(KN)轴线(KN)A 33.450 8~11 1/A、B、C、D 525 1/A~B、C~D 336、336 37.650 8~11 A、B、C、D 525 A~B、C~D 336、898 41.850 8~11 A、B、C、D 525 A~B、C~D 336、898 B
8~11
C
8~11
D
8~11
----E 8~11
148
2.1.3荷载组合
荷载组合表 项次
项 目
荷载组合（KN）
表2-6
计算承载能力A+B+C 验算刚度A+B A~B轴 C~D轴 A~B轴 C~D轴 8~9轴二层施工 1486 1113 1434 1061 2 10~11轴三层施工 2340 1613 2288 1561 3 9~10轴二层施工 1910 1480 1748 1318
9~10轴三层施工 2763 2150 2601 1988 4 侧面模板 37.5KN/m2 37.5KN/m2
2.2模板结构的强度和挠度要求
施工现场的模板和大小楞以木模板为主，支架多采用钢管架。其强度和刚度应满足下表的要求。
模板允许强度和允许刚度 表2-7 模板类型
允许应力[б] N/mm2 允许挠度[f] mm
结构表面外露（不装修）的木模板 13
结构表面不外露（装修）的木模板 13
钢管支架 170 ——
注：--模板的计算长度。
2.3模板结构构件的计算 2.3.1模板计算
（1）计算理论
模板结构中的面板、大小楞等均属于受弯构件，而支架为受压构件，可按简支梁或连续梁计算。当模板构件的跨度超过三跨时，按三跨连续梁计算（图2-2）。计算时,按常规构件的惯性矩沿跨长恒定不变；支座是刚性的，不发生沉陷；受荷跨的荷载情况都相同，并同时产生作用。
图2-2 模板计算简图
则： 剪力：（2-1）
弯矩：（N.mm）（2-2）
应力： ≤13 N/mm2（2-3）
挠度： ≤l/250（2-4）
梁底模板厚度（mm）（2-5）
（mm）（2-6）
梁底模板厚度取（2-5）和（2-6）式中较大值
式中：q-作用在梁底模板上的均布荷载 KN/m
E-模板的弹性模量，对木材取（9-10）×103N/mm2
W-模板的抵抗矩，对矩形截面，I-模板的惯性矩，对矩形截面，b-梁底模板宽度（mm）
（2）构件计算
本工程预应力大梁截面尺寸450×1500，底模板采用胶合板，楞木间距l=600，梁底模板宽度b=450。
① 作用在梁底模板上的均布荷载
q=0.45×1.5×25×1.2+0.45×（2+1.5）×1.4=22.45 KN/m
② 梁底模板厚度
梁底模板厚度取h=30mm ③ 剪力
④ 弯矩
⑤ 应力
≤13 N/mm2
满足要求。
⑥ 挠度
≤l/250=2.4mm
满足要求。
(1)计算结果
根据计算，预应力大梁底模板采用两层18厚胶合板，楞木间距为600，楞木截面尺寸为60×80。
2.3.2对拉螺杆计算
柱和墙模板在支模时的对拉螺杆的间距按下式计算。
（2-7）
式中：--对拉螺杆截面积；
--对拉螺杆容许拉应力，对I级钢取205N/mm2
--模板侧压力，单位：N/mm2。取d=12mm即可满足要求。
2.3.3支撑计算
（1）支撑设置
本工程8~11轴预应力大梁部位采用MF1219门式钢管架，间距为0，门式钢管架支撑主要承受模板或楞木传来的竖向荷载，按两端轴心受力压杆进行验算。
MF1219门式钢管架设计参数 表2-8 立杆
加强杆
高度
mm 宽度
mm 截面积
cm2 回转
半径
cm 细长比
λ
稳定 系数
强度
设计值
N/ mm2 Φ48×3.5Φ26.8×2.5 1900 1200 9.786 1.625 115 0.483 205
（2）每根立杆承受的荷载
按梁板均布荷载计算：
N1=1613÷48=33.6KN
按预应力大梁支撑间距600、三层恒载、一层活载计算：
N2=3×(0.6×0.45×1.5)×25×1.2+0.6×0.45(2+1.5)1.4 =37.8KN
N取N1和N2较大值，N=37.8KN
（3）立杆强度计算
σ=N/AS（2-8）
σ=N/AS = 37.8×103/489=77.3 N/mm2 <205 N/mm2
（4）立杆稳定性计算
（2-9）
式中：--轴必受压杆件稳定性系数，AS杆件截面积。
=37.8×103/0.483/489=160N/mm2 <215 N/mm2
满足要求。
2.4支模参数计算结果
支模参数表 表2-9 项目
截面
模板厚度(mm)楞条最大间距(mm)支撑间距
(mm)对拉螺栓间距
板 150厚 12 400 800 600 800
250厚 18 400 600
梁 450×750 18 1000 600
450×1500 36 600 Ф12@ 500
3.模板施工方法 3.1模板承重架
1、由于裙房屋面（标高11.100）处不足以承受上部荷载，经与设计院商定，采取架空措施，具体做法详见设计联系单。
2、模板承重架采用门式钢管架支撑体系，门式钢管架型号为MF1219。
3、为了提高门式钢管架的承重能力，在门式钢管架中部加设一道竖向钢管，钢管规格为φ48×3.5。
4、为了保证承重架的稳定性，每步门式钢管架用φ48×3.5钢管设一道水平拉结杆。
5、承重架底部设置一道扫地杆；每道水平方向拉结杆与框架结构柱拉结，以保证承重架的整体稳定性。
3.2模板制作
模板制作，采用釉面九合板。模板安装前，先设计好定型尺寸，确保结构和构件各部位形状、尺寸、位置、标高、预留孔洞的正确。并具有足够的稳定性、刚度和强度，既要考虑拆装方便，又要兼顾模板接缝严密不漏装，梁侧采用φ12拉杆，确保模板整体刚度。
3.3模板安装
1、模板安装采用内支外拉方法，立模前先搭设好内模架子，待立模完成，并支竖向、水平方向Φ48架子钢管后，方可粗调紧拉杆，内模架子水平纵横钢管与外模上方水平撑钢管固定后，再次紧拉杆，边紧边检查尺寸至达到要求。墙模板的紧固以设置对拉螺栓为主，根据本工程的结构构件截面尺寸情况，该工程对拉螺栓按＠500mm的间距设置，个别地方可在此基础上略加调整。
2、在混凝土浇筑前，必须对模板系统进行技术复核，复核内容主要包括标高、轴线、截面尺寸、垂直度、平整度、支模架强度、刚度、稳定性等。避免混凝土在浇筑时直接冲击模板，墙混凝土采用分层浇筑的原则，使模板系统受力均匀，以免受集中荷载而变形、胀模。特别要注意留出的进出管口的预留位置、标高、大小要准确。
3.4梁柱节点设计
在工程结构施工中，框架结构梁柱接头如果处理不好，容易产生混凝土外观的蜂窝麻面以及梁柱的不规则形状。为了避免以上情况发生，对梁柱接头模板采取如下措施：
梁柱接头模板由专人进行制作，利用计算机进行放样，以保证梁柱接头模板的尺寸准确性。梁柱接头模板与梁模板一次支设，以确保梁柱接头的方正。
4.模板工程量 名 称
规 格
数 量
目前在何处使用 计划进场时间 钢 管
Φ48壁厚3.5 800（T）
集团调度
开工分批进场
防水模板 18 厚 13000m2 集团调度
开工分批进场
方 木 80×60 10000根
集团调度
开工分批进场
扣 件
十字扣、活动口、对接扣 6万只
集团调度
开工分批进场
架 子 工 搭设支模架 3500工日
开工分批进场
5.模板质量要求和措施
5.1模板工程质量程序控制示意图 发送图片到手机，此主题相关图片如下：
5.2模板工程应注意的重点：
1、实施专人负责预留洞口、预埋管道等模板的安装，在浇筑混凝土时派专人检查。
2、应力筋波纹管严格按设计图纸侧预埋，模板的对拉杆螺杆设置时，应注意避免与波纹管交叉。
3、预应力大梁底模在预应力筋张拉前不得拆除，以确保混凝土的养护质量。
5.3模板质量检查
模板工程安装完成后及时进行技术复核与分项工程质量检查，确保轴线、标高与截面尺寸准确。
1、要求模板及其支架必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
2、模板接缝全部采用胶带纸粘贴。
3、模板与混凝土的接触面清理干净并涂刷隔离剂。
4、模板安装的允许偏差及检验方法。
模板安装的允许偏差及检验方法 项次
项 目
允许偏差
检验方法 轴线位移
梁 3 尺量检查 标 高 +2，-5 用水准仪或拉线和尺量检查 3 截面尺寸
梁 +2，-5 尺量检查 每层垂直度 3 用2m托线板检查 相邻两板表面高低差 2 用直尺和尺量检查 6 表面平整度 5 用2m靠尺和楔形塞尺检查 预埋钢板中心线位移 3 拉线和尺量检查 预埋管预留孔中心线位移 3 6.拆模方案
1、严格建立模板块和立柱的拆除申请、批准制度，防止为赶进度而盲目拆模。
2、模板的拆除：非承重侧模应以能保证混凝土表面及棱角不受损坏（大于1N/m2）方可拆除，承重模板应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定执行。
3、板拆除的顺序和方法，应按照配板设计的规定进行，遵循先支后拆、后支先拆，先非承重部位、后承重部位以及自上而下的原则。拆模时，严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬。
4、拆模时，操作人员应站在安全处，以免发生安全事故。待该片段模板全面拆除后，方可将模板、配件、支架等运出堆放。
5、拆下模板等配件，严禁抛扔，要有人接应传递，指定地点堆放，并做到及时清理、维修和涂刷好隔离剂。以备待用。
6、模板块在装、拆、运时，均用手传递，要轻拿轻放，严禁摔、扔、敲、砸。每次拆下的模板，应对板面认真清理，立柱底脚螺栓等要定期刷油防锈。
7、现浇结构的模板及其支架拆除时的混凝土强度，必须符合设计要求，当设计无具体要求时，按下列规定：
（1）在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏后，予以拆除。
（2）底模，在混凝土达到以下设计强度后，方予拆除：
板： 结构跨度≤2m时，50%；
板： 结构跨度＞2m，≤8m时，75%。
梁： 结构跨度≤8m时，75%；
＞8m时，100%。
悬臂构件：结构跨度≤2m时，75%；
＞2m时，100%。
8、侧模拆模时，按合理顺序进行拆除，一般按后支的先拆，先支的后拆，先拆除非承重部分，后拆除承重部分。拆模时不得强力震动或硬撬硬砸，不得大面积同时撬落或拉倒，对重要承重部位应拆除侧模检查混凝土无质量问题后方可继续拆除承重模板。
9、已拆除模板及其支架的结构，在混凝土强度符合设计混凝土强度等级后，方可承受全部使用荷载；当施工荷载产生的效应比使用荷载的效应更为不利时，先进行核算，加设临时支撑。
7.附图
1、结构平面图（1）
2、结构平面图（2）
3、预应力梁详图
4、预应力梁剖面图
5、架空
6、接点详图
7、门式钢管架荷载分布图
8、门式钢管架平面布置图
大跨度房屋钢结构设计浅析 篇3
关键词：大跨度；房屋；钢结构；设计
中图分类号： TU 392. 5 文献标识码：A文章编号：1674-098X(2012)03(c)-0000-00
与其他材料的结构相比，钢结构具有材料强度高、结构重量轻;结构的塑性韧性较好;钢结构的制造简单施工周期短等优点。我们在进行钢结构设计时，应当从工程实际出发，合理选用钢材，选择高强度、具有较好经济指标的钢材;在结构方案选择上，应尽可能采用标准化、模数化的结构布置;在连接设计中，应选用构造简单、传力直接的节点形式，并应满足构造要求;另外，在钢结构设计中，还应保证钢结构在加工、运输、安装和使用过程中的强度、刚度和稳定性要求，并应针对钢结构的实际，满足防火、防腐的要求。宜优先选用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。
1 大跨度房屋主要的钢结构划分
大跨度房屋钢结构按刚性差异以及它们的组合不同，分成三类:刚性结构(网架、网壳、空间精架)、柔性结构(索结构、膜结构、索一膜结构、张拉集成结构)和杂交结构。杂交结构既可通过刚性结构和柔性结构的有机组合获得，也可通过变更传统结构的特性得到，如拉索一网架结构、拉索一网壳、拱一索、索一桁架等。
在此我们主要讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋：
1.1刚性大跨度房屋
刚性大跨度房屋钢结构主要是指由钢杆件或钢梁、钢柑架组成的结构，且其刚度由结构的组成和构件自身的刚度形成。当结构由规则的空间单元组成时，称为空间网格结构，否则称为空间结构。
空间网格结构主要有网架结构、网壳结构、组合网架(壳)结构及预应力网架(壳〕结构等形式，一般由钢杆件组成。具有受力合理、计算简便、结构整体性强、刚度大、抗震性能优、用料省、制作安装方便、造价经济、造型丰富、适应性强等优点。
空间结构一般由钢梁或钢析架组成，在跨度较大时还辅以预拉力索以增加结构刚度、减少用钢量。空间结构除了有与空间网格结构相同的优点外，还具有结构体系简洁、更易体现建筑造型等优点。但与空间网格结构相比，构件和节点类型一般较多，制作较为不便。
1.2柔性大跨度房屋钢结构
柔性大跨度结构的受力体系可分为竖直平面、水平层面及空间三大类。其中，张力弦屋架、预张力索衍架体系属于竖直平面受力体系;单层预张力索网体系和张力膜结构体系属于水平层面受力体系;空间预张力索网格体系、索弯顶和张拉集成体系属于空间受力体系。
2 大跨度房屋钢结构的设计要点
大跨度房屋主要按照荷载类型进行设计，其荷载主要分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。对于永久荷载，应采用标准值作为代表值。对于可变荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。对于偶然荷载，应按照建筑结构使用的特点确定其代表值。
2.1永久荷载
对大跨度房屋结构，永久荷载主要包括屋盖结构自重和屋面覆盖材料自重。
屋盖结构的自重计算可采用经验公式或由计算机自动完成，在有擦体系中，还应计入擦条的自重。屋面覆盖材料自重主要是指屋面板、屋面保温层、找坡层及防水层等的自重。若有吊顶等装修构造或设备管道，按实际情况采用。
2.2可变荷载
作用在大跨度房屋钢结构上的可变荷载有以下几种。
（1）屋面活荷载。屋面均布活荷载一般按屋面的水平投影面计算。对于大跨度房屋钢结构，不上人屋面，屋面均布活荷载标准值采用0. 5 KN/m2，但当施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用，或在施工中采取特殊措施;上人屋面，屋面均布活荷载标准值采用2. 0 kN/ m2。
（2）雪荷载。屋面雪荷载的大小主要与屋面的几何形状、朝向和风向等有关。大多数情况下，屋面雪荷载小于荃本雪压。这是因为雪可从坡度较大的曲面屋顶滑落，风可将松散的雪从平屋顶刮下，有时雪还可能被屋顶外皮的散热所融化。然而，有时也会产生积雪，如双坡屋面的背风一侧、双跨或多跨曲面屋顶的交接处等。此时必须考虑采用较大的雪荷载。
（3）风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍，就会在建筑物表面的法向形成压力或吸力，这些压力或吸力称为建筑物所受的风荷载。风荷载具有静力和动力作用的双重特点，其静力部分称为平均风或稳定风，动力部分称为脉动风。平均风对结构的作用可用静力学的方法求得;脉动风对结构的作用应采用动力学的随机振动理论求得。
（4）温度作用。大跨度房屋钢结构在因温度变化而出现温差时，由于杆件不能自由变形，会在杆件中产生应力，即温度应力。温差的大小与结构合拢时的温度与当地年最高或最低气温相关，在设计中应考虑。关于温度应力的计算原则按空问结构的相关规程执行。
（5）支座位移。大跨度房屋钢结构由于位移的不均匀沉降而引起结构杆件内附加应力。
2.3 偶然荷载
在大跨度房屋钢结构分析中，偶然荷载主要是指地震作用。
地震作用是建筑物因地面运动而产生的一种惯性作用，属于动力作用。它的大小既与结构的固有振动特性有关，又与地面运动的特性有关。
地震作用与风荷载的区别在于:①地震作用完全属于动力作用，而风荷载具有静力和动力作用的双重特点。②地震作用与建筑物的重量直接相关，重量越大，地震作用也越大;而风荷载主要与体型(或流形)和开洞情况关系较大。③建筑物的自振周期越长，对承受地震作用越有利，而对承受风荷载却是很不利的。
地震作用包括水平地震作用和竖向地震作用两类。一般情况下，应在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用，对于8度和9度区，还应计算大跨度房屋钢结构的竖向地震的作用。
大跨度房屋钢结构的地震作用一般可采用振型分解反应谱法计算;对于某些规则的网架和网壳结构还可采用简化计算方法;对特别重要或体型特别复杂的空间结构，应采用时程分析法进行补充计算。
结语
大跨度房屋钢结构设计是经济和社会发展的需要。当今社会经济飞速发展，人民生活水平日益提高，世界各国纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物。来满足人们对生活空间的追求。我们从业者在进行钢结构建筑的设计时，首先应根据建筑结构的使用年限，建筑结构的安全等级以及需要抗震建筑结构的抗震设防类别确定其基本要求。重点要依据可靠度的要求进行设计，在规定的时间，在规定的条件下，完成预定功能的概率设计。
参考文献
【1】崔佳.《建筑钢结构设计》.2010
【2】沈祖炎 陈以一 陈扬骥.《房屋钢结构设计》.2008
【3】李天.《建筑钢结构设计》.2010.
【4】张耀春.《钢结构设计》.2007
我国采用跨度最大的空间结构实例 篇4
2008年在山东济南建成的奥体中心体育馆采用当前跨度最大、直径为122 m的弦支网壳结构,用钢指标约90 kg/m2;2007年在北京建成的国家体育馆采用跨度最大的114 m×144 m双向张弦桁架结构;2004年建成的国家大剧院采用椭圆平面146 m×212 m空腹网壳结构,至今尚未见到超过这个跨度的空腹网壳结构工程;为召开2011年世界大学生运动会,深圳建造了跨度最大的折板形单层网壳的一场两馆体育建筑,包括椭圆平面267 m×281 m、内孔130.4 m×179.6 m的体育场,圆形平面直径为144 m的体育馆,矩形平面尺寸为227 m×82 m的游泳馆。
大跨度、大空间厂房扑救感悟 篇5
——上海“2.4”厂房火灾感悟
战友，一路走好！
“90后”男孩，并肩战斗的“兄弟”。瞬间，正值青春年华的战友陆晨、孙络络永远的告别了那残垣断壁的火场，告别了那一身墨绿的军装，告别了昔日的战友、亲人。2014年2月4日，又一个让我们永远记住的特殊日子。自支队视频点名通报事件之后，这几天关注了网络上关于上海“2.4”厂房火灾的报道，一张张图片再现了当时惨剧的场景，让人感到惋惜。
假如我们多一点常识、多一点经验、再多一点细心，假如……，那么，是否可以避免惨剧的发生！
随手挪列了近年来大跨度、大空间厂房（仓库）发生惨剧的火灾，如1994年6月16日，广东省珠海市前山镇前山纺织城A座厂房，在扑救残火过程中，厂房突然坍塌，造成93人死亡、156人受伤，其中1名消防员牺牲、9名消防员受伤；2000年1月18日，江西南昌市郊区彭桥工业园区一木材加工厂火灾，在火灾扑救过程中，厂房突然倒塌，市特勤大队1名战士被压在墙体下牺牲；2004年7月28日，浙江绍兴三羊植绒厂火灾，在火灾扑救过程中，该植绒车间北面墙体突然倒塌，1名战士被埋压牺牲；2005年8月2日，安徽蒙牛乳业有限公司北冷库火灾，钢结构屋顶突然坍塌，正在内部搜救的3名战士被砸压牺牲；2008年7月17日，上海奉贤区航南公路上的上海奉贤雷盛德奎有限公司塑料车间火灾，在扑救过程中，一根60多米长的大梁突然倒塌，3名战士牺牲，9名队员受伤，……
查阅了相关资料，对于大跨度、大空间厂房（仓库）火灾，归纳其特点：
一、烟雾大、毒性强、蔓延快。一是顶棚、门窗等建筑材料大量使用易燃材料，耐火性能较低；二是企业在实际使用中，往往变更其使用功能，追求更大空间和低成本，忽视了必要的防火分隔，降低其耐火等级；三是建筑内多以堆垛的形式存放大量原材料、半成品、成品等物资，库区全部贯通，火场通透性较好，燃烧速度快。
二、坍塌速度快，造成二次灾害。大跨度建筑一旦发生火灾，屋顶或框架结构即可在短时间内失去承载能力发生坍塌。坍塌后将直接造成二次灾害。一是可引发内部阴然火灾突然形成有焰猛烈燃烧，扩大燃烧范围；二是坍塌后通风条件号，进一步加速火势蔓延扩大，较短时间内形成大面积火灾；三是坍塌后大量构件堆压在燃烧物上，给扑救带来较大的困难；四是建筑内部燃气、供电等设施毁坏，有毒气（液）体泄露，甚至发生爆炸形成连锁反应，扩大灾害。
三、易造成人员伤亡和重大财产损失。燃烧、冷却、垮塌，近年来的实例真实的体现了大跨度、大空间厂房（仓库）火灾所造成的一幕幕的惨剧。
结合上海“2.4”火灾案例，对于大跨度、大空间厂房（仓库）火灾扑救，些许感触：
假如，我们多一点常识。在平时组织的理论学习、战例研讨，耐心的记录、认真的思考，是否可以积累些许理论上的知识经验，是否可以将这些知识带入火场、融入到每一次作战行动，也许……。
假如，我们多一点经验。搜救、破拆、排烟导热、设置水枪阵地……,支队级领导在每次大型的战评总结中一再强调：在扑救复杂的火灾现场，战术是死的，人是活的，要学会灵活灵用，无论是侦察小组、搜救小组、破拆小组、还是内攻小组，必须由一名经验丰富的干部带队，而往往很多时候，冲在最前沿的是我们许多“富有满腔热血的消防战士”，一个个血淋淋的事例，一次次的经验教训，也许……。
假如，我们再多一点细心。纵观每一次的伤亡现场，不难看出，“细心”，很多指战员基本没有做到，不是鞭策、不是诋毁。近年来的大跨度厂房火灾扑救，大多数的伤亡都是在搜救、最后的残火清理，一次次的教训仍然没有让更多的人警醒，粗心大意，没有对建筑物的耐火、抗压评估，过多的对建筑施工方的信任。
大跨度桥梁结构的设计及施工控制 篇6
【关键词】公路桥梁；大跨度；设计；应用
一、大跨度桥梁设计中所涉及的问题
大跨度桥梁在设计上应考虑的问题相对较多，例如：跨径的选择、结构力学估算、桥面宽的选择以及桥型的选择等。其次，还应对桥梁的抗震及抗风效果进行设计。
1.跨径的选择
主梁的跨径是对结构内力及位移造成影响的关键，跨径选择的合理性能够促使结构有良好的力学行为及经济效益存在。对大跨度桥梁的主跨跨径进行确定时应先对桥梁位置信息进行掌握，特别是桥梁位置周围所处的地质、水文、航运以及气象等问题，对相关控制因素进行确定，例如：河道深度、宽度、水流速等。对桥墩位置及桥下净空进行确定，然后对施工的便捷及可行性进行关注，主要包括施工方法及工期等。
2.桥型的选择
对于大跨度桥梁的形式主要包括：悬索桥、拱桥、组合形式桥以及斜拉桥等。结合桥梁位置的地质、水文以及桥梁形状的自身特点，即可对合理的桥型进行确定。
（1）拱桥
拱桥能够将桥面的竖向荷载向部分水平推力进行转化，促使拱的弯矩得到有效减小，拱主要对压力进行承受，进一步将抗压性能得到有效的展现。拱桥存在较大的跨越能力，能够将圬工及其他抗压材料的使用性能得到充分发挥。简单的构造，受力极为明确且简洁。多样的形式及美观的外形。而拱桥也有自身的缺点存在：有水平推力的拱桥会要求有较高的地基基础存在，容易受到多孔连续拱桥之间的相互影响。当存在较大跨径及自重时，要求有较高的施工工艺。当建筑高度相对较高时，对其稳定性造成影响。
（2）斜拉桥
梁体的尺寸较小，具有较大的桥梁跨越能力。桥下净空及桥面标高对其造成的限制较小。与悬索桥相比存在良好的抗风稳定性。无需进行集中锚碇构造，对悬臂施工极为便利。而不足之处则是：该结构属于多次超静定结构，具有复杂的设计计算，索与梁或塔的连接构造相对复杂。在施工过程中存在较多的高空作业，且要求有严格的施工控制等技术。
（3）悬索桥
悬索桥也就是常说的吊桥，主要是通过索塔在两岸实施悬挂并锚固的缆索，对上部结构发挥着主要承重作用。力的平衡条件对缆索的几何形状造成决定性影响。通常与抛物线相接近。从缆索处有许多吊杆垂下，对桥面进行吊起，运用加劲梁对桥面和吊杆之间进行设置，与缆索共同构成组合体系，促使火灾所造成的挠度变形得到减小。由于悬索桥能够对材料的强度进行充分利用，且存在自重轻且用料省的特点，所以，在各种体系桥梁中，悬索桥都存在较大的跨越能力，跨径一般能超过1000m。在大跨度及特大跨度的公路桥梁中得到适用。
3.桥面宽度的选择
随着交通量的逐渐增加，桥面宽度也进一步加大。通过车辆荷载的产生，当桥面越宽，则会有越大的偏载可能性出现。另外，自重荷载也会随着桥面的加宽而逐渐加大，促使结构材料的使用量得到提升，降低了桥梁结构的经济性。
4.结构力学的估算
在桥梁设计中结构力学的估算作为解决问题的重点进行关注，按照整体结构体系和分体系之间的力学关系，采用近似估算的方式，通常存在概念清晰且定性正确的结构体系，避免在后期设计过程中出现不必要的繁琐运算，有较好的经济可靠性存在。
二、主梁线形的测量
1.测量主梁挠度、主梁顶面高程以及轴线
在每一节段悬臂端梁顶部都应对2～4个标高观测点及一个轴线点进行设置。测点通过预埋短钢筋或钢板的方式，采用红色油漆对编号进行标注。采用水准仪实施测量，按照每一节段的施工次序，在每一节段中对主梁挠度按照三种工况实施平行独立测量，并进行相互校核。运用全站仪及钢尺等对轴线进行测量，对前端偏位处应运用测下角法或视准法进行测量。在视准的过程中，应将轴线的后视点向过渡墩处进行引入，通过远点对近距离点进行控制。在测量主梁顶面混凝土高程的过程中，同一截面内对2～4点进行测量，结合横坡对其平均值进行取出，这样则能对主梁顶面的高程值进行获取。同时，当工况不同的条件下，通过观察获取的主梁挠度变化值，与给定立模标高立模的高程值也可对主梁顶面的高程值进行确定，通过两者之间的比较，即可对施工质量进行检验。
2.测量主梁立模标高
对立模标高进行测量时应通过精密水准仪进行，在测量过程中尽可能与温差较大的时段进行避开。当施工单位立模到位，测量结束之后，施工各节段的立模标高应通过监理单位实施复测，监控单位实施不定期的抽测。
3.直接对同跨两边对称截面的相对高差进行测量及多跨线形的通测
当两边存在相同的施工节段时，可直接对对称截面的相对高差进行测量及分析比较。当存在不同的施工节段时，对称节段的高差不能对其可比性进行满足，此时，可对较慢一边的最末端截面及较快一边已施工的对应截面进行选择，将其作为相对高差的测量对象。在实际测量过程中，同一对称截面可对多点进行测量，结合横坡所取的平均值，即可对对称截面的对应点的相对高差进行获得。不仅应将各跨线形控制在范围内，而且还应定期或不定期对全梁全过程线形进行通测，促使全桥线形的协调性得到保障。
三、大跨度桥梁结构的设计
在选择上部构造形式时，应和桥梁的具体情况相结合，对其施工技术难度、受力难度及经济性进行综合考虑。当选用简支空心板结构时，具有方便施工及成熟的施工技术等特点，当跨径较小且梁高大。由于桥梁跨度受到制约，通常导致跨深沟桥梁高跨比出现不协调性，且有较差的美观性存在。上部结构与大超高线形及路线小半径进行复核，增加了高墩数量；桥面存在较多的伸缩缝及较差的行驶条件。所以，在大跨度桥梁中，通常在该桥型中对平缓及填土不高的中小桥上得到应用。在中等跨径中，预制拼装多梁式T梁的运用存在施工方便且造价较低的特点，其造价与整体式箱梁相比相对较低，在中等跨径自梁桥中得到适用。对于曲线梁，由于T梁属于开口断面，与箱梁相比，其抗扭及梁体平衡受力能力相对较差，下部结构受到曲梁的弯矩作用所形成的不平衡力较大。当曲线桥存在较小的弯曲程度时，运用直梁设计对曲线T梁桥进行使用，通过翼缘板的宽度对平面线形进行调整，进一步将曲梁的弯扭作用得到减少。在一定程度上能够对曲线T梁桥受力及施工中存在的不足之处得到改善。其次，运用对横向联系加强的方式，进一步将结构的整体性得到提升。对于大跨度桥梁来说，应运用悬臂浇筑箱梁进行使用。但在中等跨径的桥梁中，无论箱梁运用哪种施工方式，都有较高的费用存在，对比预制拼装多梁式T梁，都有一定的弱势存在。
在对下部结构进行设计时，应对上部结构对支撑力的要求得到满足，并在外形上能够与上部结构达到相互协调及均匀布置的作用。结合上部构造形式、桥墩高度对桥墩形式进行选择，例如：空心薄壁墩、柱式墩以及双薄壁墩等。现阶段在公路桥梁中运用最为广泛的桥墩形式这是柱式墩，具有自重轻、方便施工、稳定性好以及外观轻巧等特点。在连续钢构桥中，应对上下部结构的钢度比进行把握，促使下部结构的钢度比得到减小。能够将钢结点的负弯矩进行减小，同时还应对桥墩的弯矩及温度变化所产生的内力进行减小。但避免桥墩过于柔，否则会导致结构有较大变形出现，从而对正常使用造成影响，对结构的整体稳定性产生不利影响。在应用高墩时，不仅应验算承载能力及正常使用极限状态，而且还应对稳定分析进行关注。对于连续梁结构或连续钢构桥来说，相邻桥墩对各墩的稳定性造成制约，应选择全桥或其中一个梁作为分析对象进行研究。稳定分析中，对各种可能的荷载作用及边界条件约束下形成的临界荷载进行确定。例如：在梁、墩之间运用板式橡胶支座进行施工，通过支座和梁、墩接触面上的摩擦力将梁体上的水平力向桥墩进行传力，此时该水平力主要是指车辆制动力及温度影响力等，不仅会导致墩顶有水平位移出现，而且板式橡胶支座也会有剪切变形形成。当桥梁体水平力完成之后，梁体暂时处于固定状态，通过轴力和墩身自重的制约，墩顶则继续会有附加变形产生，促使板式支座有传递水平力的功能向墩顶变形抵抗功能的转变，应先将支座原有的剪切变形进行恢复，使其注浆逐渐达到反力目的。
四、结语
作为桥梁工程的重要组成部分，大跨度桥梁应进行多方面的分析，在确定大跨度方案时，应严格按照“舒适、安全、美观、经济”的原则，只有对相关规律进行把握，掌握侧重点，即可对桥梁设计进行准确的实施。
参考文献
[1] 胡建华.大跨度自锚式悬索桥结构体系及静动力性能研究[D]. 湖南大学 2006.
跨度空间结构 篇7
大跨度空间钢结构的现场施工是指钢构件在工厂加工、制作、运输到现场后, 采用不同的施工工艺和施工方法将零散的钢构件拼装成满足设计要求的、具有使用功能的最终空间结构的伞过程。施工过程是一个结构从不完整状态逐渐向完整状态转变的过程。整个施工全过程一般都要经历永久支撑结构的施工、临时支撑系统的搭设、永久结构的安装、临时支撑系统的拆除等阶段直至形成可使用的结构。
从力学角度来看, 施工阶段的结构力学分析不同于运营结构, 施工过程是一个变结构 (结构件不断增多, 结构形状不断改变) 、变荷载 (施工荷载是不断变化的、构件自重逐渐增加) 、变边界 (永久约束的不断增多、临时约束的设置与拆除) 的过程。因此, 在对施工过程的不完整结构进行分析时, 必须采用不同于以往的设计阶段的分析方法。
施工过程中, 结构处于不完整状态, 刚度较低、稳定性较差, 必须依赖于临时支撑系统的共同作用以保持足够的刚度和稳定性。而在永久结构拼装完成后, 临时支撑系统必须拆除。何时拆、如何拆?这是在施工阶段必须解决的技术问题。合理的拆除方案才能保证永久结构及临时支撑系统安全与稳定。
设计给出的设计图纸都是结构成形 (完整状态) 时的线形, 施工中间过程不完整结构的线形如何、内力状态如何, 这些是施工阶段必须明确的, 否则, 结构完成时无法达到设计要求的状态。因此, 必须通过力学分析手段, 确定施工中间阶段结构的理想状态, 以在施工过程中提前做出调整, 最终达到设计要求的完整结构。
理论计算毕竟是基于理想状况下的假定, 现场实际情况都或多或少与理论分析有一些差异, 如施工荷载的大小和位置、结构性能的假定 (弹性模量、密度、截面特性) 、构件连接形式 (刚接还是铰接) 、支座的约束形式等。这些差异决定了要准备了解施工阶段的中间结构状态。必须借助于监测技术, 对结构状态进行监测。要监测哪些参数、采用什么方法进行监测、什么时候监测, 这些都是需要研究的。合理的监测方案才能采集到真实、有效的数据, 以便指导现场施工。
上述这些问题就是大跨度空间钢结构施工控制的关键技术问题, 解决这些问题的目的主要在两个方面:1) 保证永久结构与临时支撑结构在施工过程中的安全与稳定;2) 保证结构在施工过程中的状态在可控范围, 并最终达到设计要求的完整结构状态。
2 施工监测技术
2.1 现场监测的必要性
施工监控的目的是通过建立理论分析模型和测试系统, 在施工过程中监测已完成的工程状态, 收集控制参数, 比较理论计算和实测结果, 分析并调整施工中产生的误差, 预测后续施工过程的结构形状, 提出后续施工过程应采取的技术措施, 调整必要的麓工工艺和技术方案, 使建成后结构的位置、变形和内力处于有效的控制之中, 并最大限度地符合设计的理想状态, 确保结构的施工质量和工期, 保证施工过程与运营状态的安全性。
同时由于现场施工实际情况千变万化, 环境因素复杂, 需要建立一套性能稳定、抗干扰能力强、适合于长期观测的测量及测试系统。根据实测数据的反馈, 实时更改计算模型, 进行新的预测及分析, 确保整个施工过程在可控的管理范围之中。
总之, 监测的目的无外乎两个方面:1) 实时掌握结构施工阶段的性能状态, 保证施工过程中不完整结构的安全与稳定;2) 监测结果与理论分析结果进行比较, 使施工阶段的结构按照可控的方向最终达到符合设计的理想状态。
2.2 现场监测的内容
1) 监测的参数。大跨度空间钢结构施工现场监测的参数主要包括:结构的变形、应力, 拉索的于拉力以及构件 (包括拉索) 的温度;
2) 监测的原则。监测的原则与结构的受力特点、施工方案有关, 但一般大跨度应力空间钢结构施工过程的监测必须遵循以下原则:
(1) 实时性原则。监测过程必须实时。施工过程不同于运营过程, 结构形式、荷载条件、边界条件随着施工不断变化, 任一项变化都可能引起施工阶段结构状态的改变, 必须及时、实时跟踪监测。否则就不能完整地、正确地把握结构的状态, 从而可能遗漏重要的信息, 引起施工阶段的结构的不安全;
(2) 全程性原则。监测过程必须从结构构件安装之初就开始, 至达到设计要求的完整结构为止 (这里指施工监测, 如果结构需进行健康监测, 则监测须一直延续下去) 。
根据目前应变监测仪器的特点, 一般只能监测到应变的增量, 而无法监测到结构实际的应变。因此, 须在安装之初, 构件无应力状态时安装测试仪器全程监测;
(3) 全面性原则。监测布点位置必须全面, 这样才能把握结构的整体状态;
(4) 重点性原则。根据监测布点的全面性原则, 当然是布点越多越好。但测点过多, 就会增大现场监测的工作量和工作难度, 往往由于线路过多, 影响现场施工, 同时可操作性也差。因此, 必须有重点监测一些点位。
在监测布点前, 根据理论分析结果, 选择应力较大、应力变化较大, 变形较大、变形变化较大, 索力较大、索力变化较大的点位进行监测。
施工阶段的卸载过程往往是力学转换复杂的过程, 也是施工事故多发的阶段。这个阶段是监测的重点, 除在永久结构布置测点进行应力、变形的监测外, 在临时支撑结构上布置应力测点是非常必要的。
3) 监测的时间。根据监测的原则, 监测的总体时间应该是从结构开始施工到施工结束。具体时间而言, 一般是施工工况改变前后均需进行各项内容的监测, 以收集到变化值与理论分析结果比较。
大跨度空间钢结构受温度影响较大, 往往需要: (1) 通过监测掌握温度对结构变形的影响; (2) 剔除温度对结构变形与应力的影响。因此, 在监测时通常采取以下措施:1) 选取有代表性的几天进行全天24h温度监测, 同时进行应力和变形的监测, 以掌握温度对结构状态的影响;2) 在进行工况监测时, 选取温度变化较小的时间进行监测。
摘要：文章通过对大跨度空间钢结构的现场施工的理论阐述, 说明了保证永久结构与临时支撑结构在施工过程中的安全与稳定;保证结构在施工过程中的状态在可控范围, 并最终达到设计要求的完整结构状态。
关键词：大跨度,空间钢结构,控制技术
参考文献
[1]王嘉琳, 蒙炳穆.关于大跨度空间钢结构施工控制的探讨.建筑施工, 2010, 32 (7) .
[2]李会军, 林桂枫, 柳春光, 冯娇.多维多点激励下大跨度空间钢结构的抗震研究进展, 建筑钢结构进展, 2011, 13 (3) .
跨度空间结构 篇8
1 大跨度空间结构及其发展
空间结构工程中的“跨度”是指工程建筑物中梁、屋架、拱券两端的支柱、桥墩或墙等承重结构之间的距离 (哈尔滨建筑工程学院, 1985) 。
以往工业用结构跨度多在12m~24m, 考虑到主流建筑材料的性能和工程经济效益, 通常认为大于30m即被理解为“大跨度”。2003年12月以来我国《钢结构设计规范》 (GB50017-2003) 中规定“大跨度屋盖结构系指跨度等于或大于60m的屋盖结构, 可采用桁架、刚架或拱等平面结构以及网架、网壳、悬索和索膜等空间结构。”
近20余年来, 各种大跨度空间结构在美、日、欧等国家发展很快, 跨度150m以上的超大规模建筑已非个别, 出现了许多新的空间结构形式。美国新奥尔良“超级穹顶” (Superdome) 直径207m, 长期被认为是世界上最大的球面网壳;目前已被直径222m的日本福冈体育馆所取代, 而且它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成, 扇形沿圆周导轨移动, 体育馆即可呈全封闭、开启1/3或开启2/3等不同状态。加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖, 其圆形平面直径135m, 它外形美观, 迄今仍是世界上最大的索网结构。20世纪70年代以来, 由于织物材料的使用, 膜结构或索-膜结构 (用索加强的膜结构) 获得了发展, 美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构;东京“后乐园”棒球馆, 也采用这种结构技术, 其近似圆形平面的直径为204m;美国亚特兰大为奥运会修建的“佐治亚穹顶” (Geogia Dome) 采用新颖的整体张拉式索-膜结构, 其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192m×241m。我国大跨度空间结构工程近年有了骄人的成绩, 建造了包括国家大剧院、国家体育场等大跨度建筑物。
目前某些发达国家正在进行跨度300m以上的超大跨度空间结构的设计方案探讨。大跨度空间结构是最近三十多年来发展最快的结构形式。国际《空间结构》杂志主编Makowski说:“在20世纪60年代空间结构还被认为是一种兴趣但仍属陌生的非传统结构, 然而今天已被全世界广泛接受”。大跨度建筑物及作为其核心的空间结构技术的发展状况已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志。
2 钢结构在实现大跨度空间工程中的优越性
钢结构是指用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。与钢筋混凝土结构相比, 钢结构在实现大跨度空间工程中具有在“高、大、轻”等独特优势, 具体表现在以下几点。
(1) 主体采用结构钢作为建筑材料, 重量轻且强度高。钢材作为一种轻质高强的工程材料, 它的应用大大减轻了结构物本身的自重。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 (王秀丽, 2008) 。此外, 对于大跨度结构, 空间跨度越大意味着结构自重在整个荷载中所占比重越大, 钢结构无疑在减小自重方面拥有其他结构不可比拟的优点。
(2) 钢结构塑性、韧性良好。钢材的塑性良好意味着大跨度钢结构在抵御外部荷载时不会因某些因素而发生突然的脆性破坏, 保证了结构拥有一定的安全储备。而大跨度钢结构的韧性则使其在由地震、风力等因素引起的动荷载作用下具备足够的分散并传递荷载效应的能力, 这在大跨度空间结构抗震分析理论中尤为重要。
(3) 钢结构工业化程度高。钢结构构件多是工厂预制、批量生产、机械化制造, 生产效率高, 速度快, 成品精度与质量易于保证, 是工程结构中工业化程度最高的。这一优势能明显降低工程造价, 缩短工程周期, 提高经济效益。这在要求工期的工业装配车间建造中尤为明显。
(4) 钢结构跨度大, 对地表空间的利用率较高, 这使其具备了一般结构所无法满足的功能要求。同时大跨度空间结构还可以与建筑艺术相融合, 在一定程度上体现了建筑美学的设计理念, 特别适用于航站楼、体育场馆、影剧院的大型公共建筑。
可见, 钢结构是实现大跨度空间结构建设的重要途径。
3 钢结构的大跨度空间工程实现途径
利用钢结构实现大跨度空间结构工程建设的途径多样 (完海鹰和黄炳生, 2008) , 伴随工程技术水平的不断提高, 先后出现网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构和索-膜结构。网架和网壳结构都具有空间网格特点, 可归为空间网格结构一类;悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作用, 可总称为张力结构一类;近年还出现柔性构件和刚性构件联合应用的混合结构 (Hybrid Structure) 。
(1) 网架结构。
网架结构是由很多根杆件从两个或多个方向有规律组成的高次超静定结构 (图1左) 。自第一个网架结构 (上海师范学院球类房, 31.5m×40.5m) 于1964年建成以来, 网架结构一直保持良好发展势头;1967年建成的首都体育馆采用斜放正交网架, 其矩形平面尺寸为99m×112m, 厚6m, 采用型钢构件, 高强螺栓连接, 用钢指标6 5 k g/m 2 (1kg/m2≈9.8Pa) ;1973年建成的上海万人体育馆采用圆形平面的三向网架净架110m, 厚6m, 采用圆钢管构件和焊接空心球结点, 用钢指标47kg/m2;1990年在北京建成的一批亚运会体育场馆以及近年建成的国家体育场和中央电视台等都采用了网架结构 (图1) 。
网架结构能承受来自各个方向的荷载;结构整体性能良好, 空间刚度大;体系稳定, 抗震性好;可以利用小规格杆件保证大跨度要求;具备一定的灵活性, 能覆盖矩形、圆形、多边形等各种地上面积。因为网架结构系高次超静定结构, 设计计算较为繁琐, 以往其应用受到一定程度的限制;近年来, 由于电子计算技术及计算机辅助设计的发展, 网架结构无论在结构模型方面还是实际工程应用方面都有了相当迅速的发展。
(2) 网壳结构。
随着经济、文化需求的扩大和人们对建筑欣赏品位的提高, 在结构设计时采用网壳结构。网壳结构是一种空间曲面网格结构 (图2左) , 兼有杆系结构构造简单和薄壳结构受力合理的特点, 因而跨越能力大、刚度好、省材料, 是大跨度钢结构中非常重要的结构类型。
中国第一批具有现代意义的网壳是在20世纪50~60年代为数不多的建筑, 当时柱面网壳大多采用菱形“联方”网格体系, 1956年建成的天津体育馆 (跨度52m) 和l961年同济大学建成的钢筋混凝土网壳 (跨度40m) 为其重要代表。球面网壳则主要采用助环型体系, 1954年建成的重庆人民礼堂半球形穹顶 (跨度46.32m) 和1967年建成的郑州体育馆圆形钢屋盖 (跨度64m) 是当时仅有的两个规模较大的球面网壳。自此以后直到20世纪80年代初期, 网壳结构在我国没有得到进一步的发展。1994年建成的天津体育馆采用肋环斜杆 (Schwedler) 型双层球面网壳, 其圆形平面净跨108m;1995年建成的黑龙江省速滑馆用以覆盖400m速滑跑道, 其巨大的双层网壳结构由中央柱面壳部分和两端半球壳部分组成, 轮廓尺寸86.2m×191.2m, 覆盖面积达15000m2, 网壳厚度2.1m;1997年刚建成的长春万人体育馆平面呈桃核形, 由肋环型球面网壳切去中央条形部分再拼合而成, 体型巨大, 如果将外伸支腿计算在内, 轮廓尺寸达146m×191.7m, 是我国第一个方钢管网壳。新世纪法国建筑师保罗·安德鲁与清华大学合作设计的中国国家大剧院即采用空间网壳结构 (图2) , 工程屋面呈半椭球状, 整体为椭圆穹形结构, 犹如从星系上落下来的一艘飞船, 又如漂浮在水面上的岛屿;其外壳采用钛合金与玻璃作为材料, 外观轻盈, 并修筑于水面之上, 完美体现了工程与美学的融合;整个建筑结构共占地约12万m2, 总建筑面积14.95万m2, 椭圆大穹顶东西跨度212m, 南北跨度144m, 周长约6000m, 属国内建筑之最 (自《国家大剧院方案设计揭标》) 。
网壳中的空间曲面结构受力合理、刚度和稳定性良好, 变形较小;外形美观, 能与建筑美学相互融合, 具备视觉观赏性;网壳结构的曲面形状有利于自然排水;由杆件在空间搭接拼装, 安装快速简便, 易于实现工业化生产。不过应当注意的是, 空间曲面模型在力学分析中要求严格保证几何准确性, 这对设计环节中杆件和节点的几何尺寸、整个曲面的标准程度以及后期施工工艺都有一定的精度要求。
(3) 悬索结构。
悬索结构是以一系列受拉钢索作为主要承重构件, 按照一定规律布置, 并悬挂在边缘构件或支撑结构上形成的一种空间结构 (图3) 。它通过钢索的轴向拉伸来抵抗外部荷载作用;钢索多采用高强钢丝组成的钢丝束、钢丝绳及钢绞线, 也可采用圆钢筋或带状薄钢板。
中国现代悬索结构设计建造始于20世纪60年代, 北京工人体育馆 (图3右) 1961年建成, 其圆形屋盖采用车辐式双层悬索体系, 直径达94m;浙江人民体育馆1967年建成, 其屋盖为椭圆平面, 长径80m, 短径60m, 采用双曲抛物面正交索网结构。它们是当时的两个代表作, 无论从规模大小或技术水平看在当时都可以说达到国际较先进的水平。世界上最早的现代悬索屋盖是美国1953年建成的Raleigh体育馆, 采用以两个斜放的抛物线拱为边缘构件的鞍形正交索网。20世纪70年代我国悬索结构的发展停顿了较长一段时间, 一直到20世纪80年代, 由于大跨度建筑的发展而提出对空间结构形式多样化的要求, 这种形式丰富的轻型结构重新引起了人们的热情, 工程实践的数量有较大增长, 应用形式趋于多样化, 理论研究也相应地开展起来。但与网架和网壳结构比较其发展相对较慢。
悬索结构通过钢索的轴向变形来抵抗外荷载引起的拉力, 充分利用了钢材的抗拉性能, 减轻了结构自重, 特别适用于大跨度空间结构;悬索结构的建筑造型灵活多样, 易于适应各种要求的建筑平面, 钢索的柔和线条也有利于建筑体型的创新设计;相比于刚性空间结构, 悬索结构的刚度和稳定性较差, 常需设计附加结构来保证稳定。悬索结构的设计计算理论相对复杂, 商品化程度较高的相关实用计算程序不够完善, 难于被众多设计单位普遍采用。
4 结语
大跨度空间结构的设计与建造受人关注, 是土木工程领域的重要发展方向和一个国家建筑科技水平的重要标志。
钢结构在实现大跨度空间工程中具有在“高、大、轻”等独特优势, 是实现大跨度空间结构建设的重要途径。
可通过空间网格 (网架、网壳) 、张力 (悬索、膜、索-膜) 和混合等钢结构形式具体实现不同要求和目标的大跨度空间结构设计与建造。
摘要：大跨度空间结构是土木工程领域的重要发展方向。通过对大跨度空间结构及其发展、钢结构的特点及其在实现大跨度空间结构工程设计与建造中的有效途径等分析, 认识到大跨度空间结构的设计与建造是一个国家建筑科技水平的重要标志;钢结构在实现大跨度空间工程中具有在“高、大、轻”等独特优势, 是实现大跨度空间结构建设的重要途径;可通过空间网格 (网架、网壳) 、张力 (悬索、膜、索-膜) 和混合等钢结构形式具体实现不同要求和目标的大跨度空间结构设计与建造。
关键词：大跨度空间,钢结构,工程实现
参考文献
[1]哈尔滨建筑工程学院.大跨度房屋钢结构[M].北京:中国建筑工业出版社, 1985.
[2]完海鹰, 黄炳生.大跨空间结构[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
[3]王秀丽.大跨度空间钢结构分析与概念设计[M].北京:机械工业出版社, 2008
预应力大跨度空间钢结构施工浅议 篇9
1 预应力大跨度空间钢构件类型
1.1 传统结构型
传统的空间结构型主要有平板网架结构、双层网壳结构和张拉结构体系三种。在施工的过程中, 平板网架结构是沿着网架下弦杆方向或者对角线方向进行轮廓内或者外面的布索, 是通过调整上下弦杆之间的盈利进行提高结构刚度的手段;双层网壳是对各科类网壳分析其存在的不同情况进行探讨, 沿着相邻或者相间的支座进行连线的施工手段, 采用布索张拉或者支座位移法强迫其产生位移, 以在网壳杆件中引入预应力, 降低内力设计水平, 提高结构强度的施工方式;张拉结构体系是当前施工过程张的常见手段和方式, 其在施工的过程中上弦为刚性结构, 下弦为张拉索, 中间以若干支撑相连的承重系, 这种体系发展到现在已有张弦梁等多种结构形式。
1.2 吊挂结构
吊挂结构是有支架。吊索与屋盖三部分组成的, 之间一般采用立柱和钢架记性悬索, 吊索分为斜拉与直吊两类、。被吊挂的屋盖可以是网架、网壳和立体衍架等。
1.3 整体张拉型
整体张拉性是由拉所系与压杆组成的全新空间结构, 是屋盖跨度之内不存在受弯结构的过程。其主要的形式以后外平衡式和内平衡式。
外平衡式主要有压杆直接传力与地基, 以当前柱体数量。位置和荷载情况进行分析而确定其高度, 从立柱顶端进行探索, 或者支撑手段和支撑措施的方法。并用定位索使其能够与地面锚固。
内平衡式有跨中结尾拉索系与轴压杆群组成的结构体系, 轴压杆群为短小的飞柱。上下端用索系连接, 各索间不平衡力度均传至外援刚性结构构建上, 屋面荷载通过索系传至外缘刚性构件上, 屋面荷载通过索系传至外环再传至基础。
2 预应力大跨度空间结构的施工
2.1 预应力施加法
预应力荷载是长期作用在预应力结构上的, 其性质是同永久性荷载, 其变异性接近与可变荷载。钢构建从制造到组拼、吊装、部分加载、全部加载的过程中皆有可能产生不同阶段的对接变荷的变化。但是在施工的过程中, 施加预应力的方案与结构的类型, 施工工艺、引入预应力的方法和横在可分性等因素密切相关。一般来说其在施工的过程中主要有三种预应力施加方案。
2.1.1 先张法
在结构承受荷载之前, 引入预应力, 使其受力较大的结构构件中预先承受与荷载应力符号相反的预应力, 改变结构构件承载前的应力状态。
2.1.2 中张法
结构定位后先承受部分荷载, 截面或者杆体产生的荷载应力后再施加预应力, 用预应力抵消或者降低何在水平, 甚至会产生与荷载应力符号相反的预应力, 在此基础上再有结构承受全部的荷载并使用峰值应力达到设计强度。
2.1.3 多张法
多张法是多次施加预应力的工艺, 是在荷载可分为若干的批量情况下施加预应力与加载多次的相间进行, 可以反复的利用材料弹性范围内的强度幅值。
2.2 施加预应力的主要方法
根据结构类型的不同, 相结构中引入预应力的方法也是多种多样的, 如拉索法、支座位移法、弹性变形法和冷作硬化法等, 但是在国内外施工的过程中, 使用较多的还是拉索法。
2.2.1 拉索法
拉索法是在结构的不同部位布置柔性索, 缩短大多锚固于结构体系的节点上, 借助于张拉钢索在结构内部产生预应力。
2.2.2 支座位移法
支座位移法是在超静定结构中用认为手段强迫支座产生定量位移, 而在结构体系内引入预应力的方法。在结构设计的过程中和制造的过程中把那个, 要考虑强迫位移的尺寸, 在现场安装后对结构强迫产生设计位移并使之与制作锚固就为, 这样就完成了施工预应力的施工工艺和施工措施。由于引入预应力不需要其他附加杆件和材料, 这就使得其在施工的过程中有利于成本控制措施和控制手段。
2.2.3 弹性变形发
在强制刚性材料的弹性变形状态下, 将单独构件或者板件练成整体, 现出强之外力后在整体结构中的引入预应力。
2.3 预应力网架和网壳的施工
2.3.1 布索原则
合理的布索方案应遵循的原则是:布索应选择在王家手里的敏感区域, 使以较小的索力换取较大的杆力, 以卸载量最大、扰度合适、杆力峰值不至于过大、用钢量最省为目标, 经过多方案的优化在实验后进行确定。
2.3.2 网架布索方案
在拉索法施工类型的设计过程中, 是按照当前实际情况进行分析和布局的过程中, 其在施工的过程中, 局部配锁方案是当前施工的主要手段, 更是对布索下弦杆进行提高其卸载效应的主要方式。在布索的过程中通过对网架产生整体卸载效应进行分析和管理, 显然, 比局部之间布索要优越, 但是其预应力的锚固节点构造要比直线布索复杂。
2.3.3 网壳布索方案
将斜拉桥技术及预应力技术综合应用到网格构结而形成一种形式新颖、协同工作的杂交空间结构体系, 可称为斜拉网格结构, 它也是一种内部空间宽广、造型新奇、颇有景点特色的大跨度建筑结构。对于斜拉网格结构, 这些年来结合工程和课题作了深入的研究。
3 预应力网施工
预应力网壳是施加预应力后的曲面空间结构, 一般又预应力双层网壳或者局部单双层网壳。预应力网壳的制作和安装要符合当前国家的标准和相关规定, 由于预应力网壳和预应力网架建筑施工的过程中有着诸多相似之处, 预应力网架和普通网壳中的一些施工技术在预应力网壳施工中可以利用。在预应力网壳施工和设计的过程中必须跟踪网壳结构的安装、预应力张拉直至荷载施工的全过程。在施工的过程中, 其设计方法和设计手段是提供啊其施工质量的前提和关键。在施工中, 设计人员必须做好技术交底工作, 施工人员和预应力监测监控人员对施工细节必须了解清楚, 更要了解清楚施工意图。施工时, 必须严格按照设计图纸进行施工、监测, 施工稍有更改边有可能引起网壳受力状态的变化, 会使得某些拉杆变成了压杆, 甚至丧失其稳定性能。
结束语
随着当前社会不断发展中, 各种技术时段和技术水准的提高, 使得在钢结构施工的过程中对各种施工要求也在不断的变化。预应力大跨度空间钢结构随着当前人们建筑需要的提高不断的更新与完善, 是当前建筑施工过程中的主要施工手段和措施。
摘要：随着当前社会的不断发展, 传统的空间钢结构不断的发展变化, 是引入当前社会技术手段和信息手段进行更新, 其旨在提高预应力自身的受力性能, 降低钢材消耗, 节约成本。本文就当前预应力大跨度空间钢结构的施工措施和施工工艺进行分析和阐述。
大跨度大空间建筑火灾扑救探究 篇10
1 大跨度大空间建筑的火灾特点
1.1 高温下建筑顶部容易坍塌。
大跨度大空间建筑框架一般采用钢结构, 当钢构件自身温度达到350℃、500℃、600℃时, 其强度分别下降1/3、1/2和2/3。在全负荷情况下, 钢构件失去平衡稳定性的临界温度为500℃左右。而在火灾中, 高温烟气聚集建筑顶部, 致使温度上升, 受高温作用, 钢强度下降非常迅速, 在建筑顶部自身重力的作用下, 整个顶部就有坍塌的危险, 给实施内部灭火行动造成极大困难。此外, 钢构件受热膨胀, 火场射水遇冷会急剧收缩, 易破坏建筑的稳定性。
1.2 火势迅猛, 易造成人员伤亡。
因大跨度大空间建筑内部空间大, 空气充足, 可燃物多, 火灾荷载大、内部结构复杂, 极易发生轰然, 很快就会发展到猛烈发展阶段;建筑装修材料燃烧分解出大量的一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮和其他有害气体, 以及燃烧所消耗的大量氧气, 使内部空间的氧含量急剧下降, 有害气体的浓度迅速增大, 被困人员很容易中毒窒息、死亡;内部面积大, 生产作业时人员距离疏散出口距离远, 被困人员逃生困难, 极易造成人员伤亡。
1.3 障碍物多, 难以组织内攻扑救。
大跨度大空间建筑面积大, 坍塌物纵横交错, 内部设备多, 实施内攻、延长进攻线路、转移阵地都非常不便, 加之内部火灾荷载大, 燃烧猛烈, 内部结构复杂, 深入内部救援、强攻救生难度较大, 建筑坍塌后搜救难度更大。同时, 随时可能出现倒塌, 内攻危险性较大。
1.4 屋面结构复杂, 破拆难度大。
大跨度大空间建筑多数屋面采用钢构件, 横截面积大, 屋面呈弧形, 屋面板内充装的保温材料多数具有可燃性, 火灾中人员难以在屋面上停留, 现有破拆器材难以在短时间内破开屋面, 进行排烟或控制火势蔓延。另外, 出现坍塌后, 钢构件相互连接在一起, 很难破拆开口向内射水灭火。
2 大跨度大空间建筑火灾的扑救措施
2.1 火情侦察。
到场后, 通过询问知情人, 了解起火部位、被困人员情况, 了解起火部位、被困人员情况, 了解有无易燃、易爆及贵重仪器设备, 了解建筑内部楼层的基本分布, 并注意查看建筑内部楼层的承重结构是否变形。组织人员进入内部侦察, 要查清与核实被困人员数量、所处位置、火势蔓延途径、燃烧物性质、燃烧范围、有无易燃易爆及贵重物品;确定进攻路线和灭火阵地的位置, 分析判断承重构件变形及坍塌的可能性。深入内部侦察时, 可组织精干力量分若干侦察小组, 从多个入口同时进行。
2.2 冷却降温。
扑救大跨度大空间建筑火灾时, 要确立“冷却先于灭火”的战术思想, 利用水炮和高喷消防车远距离向建筑顶部或窗口射水冷却降温, 使钢构件的表面温度下降, 从而有效保证钢构件的强度不遭破坏。同时, 冷却钢结构散发出的水蒸气可以提高火场的湿度, 降低火场的环境温度。在对钢构件建筑进行冷却时要做到均匀全面, 防止水流过强, 形成较强的局部冲击力, 造成钢建筑构件局部骤然降温, 引起建筑物构件变形收缩。
2.3 合理设置水枪阵地。
在扑救大跨度大空间建筑火灾时, 要尽量使用射程远的大口径水枪、移动炮、车载炮等, 从远距离向房顶、窗口射水冷却和灭火, 要尽量减少登高和进入室内的灭火人员数量, 防止建筑倒塌伤人。在火场温度降低到安全系数以内、确认无倒塌危险时, 迅速调整水枪阵地, 依托门、窗等部位设置水枪阵地, 从不同角度加强灭火强攻, 以强大的密集射流靠近火点灭火。当燃烧面积过大时, 要采取穿插分割的方式进行灭火, 即先堵截火势的蔓延, 然后利用框架内的间距、堆垛的间隔、通道等有利条件, 进行分割, 将燃烧区分割成若干片, 尔后逐片予以消灭。
2.4 排烟散热。
选择下风方向实施有效的排烟排热, 切忌形成四面围攻灭火的阵势, 导致高温烟气不易散出。排烟时, 可以运用建筑内部自动排烟设施、通风空调系统进行排烟, 利用移动排烟设施进行排烟, 也可开启排烟窗或破拆局部结构进行排烟。同时, 也可采取破拆排烟口引导和改变火势蔓延方向, 实现取舍适当, 攻防结合, 让现场高温烟气尽快散出, 为有效实施内攻控火创造有利条件。
2.5 启动内部消防设施。
扑救大跨度大空间建筑火灾时, 应贯彻“固移结合”的思想, 在火灾初期阶段应该组织精干力量进入建筑内部启动消防设施, 从而有效的控制火灾蔓延发展。
2.6 火场供水。
充分利用内部固定灭火设施出水灭火。当固定供水系统不能满足前方灭火用水需要时, 要迅速利用消防车由水泵接合器向建筑内部管网供水, 补充水量增加水的压力。为满足大量冷却用水的需要, 及时安排大吨位消防车向火场运水, 保证火场供水。
2.7 通信保障。
消防人员进行内部火情侦察和内攻灭火时, 可利用单位内部的手持对讲机等移动通信设备与室外保持联络, 也可在火场设置临时有线通信系统, 保证室外与室外的正常通信联络;情况紧急时, 也可利用照明信号或扩音喇叭喊话进行联络。
另外, 对隐藏在塌落物体下面的燃烧, 要根据情况采取牵引和破拆措施, 清除燃烧上面的障碍物, 彻底消灭火势, 以防复燃。
3 大跨度大空间建筑火灾扑救的安全措施
3.1 内部侦察和内攻近战时, 要在外部增设观察哨, 观察厂房的梁、
柱、人字架等构件有无扭曲、变形、坍塌等迹象, 确保内部侦察人员的安全。
3.2 实施内攻时, 要控制内攻人员数量。
进入火场前, 安全员要登记进入火场人员数量、姓名和空气呼吸器的压力。每隔1分钟与内攻人员联系1次, 记录内攻人员的位置、空呼余压值。安全员一旦与内攻人员失去联系, 要迅速派出预备救援小组, 根据安全员最后记录的内攻位置快速前往救援。
3.3 内攻近战时, 要组织水枪掩护, 水枪手要选择能及时躲避热浪的位置进行射水, 射水时不能使用直流水直射高温的彩钢板墙体或钢构件, 以防止高温、热气浪反扑伤人。
3.4 内攻近战时, 要同时组织2个攻坚小组, 从有利的突破口攻进火场, 两组之间要相互交替掩护进攻。
3.5 大型钢结构建筑火灾, 要尽量使用大口径水枪或水炮冷却承重钢构件, 保持构件的承重强度。
射水时要注意使用喷雾、开花水流或直流折射的方法;破拆时动作不能过大, 防止局部结构失去稳定性而发生倒塌。
3.6 尽量减少登高的灭火人员。灭火人员在顶部行走时, 脚要踩在屋顶的承重部位, 防止坠落或滑落伤人。
3.7 大跨度大空间建筑局部承重构件发生扭曲变形或火场发生其他突变情况, 严重威胁消防人员的安全时, 要立即组织撤退。
4 结论
大跨度大空间建筑火灾已经成为目前消防部队面临的重点课题。对此, 各级消防部队要强化对大跨度大空间建筑火灾的研究, 掌握其火灾燃烧特点、规律和相应的对策和战法, 不断提高部队扑救此类火灾的实战能力。
摘要：分析了大跨度大空间建筑的建筑特点、火灾特点和火灾危险特性, 研究了大跨度大空间建筑火灾扑救方法, 明确了需要把握和解决的主要问题, 为大跨度大空间建筑火灾扑救提供参考。
混凝土大跨度结构施工问题研究 篇11
【关键词】混凝土大跨度结构施工；养护剂的选用和涂刷；脱模劑的选用和涂刷
目前，大多数的建筑工程为剪力墙结构或框架结构，而混凝土大跨度结构施工中往往有两个细节问题容易忽视，一个是养护剂的选用和涂刷，另一个是脱模剂的选用和涂刷。部分项目部在工程施工由于不注意上述细节，产生了较多的质量问题，并在经济上造成了较大的损失。
1.养护剂的选用、涂刷及注意事项
1.1养护剂的选用
混凝土是水硬性材料，混凝土的养护是保证施工质量的一个重要工序，混凝土在硬化过程中，其主要成分水泥的完全水化需要一定的水分，特别是硬化初期，保持适当的环境温度和湿度对混凝土的强度和其它性能的提高非常必要，采取养护剂进行养护是确保混凝土质量的一个重要方法。混凝土养护剂又称混凝土养生液，是一种涂膜材料，喷涂混凝土养护剂是高分子材料，混凝土表面涂刷养护剂后，随着溶液的挥发混凝土表面迅速形成一层连续的不透水的密闭养护膜，使混凝土表面的毛细孔与外界隔绝，将混凝土中大部分水化热和蒸发水积蓄下来进行自养。
1.2养护剂的涂刷
混凝土养护剂应装入生产厂提供的洁净的容器中，每个容器中应印有可识别标识和产品名称、型号、执行标准、潺潺厂家、生产日期、有效期，同时应有合格证和说明书。
混凝土养护剂有养护结构构件不用浇水养护，节省人工和养护用水等优点，使用时严禁加水稀释，或与其它养护剂混用；适用于5℃以上施工。
混凝土养护剂，涂刷作业采用油漆刷或涂料滚子直接涂刷成膜，一般先水平涂刷第一遍，5-10分钟后以垂直方向涂刷第二遍，做到涂刷均匀、厚度一致、不带刷痕、无流淌和漏刷现象。
1.3养护剂使用注意事项
养护剂的涂刷一定要及时，所谓及时就是拆模后趁混凝土表面湿润立即涂刷养护作业，否则混凝土水分蒸发影响养护效果，而更重要的是养护剂所形成的膜将来不会脱落，这就为以后的装饰抹灰留下了很大的隐患。抹灰前，项目部质检人员，一定要对养护液是否脱落进行全面细致的检查，如果没有脱落，一定要打磨干净，否则抹灰后墙面会大面积空鼓、裂缝、脱落现象，将造成很大经济损失。
2.脱模剂的选用、涂刷及注意事项
目前脱模剂市场比较混乱，良莠不齐，产品大致分为以下几大类：矿物油类，例如机油、柴油、煤油、机油加柴油、机油加煤油、机油加变压器等轻质油。乳化油类，即轻质油加水再加定量的乳化剂生成的水包油型乳液。水质类，即动植物油进行皂化后，再用水稀释的液体。聚合物类，即石腊、液体石腊、松节油等物质再加入有机溶剂生成的溶液，由于成本较高使用较少。
就矿物油类脱模剂而言，不同标号的机油粘度也不尽相同，即使是同标号的机油，由于环境温度不同粘度也不相同，气温高时粘度低，气温低时沾度高。当气温较低时，附着在模板上的机油较粘，新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到粘稠的机油，即使合理的振捣气泡也很难沿模板上升排出，直接导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。有一些单位充分注意到这一点，在机油中加入部分柴油，用来降低脱模剂的粘度，这样做能起到一定的作用，但是仍不能取得令人满意的效果。
2.1脱模剂的要求
混凝土脱模剂又称混凝土隔离剂或脱模润滑剂。是一种涂于模板内壁起润滑和隔离作用，使混凝土在拆模时能顺利脱离模板，保持混凝土形状完整无损的物质。同传统的脱模材料机油或废机油相比，脱模剂具有容易脱模、不污染混凝土表面、不腐蚀模板、涂刷简便、价格低廉等优点。然而，并非所有类型的混凝土脱模剂对用各种材料制做的模板都适用，对于不同材质的模板及不同施工条件和饰面要求的混凝土须选用相适应的脱模剂，才能收到良好的效果。
脱模剂须满足下列要求：
（1）干燥成膜时间：要求脱模剂能使模板顺利地与混凝土脱离、保持混凝土表面光滑平整、棱角整齐无损，混凝土粘附量不大于5g/㎡。
（2）涂敷方便、成模快、拆模后易清洗：脱模剂成模时间为一般10分钟至50分钟之间，拆模后易于清除，这样才不影响施工进度。
（3）不污染钢筋、对混凝土无害：不影响混凝土与钢筋的握裹力、不影响混凝土拌合物的凝结时间和颜色的改变，不应含有对混凝土性能有害的物质。
（4）保护模板、延长模板使用寿命：木模用脱模剂应能渗入木模表面，对模板起维护和填缝的作用，并能防止模板多次使用后由于木质和边角的变异而产生膨胀、隆起、开裂。 钢模用脱模剂应具有防止钢模锈蚀及由此导致混凝土表面产生锈斑的作用。
（5）具有较好的耐水性能和极限使用温度：现场施工及露天预制场使用脱模剂要具有一定的耐雨水冲刷能力，即刷在模板上的脱模剂遭雨淋后，要能保持脱模性能；对于热养护的混凝土构件，使用的脱模剂应具有耐热性；在寒冷气候条件下使用的脱模剂应具有耐冻性。
脱模剂应符合JC/T949标准。
2.2脱模剂的选用
有些品种的脱模剂可能与混凝土中某些外加剂或者模板面漆不相容，从而影响混凝土脱模效果， 选择混凝土脱模剂时应综合考虑模板材质、混凝土表面装饰要求及施工条件等因素。
2.2.1不同材质的模板
（1）木模板吸水性好，用油类脱模剂隔离效果最佳、用乳化液或溶剂类脱模剂也能收到较理想的效果。
（2）用于钢模板的脱模剂须满足防锈要求，否则钢模生锈、会影响混凝土工程外观美感、如油类及乳化油类脱模剂均具有很好的防锈作用、在选择钢模脱模剂时可优先考虑。
（3）适用于硬塑料板和玻璃钢模板的脱模剂有油类、蜡类和化学活性类等。
2.2.2混凝土表面有饰面要求的工程
应慎用油类或蜡类脱模剂；而对处于地下或隐蔽处、表面美感要求不高的混凝土工程、可选用价格较便宜的水质类脱模剂。
2.2.3不同施工条件的混凝土工程
还应根据施工现场当时的气候条件考虑脱模剂的耐冻、耐雨水冲刷和脱模剂的干燥时间能否满足要求、适应性较好的油类、溶剂类和亚油性钢模隔离剂。
2.3脱模剂应用中应注意的几个问题
2.3.1适应性检验
在初次使用脱模剂或模板形式改变的情况下，必须模拟实际施工条件，对脱模进行适应性检验，包括脱模剂对施工异常温度条件、浇注及振捣成型条件等适应性，此外，还需要进行乳液稳定性及涂膜均匀性检验。 2.3.2所有脱模剂，特别是乳浊液应避免受高温或低温影响，避免受污染。
2.3.3涂抹厚度
涂层厚度应适宜，过薄时脱模效果欠佳；过厚则不经济，且易影响混凝土表面质量，清模也困难；涂层厚度应随模板粗糙和吸收能力的增加而增加。
2.3.4涂抹技术
涂抹技术的选择需考虑脱模剂的粘稠度、模板种类及形状、实际施工条件等因素，流态脱模剂或异形模板可采用喷雾器，较稠的脱模剂，要用软抹布、海棉、软扫帚等物进行涂抹。
3.小结
浅谈大跨度桥梁结构抗震分析 篇12
1 影响桥梁结构地震响应分析的因素
影响桥梁结构地震响应的主要因素包括地震动的输入、非线性、结构阻尼、结构与地基的相互作用等。
1.1 地震动输入
地震动输入是进行结构地震反应分析的依据, 其对结构的地震响应分析影响显著。结构的地震响应, 除了和结构的动力特性、弹塑性变形性质、变形能力有关外, 还和地震动的特性 (幅值、频谱特性和持续时间) 密切相关, 所以合理的进行地震动的输入才能对结构的地震响应进行合理的分析。
在地震过程中, 地面的运动在时间和空间上一般都具有高度的变化性, 在通常的结构地震反应分析中, 往往只考虑它们的时间变化性, 而不考虑它们的空间变化性。因此, 在结构地震反应分析中, 通常都假定各支承点的地面运动是相同的。然而, 大跨度桥梁的各支承点可能位于显著不同的场地, 由此导致各支承处输入地震波的不同, 因此, 在地震反应分析中就要考虑多支承点不同激励, 即多点激励。即使场地土情况变化不大, 也可能因地震波沿桥纵轴向先后到达的时间差, 引起各支承处输入地震时程的相位差, 即行波效应。目前, 分析结构的多点激振和行波效应的方法主要有两种, 即相对运动法 (RMM) 和大质量法 (LMM) 。大质量法是通过对质量矩阵主对角元充大数的方法实现的, 数学表达式比较简单, 可以得到精确的结果, 但在求解中可能会遇到一些困难。而相对运动法把位移分成动力位移和拟静力位移, 因此可以得到一些重要的附加信息, 即动力反应和拟静力反应, 有助于分析结构在多点激励下的性能。此外, 求解比较简单。因此, 相对运动法应用较广。
1.2 非线性问题
非线性问题一般分为材料非线性、几何非线性和接触问题三类。材料非线性是指结构的应力-应变关系呈非线性关系;几何非线性是指应变-位移呈非线性关系, 又可以分为大位移小应变 (有限位移) 和大位移大应变 (有限应变) 两种情况;接触问题是指受力过程中边界约束呈非线性问题。大跨度桥梁的非线性因素主要有几何非线性、桥墩弹塑性和支承连接条件的非线性。几何非线性问题是由结构的受力特点所导致的, 结构材料的非线性性质也会影响结构响应, 亦即材料非线性问题。比如大跨度桥梁中常用的混凝土是一种非线性性质很强的材料, 只要应力超过0.2～0.3Ra, 混凝土的应力-应变关系就表现为非线性的, 钢材超过弹性极限后其应力-应变也表现为非线性。实际上, 大量的震害调查表明, 在强震下, 桥墩、桥塔及拱肋等构件都有可能进入塑性工作阶段, 此时, 结构的荷载-位移关系当然是非线性的。因此在大跨度的桥梁抗震设计中必须充分考虑非线性的影响。
1.3 阻尼问题
阻尼是结构的一个重要动力特性, 也是结构地震反应中最为重要的参数之一, 其大小和特性直接影响结构的基本动力反应特征。桥梁结构的阻尼主要由两类阻尼组成, 即结构本身所具有的阻尼及周围介质提供的阻尼。结构本身的阻尼主要取决于结构类型、材料、筑构方式及各种部件之间的连接方式;而周围介质提供的阻尼主要是桥梁墩台及台后填土提供的约束阻尼、摩擦耗能等。一般桥梁结构地震响应分析中, 阻尼可用阻尼比的形式计入;而对于非线性地震响应分析, 或具有非均匀阻尼的桥梁的地震响应分析, 则必须采用正确的方法计算阻尼矩阵。目前, 匀质结构一般都采用瑞利阻尼矩阵, 即假定阻尼矩阵为刚度矩阵和质量矩阵的线性组合。为了考虑由结构的非匀质性和各部分耗能机理不同而引起的阻尼非匀质性, Clough提出了非比例阻尼理论, 认为总阻尼矩阵可由分块的瑞利阻尼矩阵叠加而成。要考虑阻尼的影响, 无论是采用阻尼比的形式, 还是阻尼矩阵的形式, 都必须先确定桥梁结构的阻尼比。到目前为止, 还没有一种被广泛接受的用来估算桥梁结构阻尼比的方法。在桥梁结构的动力响应分析中, 只能参考一些实测资料来估算阻尼比。由于目前国内桥梁的实测阻尼资料很少, 而现有阻尼比实测值的离散性又很大, 因此阻尼比的正确估计一直是桥梁结构地震响应分析的难点。
1.4 结构与地基的相互作用
大量的震害资料表明, 结构与地基的相互作用是导致桩基震害的主要原因之一。因此在桩基础的地震反应分析中, 为得到较为符合实际的分析结果就必须考虑土和结构的相互作用。如果地基刚度较大时, 往往用刚性地基模型对结构进行地震响应分析, 这一假设基本上是符合实际的。然而, 当桥梁建于软土层时, 地基的变形会使上部结构产生移动和摆动, 从而导致上部结构的实际运动和按刚性地基假定计算的结果之间有较大的差别, 这是由地基与结构的动力相互作用引起的。在地震中, 上部结构的惯性力通过基础反馈给地基, 使地基发生变形, 从而使结构的平动输入发生改变, 同时还使结构受到转动输入分量的作用。桩-土-结构动力相互作用使结构的动力特性、阻尼和地震反应发生改变, 而忽略这种改变并不总是偏安全的。又由于大多数桩基结构是由群桩构成的, 桩数较多, 分析也变得较为复杂, 因此, 桩基础的地震反应分析是影响桥梁结构地震响应分析的重要因素之一。
2 桥梁结构地震响应分析方法
现行桥梁的抗震分析方法主要为确定性分析方法, 它是以确定性的荷载作用在结构上, 包括静力法、地震反应谱分析方法和时程分析方法, 是目前应用广泛的地震分析方法。
2.1 静力法
以水平向地震动加速度产生惯性力作为惯性力加在结构上。早在1899年, 日本大房森吉提出静力法的概念。它假设结构物各个部分看作与地震动具有相同的振动。此时, 结构物上只作用着地面运动加速度undefined乘上结构物质量M所产生的惯性力, 把惯性力视作静力作用于结构物作抗震计算。惯性力计算公式为:undefined (式中, W为结构物各部分重量, K为地面运动加速度峰值与标准自由落体加速度g的比值) 。1915年, 佐野倡导震度法, 即根据静力法的概念提出以结构的10%的重量作为水平地震荷载, 于1923年关东大地震后的次年建立了最早的桥梁下部结构工程的抗震方法。从动力学的角度, 把地震加速度看作是结构地震破坏的单一因素有极大的局限性, 因为这忽略了结构的动力特性这一重要因素。只有当结构物的基本固有周期比地面运动卓越周期小很多时, 结构物在地震振动时才可能几乎不产生变形而可以被当作刚体, 静力法才能成立, 如果超出了这个范围, 就不可能适用。静力法以地震荷载代替结构在地震强迫振动下的激励外因, 作用于结构计算静力效应代替结构在地面运动激励下的动力效应。
2.2 反应谱法
此法考虑了结构的动力特性, 用静力的方法去解决动力问题。动力反应谱法还是采用“地震荷载”的概念, 从地震动出发求结构的最大地震反应, 但同时考虑了地面运动和结构的动力特性, 比静力法有很大的进步。反应谱方法概念简单、计算方便, 可以用较少的计算量获得结构的最大反应值。但是, 反应谱只是弹性范围内的概念, 当结构在强烈地震下进入塑性工作阶段时即不能直接应用, 因此, 它不能考虑结构的非线性。另一方面, 地震作用是一个时间过程, 但反应谱方法只能得到最大反应, 不能反映结构在地震动过程中的经历。实际上, 对于结构某一截面的各个内力分量, 出现最大值的时间不尽相同, 因而同时取最大值进行抗震验算不太合理。而且, 地震动的持续时间对结构的地震反应也有重要的影响。此外, 反应谱长周期部分的确定也是一个难点。因此, 反应谱方法只能作为一种估算方法。在大跨度桥梁的方案设计阶段可以应用反应谱方法进行抗震概念设计, 以选择一个较好的抗震结构体系。为了扩大反应谱方法的应用范围, 国内外不少学者对反应谱方法进行了很多研究, 主要集中在以下几个方面:①长周期设计反应谱值的正确估计;②反应谱组合方法的研究:先后提出的反应谱组合方法有:SRSS, CQC, IGQC, SUM, DSC, GRP等;③非弹性反应谱的研究:随着延性抗震研究的不断深入, 非弹性反应谱的相关文献也在增多。尽管不少学者对反应谱方法做了很多改进, 但对于复杂、大跨桥梁的地震反应, 反应谱方法目前仍然不能很好的考虑各种复杂的影响因素。
2.3 动态时程分析法
此法是在地震时建立结构振动方程式, 求解每一时刻的结构响应。目前, 大多数国家除对常用的中小跨度桥梁仍采用反应谱方法计算外, 对重要、复杂、大跨的桥梁抗震分析均采用动态时程分析法。动态时程分析法从选定合适的地震动输入出发, 采用多节点多自由度的结构有限元动力计算模型建立地震振动方程, 然后采用逐步积分法对方程进行求解, 计算地震过程中每一瞬时结构的位移、速度和加速度响应, 从而可以分析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。这一计算过程相当冗繁, 须借助专用计算程序完成。动态时程分析法可以精确地考虑地基和结构的相互作用, 地震时程相位差及不同地震时程多分量多点输入, 结构的各种复杂非线性因素以及分块阻尼等问题。此外, 动态时程分析法可以使桥梁的抗震设计从单一的强度保障转入强度变形的双重保障。迄今为止, 对体系复杂的桥梁非线性地震反应, 动态时程分析方法还是理论上唯一可行的分析方法, 最新的日本与美国规范都已将此方法列为规范采用的分析方法之一。
3 结论
大跨度桥梁的地震响应比较复杂, 影响因素繁多, 所以对此进行相应的抗震设计、分析与评估比较困难。阐述了影响大跨度桥梁地震响应分析的基本因素, 并对遇到的问题做出了相应的分析, 总结了几十年来大跨度桥梁的地震响应分析方法。但由于大跨度桥梁空间结构的复杂性和方法的局限性, 所以对大跨度桥梁的抗震分析仍需要进一步的提高。
摘要：地震灾害长期以来危害着人类的生产和生活, 往往造成大量的经济损失, 以及公路桥梁等各种设施的破坏倒塌和人员伤亡。因此, 对大跨径桥梁结构的抗震研究具有重要的意义。主要阐述了桥梁地震分析的主要影响因素, 包括非线性、结构阻尼、结构与地基相互作用等;同时论述了结构抗震方法的演变和每种方法的优缺点;此外, 对抗震方法的发展方向进行了说明和展望。
关键词：大跨径桥梁,结构抗震,地震响应
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