主要结构形式
网架结构:
定义:由多根杆件按照某种规律的几何图形,通过节点连接起来的空间结构中的双层或多层平板形网格结构。它通常采用钢管或型钢材料制作而成。
特点:支撑力强、稳定性好、形式美观,适用于需要大跨度空间支撑的建筑,如体育馆、展览馆等。但施工工期较长,对施工人员的素质要求较高。
网壳结构:
定义:曲面形网格结构,有单层网壳和双层网壳之分。网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
特点:通过对网壳施加水平的压力和拉力,给予建筑物的顶部结构以稳定的力学支撑。适用于需要曲面覆盖的建筑,如大型穹顶结构。
悬索结构:
定义:以能受拉的索作为基本承重构件,并将索按照一定规律布置。悬索屋盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部分构成。
特点:结构轻盈,能够跨越极大的跨度,适用于需要大跨度无柱空间的建筑,如桥梁、体育场馆等。
膜结构:
定义:以性能优良的柔软织物为材料,由膜内空气压力支承膜面,或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
特点:透光性好、自重轻、造型多样,适用于需要自然采光和轻盈美观的建筑,如遮阳棚、景观设施等。
施工方法
分段吊装法:
适用场景:通常应用在大型体育场、会展中心的建筑中。由于这些建筑的结构复杂且庞大,采用分段吊装法可以方便施工和运输。
特点:将整体结构划分为若干个小段,逐一进行吊装和拼接,施工效率较高。
滑移施工法:
适用场景:要求建筑结构类型整齐,通常是有规则的轴线(如圆形或矩形),主桁架结构形式基本相似等。在场地或空间受到制约时,该方法尤为适用。
特点:通过滑轨和滑移设备将结构单元逐一滑移到指定位置,然后进行拼接和固定。
高空散装法:
适用场景:适用于建筑单位面积对钢的需求少的工程,通常采用的是网架结构或张拉弦的管桁架结构。
特点:在高空直接进行构件的组装和拼接,施工安全性较高,但脚手架搭设数量较多。
整体提升法:
特点:将单元在地面整体拼装完成后,通过大型起重设备将其整体提升至固定位置。该方法可以大大节省施工时间和成本。
整体顶升法:
特点:与整体提升法类似,但原理相反。利用滑道和千斤顶等起重器械将结构从下方顶升至固定位置。
折叠展开安装法:
适用场景:特别适用于穹顶等复杂空间结构的施工。
特点:通过折叠和展开的方式将结构单元运输至现场,然后利用液压顶升或气杖等设备将其展开并固定到指定位置。
综上所述,大跨度钢结构的主要结构形式包括网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构等,而施工方法则根据具体工程特点和需求灵活选择。在实际应用中,需要根据项目的具体情况进行综合考虑和选择。
大跨度钢结构在现代建筑中被广泛应用,尤其在需要较大无柱空间的场所,如体育馆、展览馆、机场航站楼、工业厂房等。下面将详细介绍几种主要的大跨度钢结构形式及其施工方法:
主要结构形式
1. 网架结构:由一系列交叉的杆件构成的网格状结构,可以是平面或曲面的,常用于屋盖结构。
平面桁架系组成的网架结构
四角锥体组成的网架结构
三角锥组成的网架结构
六角锥体组成的网架结构
2. 网壳结构:是一种空间网架结构,具有三维空间的几何形态,可以是球面、双曲面或其他复杂曲面。
3. 悬索结构:利用高强度钢索的拉力作用,通过锚固装置固定,形成大跨度的覆盖结构,常见于桥梁和屋盖。
4. 膜结构:使用高强度、柔韧的膜材料覆盖在钢索或框架上,依靠预张力保持形状,适用于轻质覆盖结构。
5. 薄壳结构:利用混凝土或金属板制成的薄壳,通过壳体的几何形状获得稳定性,适用于圆形、椭圆形或自由曲面的屋盖。
施工方法
1. 高空散装法:在施工现场高空直接组装构件,适用于小型或中型网架结构。
2. 分条(分块)安装法:将结构分成若干小块,在地面组装后,使用起重机吊装至指定位置。
3. 高空滑移法:先在地面组装部分结构,然后使用滑移设备将其沿轨道推移到预定位置,逐渐拼接完成整个结构。
4. 整体吊装法:将整个结构或其大部分在地面组装完成后,使用大型起重机一次性吊装到位。
5. 整体提升法:利用提升设备将预先组装好的结构从地面提升到设计高度,适用于大跨度和重型结构。
6. 整体顶升法:通过在结构下方设置液压千斤顶,逐步顶升整个结构,直至到达设计高度,通常用于已有建筑物的加层。
7. 折叠展开安装法:对于膜结构或可折叠的结构,可以在地面折叠组装,然后通过机械或人力展开并固定。
每种施工方法都有其特定的优点和适用条件,选择合适的施工方法可以提高施工效率,降低施工成本,同时保证施工质量和安全性。在具体项目中,工程师会根据结构形式、现场条件、工期要求和预算等因素综合考量,选取最适宜的施工方案。
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