建筑科技 大跨度钢结构结构设计中常见问题的研究与分析 方万灵 （广州市设计院，广东 广州 510620） 摘要：随着我国经济不断发展，我国建筑行业也进入了快速发展的时代，建筑工程的数量和规模都在不断增加。目前，在我国建筑工程建设过程中大跨度钢结构已经成为了一种趋势，大大提升了我国建筑工程的建设质量。因为大跨度钢结构的结构设计不仅避免了钢结构设计中的一些问题，还促进了我国工程建设水平的提高。本文首先分析了大跨度钢结构结构设计的特点，然后分析了大跨度钢结构结构设计的主要流程，最后研究分析了大跨度钢结构结构设计中的常见问题。 关键词：大跨度钢结构；结构设计；常见问题 随着我国建筑水平的不断提升，人们对于建筑工程的质量和功能要求也越来越高。很多建筑工程都需要进行跨度楼板进行施工，显然传统的建筑钢结构设计已经不能满足其需求。在建筑工程中积极应用大跨度钢结构结构设计不仅可以很好的满足使用者的需求，还能有效提升建筑工程的建设质量。因此，企业应该对大跨度钢结构结构设计中的常见问题进行积极的研究和分析，了解问题出现的原因和最合适的解决办法，以此提升建筑工程的建设效率和质量。 1 大跨度钢结构结构设计的特点 1.1 所涉及的构件众多 随着社会经济的不断发展，城市规模也在不断扩大，建筑工程的规模也在不断扩大。但是建筑规模扩大的同时，建筑工程的安全隐患也在不断增加，因为传统建筑钢结构在大规模建筑中稳定性无法保证。因此，在大规模建筑中应用大跨度钢结构结构设计对于提升建筑工程的安全性有着重要作用。在大规模建筑工程建设过程中建筑结构的构件通常有上万个，并且构件的截面类型也各不相同。这就要求在大跨度结构结构设计时必须要对结构所需的构件数量和截面类型进行确定，并且在施工前必须对这些构件进行严格检查，这样才能最大限度的保证建筑工程的建设质量。 1.2 构件加工精度要求严格 使用大跨度钢结构结构设计的工程，对于建筑工程质量和安全性的要求通常较高。并且由于大跨度钢结构所涉及的构件不仅数量多，并且截面类型也较多，这就导致结构构件很容易出现问题，从而影响建筑工程的质量。因此，在进行大跨度钢结构施工时，施工人员充分重视对所涉及的构件的精确加工，有效保障构件的精确性。此外，在进行大跨度钢结构结构设计时应注意若构件加工需要使用焊接技术，则要求所有构件的焊接过程达到一级水平。 1.3 对焊接质量要求较高 由于大跨度钢结构所涉及的构件较多且结构较为复杂，所以为了保证大跨度钢结构的质量工作人员需要在施工前对其进行预拼装。在施工前对大跨度钢结构进行预拼装不仅可以有效提升结构设计的水平，还能有效提升建筑工程施工的效率，对于建筑企业的发展有着重要意义。但在预拼装过程中同时也涉及大量焊接工作，所以在结构焊接过程中必须保证所有焊接过程都符合相关质量标准。只有这样大跨度钢结构结构设计的水平才能得到有效提升，才能保证建筑工程设计和建设的质量，从而推动建筑行业的发展。 2 大跨度钢结构设计的主要流程 2.1 方案设计 在整个建筑工程建设过程中，所涉及的方案众多有设计方案、施工方案、管理方案等等，每个方案所针对的环节都不一样。对于大跨度钢结构结构设计来说，方案设计尤其重要，因为方案设计直接决定了大跨度钢结构的结构体系[2]。所以方案设计对于大跨度钢结构结构设计来说不仅影响着整个结构的稳定性，还会影响后续结构分析和结构设计的准确性。因此，在大跨度钢结构结构设计前应该重点做好方案设计，从而有效提升大跨度钢结构结构设计的质量。 2.2 结构分析与结构设计 在方案设计完成后，就可以进行大跨度钢结构的结构分析阶段了，结构分析可以为结构设计提供更准确的数据，能有效帮助大跨度钢结构结构设计水平的提升。结构分析主要包括静力分析和动力分析两方面，静力分析又涵盖了变形分析、内力分析和构件应力分析，并且在静力分析时考虑到温度对于大跨度钢结构的影响，所以在取荷载时不仅需要取恒荷载和活荷载，还需要考虑风荷载和温度作用，这样才能保证静力分析的准确性。而动力分析则是从结构自身的动力性能分析、地震作用下结构受力性能和构件应力比分析等三个方面展开。在结构分析结束之后就可以进行大跨度钢结构结构设计了，在结构设计时应该结合结构分析所获得的数据，这样能有 效保证大跨度钢结构结构设计的合理性。 2.3 施工图绘制 在大跨度钢结构结构设计完成之后，相关人员就可以根据结构设计图进行施工图纸的绘制工作了。施工图的绘制不仅影响着大跨度钢结构的施工质量，还会影响建筑工程的建设质量。因此，进行施工图纸绘制的绘制人员应该充分了解结构设计图纸的相关信息，存在疑问的地方应该及时与结构设计人员进行沟通了解。只有这样才能保证大跨度钢结构的施工图的绘制质量，从而提升建筑工程的建设质量，推动建筑行业的发展。 3 大跨度钢结构结构设计中的常见问题 3.1 弹塑性分析中的常见问题 在进行大跨度钢结构的整体极限承载力分析时，常常因为验算层次的问题导致最后计算结果不够准确。因此，在进行极限承载力分析时应该严格按照三个验算层次进行验算，保证验算结果的准确性。第一层次为线性整体稳定分析，得到结构的线性整体稳定临界荷载。第二层次为大位移几何非线性弹性整体稳定分析，得到完善结构和带缺陷结构的弹性大位移几何非线性整体稳定临界荷载[1]。第三层次为几何非线性弹塑性整体稳定性分析，得到结构的弹塑性整体稳定临界荷载。 3.2 支座设计中的常见问题 大跨度钢结构对边界条件非常敏感，结构边界刚度的变化对结构的内力分布和变形影响较大。大跨度钢结构的支座一般采用刚接和铰接两种形式，但实际结构中两种类型的节点不可能实现完全的刚接或者铰接，结构整体计算时采用支座的刚接假定或者铰接假定会与结构的实际受力性能有出入。因此，在大跨度钢结构实际计算时应建出下部结构，考虑下部结构刚度对支座的受力影响，并按照实际受力情况进行支座设计。 3.3 节点细部构造中的常见问题 大跨度空间钢结构常常遇到由于建筑造型引起结构受力不利的情况。以在建筑工程中常见的内凹形张弦梁结构为例，由于内凹形张弦梁平面外稳定性较差，若不采取有效措施则很容易造成大跨度钢结构结构不稳定。因此，在使用内凹形张弦梁结构时应该将竖向撑杆与上部主梁用具有平面刚度的节点进行连接，并采用工字钢作为撑杆，这样可以有效提升内凹形张弦梁结构的稳定性[3]。所以，在大跨度钢结构结构设计中应该充分重视节点细部构造，这样能有效提升建筑工程的稳定性和安全性。 4 结语 综上所述，大跨度钢结构结构设计对于建筑工程建设有着重要意义，它不仅影响着建筑工程的安全性，还影响着建筑企业的发展。因此，企业在进行大跨度钢结构设计时应该先充分了解大跨度钢结构结构设计的特点，在按照设计程序和相关数据进行大跨度钢结构结构设计。并且对于在大跨度钢结构结构设计中常见的弹塑性分析、支座设计和节点细部构造中的常见问题进行研究和分析，以期尽早提出应对措施，推动大跨度钢结构结构设计水平的提升。 参考文献： [1]李霄贞.大跨度钢结构设计中常见问题的研究与探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2018(20):85-86. [2]张月强.大跨度钢结构设计中常见问题的研究与探讨[J].结构工程师,2018(02):16-22. [3]王迪涛.某大跨度空间钢结构设计中的关键问题分析[D].西安建筑科技大学，2016. 作者简介： 方万灵(1978.07-)，女，本科，工程师，从事于结构设计方面的工作。 《华东科技》 2020·4 125
