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大跨度結構建筑工程實例范文1
中圖分類號 T323 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0178-02
鋼結構管桁架技術已經在國外流行多年，我國建筑業在經歷著快速發展的同時，對建筑的屋蓋體系逐步重視。在這個基礎上，鋼結構管桁架技術得到了深入的研究發展和運用。下面我們就對這種設計結構進行探究。
1 管桁架結構的初步認識
隨著技術的發展，鋼管結構在當今建筑的使用范圍上，已經從大型建筑工程范圍上擴展到了工業建筑以及民用建筑范圍上。例如上海、長春的體育場，成都的機場航站樓、哈爾濱的滑雪場、揚州體育館、上海洋子港大橋、廣州國際會議展覽中心以及北京奧運會老山自行車館等等，在屋蓋體系上都選擇了鋼結構空間管桁架的設計結構。
管桁架依據桿架布置的不同以及受力特征的不同，一般分為平面、空間兩種管桁結構。顧名思義，平面管桁結構就是上、下弦以及腹桿全部處于同一平面。這種結構的外部剛度較差?？臻g管桁結構的上、下弦同腹桿通常處在三角形截面上，這種結構的跨度大，穩定性高，外觀通常也比較富有美感。在外支撐不能布置的時候，采用穩定性高的三角形桁架來構建一個跨度大的空間。這種結構方式減少了支撐夠件的數量，所以比較經濟。
對于管桁架的連接件桿件截面的種類，一般常用的為圓形、正方以及長方形，選擇不同圖形的截面相應的桁架類型也有所不同：如果連接件截面是圓形，就選擇C-C型桁架；如果連接件截面是正方形，就選擇R-R型桁架；如果連接件截面是長方形，就選擇R-C型桁架。
弦桿的類型決定了桁架的外形，基本上可以分為直線型桁架和曲線型桁架兩種。這其中，曲線型桁架可以更好的體現建筑的美觀程度，也被最常用于施工過程中。為了在最小的成本支出下獲得最佳的建筑效果，在曲線型管桁結構設計過程中，桿件仍然使用直桿形式，將折線近似來替代曲線。
鋼管桁架結構的外形優美，經濟成本低，受力較其它材料合理，正是這些相對的優勢使得鋼結構管桁架在建筑中得到了最普遍的使用。大量的建筑工程實踐可以證明，鋼管結構的運用一方面滿足了建筑的基本原則，另一方面也滿足了建筑的基本要求，并且與最新的設計理念吻合。
2 空間管桁架結構的發展現狀
現代很多大型的建筑均采用鋼結構進行構造的，而且伴隨著建筑業的不斷深化與發展，建筑理念也發生了翻天覆地的變化與創新，在鋼結構的應用和實踐上，出現了許多類似跨度大、空間形狀相對復雜多變的鋼結構的建筑。這些新型鋼結構建筑的設計，同時也對鋼構件的優化與創新提供了基礎。近些年我國出現的，比較著名的類似于水立方、國家大劇院以及中央電視臺新辦公樓等等大型的體育場館、文化場館、展覽館等無一例的使用了大跨度、復雜空間鋼結構，來充當建筑自身的屋蓋結構體系。
如今，建筑水平的科技含金量已經成為了衡量一個國家建筑水平的標準，其中，空間結構技術發展的好壞決定了建筑水平的科技含量。我國的建筑業從未停止過對于大跨度空間結構研究方面的腳步，相應的施工技術也有了質的飛躍。
大跨度空間管桁架在國家重要的場館建設時，發揮了不可替代的作用。但是，由于在跨度、桁架截面以及規格上的不同，造成建筑相互間壁厚對接、K型節點等方面上或多或少的存在些差異。
3 空間管桁架結構問題的解決
3.1 主管不等壁厚對接問題及辦法
大跨度變截面的主管對接口處，是不等壁厚對接問題主常出現的位置。設計單位往往要求所有的主管對接口，在工廠內實行打內坡口并且要求加折板已充當襯墊。但是，大量的內坡口構件應用到施工中會導致工期的延長、難度的增大。而且，由于國內的無縫管制造技術還與國外有一定的差距，必須要采用卷管制作的方法，這就造成了直縫鋼管的圓度差異問題。
按照相關的規定，直縫鋼管的外徑偏差率不能大于或小于0.75%，彎曲度偏差不能大于3.0mm/m。焊接兩個構件時，焊件的寬度與厚度不等同，其中，如果焊件的厚度在一側上存在著4mm以上的差距，那么就要分別在寬度、厚度方向，沿著一側或者兩側做成斜角，這個斜角的坡度應該控制在小于或等于1：2.5的范圍內。此外，可以通過沿著焊件焊接的縫隙的垂直方向添加插筋板，還可以在焊縫位置加上箍圈對焊接構件進行固定。
3.2 K型搭接節點處不可視焊接問題及辦法
搭接節點在節點構造上一共可分為間隙、部分搭接以及完全搭接，這些不同結構的節點在設計與施工的過程中，如何搭接就成了最為關鍵的問題，也會增加內隱藏焊縫的幾率。而相關規定并未對這方面的問題有具體的規定。
通常情況下，主管與腹桿的直徑比要控制在大于等于0.2、小于等于1的范圍內，腹桿之間的搭接量要控制在大于等于25%的范圍內。在節點的選擇上，要多選擇間隙節點替代部分搭接節點，因為間隙節點比部分搭接節點更容易被組裝。對于部分搭接節點的隱藏部分一般是不焊接的，只有出現腹桿與主管之間的不平衡系數大于1.5的情況，那么部分搭接節點就必須要進行焊接。搭接節點的選擇，要注意搭接管與被搭接管至少要將25%的寬度疊合在一起，最佳的選擇是有一般的寬度疊合。另外，對于部分搭接的K型節點，如果主管垂直方向的內力與腹管內力之間存在低于五分之一的差距，那么被搭接桿件的趾部是不需要進行焊接的。
除此之外，搭接節點構件中，圓管外層直徑同構件壁的厚度之間的比值不能大于100。K型節點構件的搭接率應該被控制在大于等于25%、小于等于100%的范圍內。如果腹桿出現厚度不同的情況，那么在焊接時，要在厚壁管上方搭薄壁管。綜上所述，空間管桁架設計時，不只需要考慮桿件以及桿件節點承受力，節點的構造也是很重要的環節，節點的結構設計可以有效地將各個構件聯系起來，對于整個建筑設計起到承上啟下的關鍵作用。
3.3 空間管桁架施工的步驟
“先點焊，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節點存在，就一定要事先明確需要焊接的搭接部位，這也側面要求施工過程中要對各個構件安裝的先后進行有效確認，以防因為構件安裝順序的顛倒導致建筑安全隱患?？臻g管桁架的安裝步驟通常是：主管先行安裝，接著安裝只管，每安裝一個只管后，對直管趾部進行焊接，最后進行支管與支管間的焊縫焊接。
3.4 如何進行相貫口補塊
一個建筑工程的施工中，從設計到施工整個過程不可能完美，或多或少都會出現一些不足或者誤差，特別是在施工過程中人為的失誤會加大這些誤差出現的幾率。這些失誤往往會造成相貫口出現縫隙過大問題，需要及時有效地進行查缺補漏。
1）如果桁架同主弦管相貫口間隙長度大于8mm，那么解決方法之一就是徹底替換相貫口，方法之二就是對相貫口周圍部分結構進行切割，切割的要求是長橢圓形，長度要大于或者是等于500mm，針對切割的部分進行替換，在替換中應該打坡口焊接。
2）支管相貫口間隙過大，要對支管相貫口的局部構件補塊，補塊要求是長橢圓形，長度要大于或者是等于300mm，對于焊接的要求同樣是坡口焊接。
4 總結
鋼結構在建筑領域的作用日趨重要，因為鋼結構的自身重量較小而且強度較高，可塑性和柔韌性都較其它材料強，加之鋼結構無法比擬的抗震性能，是之成為公認的具有良好性能的結構。鋼結構也被應用到了空間結構體系中，尤其是跨度較大，標高較高的大型場館，空間鋼結構管桁架設計做為其屋蓋結構發揮著很多的優點，滿足了場館大跨度的要求，而且符合建筑設計的美觀實用、經濟安全的基本原則。這一設計結構在未來會被更多地運用到實際建筑中去。
參考文獻
大跨度結構建筑工程實例范文2
關鍵字：預應力鋼結構 普通鋼結構 工程應用
中圖分類號：TU394文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
隨著社會與經濟的發展，人們對于建筑的要求早已經不僅僅局限于建筑功能上的滿足，更對建筑傳遞出的精神有了更高的追求。在一定程度上，一個城市的建筑水平可以反映出一個城市或者一個國家的經濟與技術的發展水平。作為一個城市或者國家大型公共活動的舉辦場所，大跨度結構建筑通常會以一種標志性建筑的身份出現。
近些年，大跨度建筑是伴隨著建筑材料和建筑結構方面的進步而得到迅速發展的，各種新型建筑材料與結構的結合，例如以鋼結構為代表的網殼結構、懸索結構，鋼材與各種高科技膜材料完美結合的膜結構，使大跨度建筑可以一次次打破結構對于建筑空間的局限，使靈活通透的室內大空間一次次成為現實。
作為重要的建筑材料，鋼材在建筑革命中的貢獻極大，第一次倫敦世界博覽會上出現的水晶宮令世人眼前為之一亮，大而通透的空間使水晶宮成為19世紀英國的建筑奇觀之一而存在；巴黎國際博覽會上出現的埃菲爾鐵塔，同樣創造了一個建筑神話，埃菲爾用鋼鐵制造出一件高聳的藝術品，成為世界建筑史上的一件技術杰作。
預應力鋼結構是作為鋼結構性能的提升出現的，它的出現彌補了鋼材性能上許多不足，從而將鋼材的性能在很大程度上做出提高。
二、鋼結構
鋼結構是將鋼材作為主要建筑材料的一種新型建筑結構形式，鋼結構與傳統的建筑結構相比，在空間的靈活和通透上有著很大的優勢，鋼結構的優點主要取決于該結構所使用的材料。鋼材是現代建筑中常用的建筑材料，與混凝土一樣，成為現代建筑的風格標志。能在建筑工程材料中擁有如此地位，是由鋼材的特性決定的，鋼材的優勢具體表現在：
1、同樣的荷載承受能力，鋼材較其它建筑材料自重輕很多，這在很大程度上減輕了建筑靜荷載；
2、與混凝土、石材、木材等材料相比，鋼材具有更強的變形能力和更好的整體剛性。建筑結構對于荷載的承受能力存在極限狀態——承載力極限狀態和正常使用極限狀態。我們對建筑結構的要求是建筑需要滿足正常使用極限狀態，鋼材在結構整體剛性的優勢，使其成為許多大跨度以及超高層建筑的首選材料；
3、鋼材具有很好的勻質性，各向同性，這種特性避免了建筑受材料力學性能上木桶效應的限制。
三、預應力鋼結構
預應力鋼結構就是將鋼結構中部分普通鋼材用經過處理后得到的預應力鋼材代替，并且結構中其他的構件承載力在一定程度上得到提高。它的原理就是在結構或者是構件受力相對較大的局部，以與之將要受到的荷載方向相反的預應力對鋼材事先進行人為處理，從而可以在結構受到荷載作用時，鋼材構件可以通過自身材料內部存在的應力與之平衡一部分，使鋼結構在合理的變形范圍之內可以承受更大的荷載，從而為建筑形式提供更大的可能性。
預應力技術簡而言之就是事先使材料經過變形，從而減少其在使用過程中的變形，降低因為材料變形而帶來的對于工程的破壞。預應力技術早就存在，只不過在預應力鋼結構出現之前沒有系統的計算研究，從而未能大范圍推廣。例如，在古代通過引入預應力，制造出來的雨傘和木桶，都能在強度比較高的情況下得到各自相應的使用功能。
四、預應力鋼結構在工程中的應用
預應力鋼結構一般都用于大跨度的建筑以及橋梁結構，在具體的工程實例中，預應力鋼結構也隨著工程技術的進步而有了很大的發展，它在工程中的應用具體為：
1、用于傳統的鋼結構，優化結構性能。例如預應力網架和預應力網殼等結構中，此類工程的代表為攀枝花市體育館；
2、通過布置索系來提高結構的穩定性，例如懸索結構中的穩定索與承重索在結構中可以產生出一個反向曲率的索系，通過該索系，使結構在承受不同方向的荷載作用的時候更為容易，從而提高了結構的穩定性和剛度，此類工程的代表案例為北京工人體育館；
3、用于張拉整體體系之中。該結構體系出現較晚，第一個真正的工程實踐是1988年的漢城奧運會的競技館。在該結構體系中，預應力為各個但與提供所需的剛度，所以，剛度的增加是與預應力的增大相同步發展的，而預應力則是通過每個單元里面壓桿和索件之間內在的壓縮和拉伸來得到的；
另外，預應力鋼結構在新型結構張力金屬膜結構中以及吊掛型的懸索結構中都有廣泛的應用。
五、預應力鋼結構與普通鋼結構之間的對比
鋼結構在建筑中大范圍應用較預應力鋼結構早，但正是由于鋼結構自身存在一定物理性能上的局限性，后者才順勢而生，所以預應力鋼結構與普通鋼結構相比有著自身無可替代的優越性，具體表現為：
1、預應力鋼結構能夠充分利用鋼材的強度，優化鋼材在承受荷載時的應力分布狀態。鋼材雖然具有強度高度特點，但同時在承受越來越大的荷載的同時，由于材料本身的高彈性以及高韌性，鋼材會發生很大的變形，這會使鋼材的強度得不到有效的利用，例如相同條件下，在允許的變形范圍之內，預應力鋼結構荷載承受能力是普通鋼結構的2~3倍；
2、預應力鋼結構與普通鋼結構相比可以提供更高的結構穩定性。荷載作用下的預應力結構變形是與結構自身應力方向相反的，所以與普通鋼結構相比，在結構自身內部應力得到平衡之前前者所能承受的荷載較后者大出很多，由此可以提高結構的穩定性。預應力的存在還可以優化結構整體的循環應力的特征，從而使鋼材本身的疲勞強度大大提高；
3、使建筑自身形成的荷載更小，從而使結構的多項屬性得到改善。例如，由于結構自身更為輕巧，在地震時建筑荷載會小很多，因此提高結構的抗震性
4、更為節省材料。預應力鋼結構中受彎構件可以通過結構自身預應力將一部分彎矩轉換為軸拉力，從而降低彎矩的峰值，使縮小結構構件的截面成為可能，因此相對于普通鋼結構，預應力鋼結構在鋼材的使用上可以更為節省。一般情況下，單次張拉后，預應力鋼結構比普通鋼結構節省鋼材10%~20%，經過多次張拉后，這一數值最多可能達到40%，而采用預應力創新體系結構后，該結構與傳統的普通鋼結構相比，甚至節省了幾十倍的鋼材。例如，在1984年建成的天津寧河體育館中采用預應力鋼結構后，省鋼率達到11%~12%，而在四川攀枝花體育館結構中，應為采用了預應力鋼結構，整個工程鋼材節省率達到了38%之多。
六、結語
由于符合建筑結構和形式的發展趨勢，在傳統鋼結構的基礎上實現材料性能上的彌補，預應力鋼結構在近些年有了迅速的發展。在當今工程競標十分激烈的情況下，更好的結構與更低的工程造價對于企業十分重要，所以對于每個建筑項目的結構形式都應當擇優。預應力鋼結構的發展，使建筑在形式上有了更大的選擇空間，同時對于材料的節省，也使該結構成為符合生態建筑的結構形式。
參考文獻：
[1] 宋少民,孫凌土木工程材料[M]. 武漢理工大學出版社 2010
[2] 張建榮建筑結構選型[M]. 中國建筑工業出版社 2011
[3]劉麗華,王曉天建筑力學與建筑結構[M]. 中國電力出版社 2008
大跨度結構建筑工程實例范文3
關鍵詞：鋼結構；優點；設計；方法
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A 文章編號：
一、鋼結構的特點
隨著社會經濟的飛速發展,人們對生活質量的要求也越來越高,在現代建筑工程中鋼結構是一種較為新型的建筑結構形式，近期發展迅速，其優勢是尤為明顯的，其特點主要體現在以下幾個方面：
1.鋼結構建筑質輕高強。鋼結構與混凝土結構相比，質量輕，且強度高，用一個鮮明的例子來形容：對于跨度相同、承受荷載相同的屋架，一個是鋼筋混凝土屋架，另一個是鋼屋架，則鋼屋架的自身質量僅是鋼筋混凝土屋架1/3～1/4，從這個例子可以充分看出鋼結構質輕高強的特點，基于這個優點，鋼結構適合大跨度的建筑使用。
2.鋼材的材質均勻，基本符合力學計算的假定。我們在進行力學計算時，首先要假定此剛體是材質均勻、各向同性的，而在鋼結構力學計算時，無需假定此條件，因為鋼結構的材料本身就滿足這個性能，這一點非常難能可貴，優勢較為明顯。
3.鋼材的塑性、韌性好。塑性好，表明材料抵抗靜力荷載的能力較強，韌性好，說明材料抵抗動力荷載的能力強，鋼材的塑性、韌性均較好，表明鋼結構建筑既能抵抗較大的靜力荷載又能提抗較大的動力荷載?；谶@個特點，鋼結構建筑抗震性能較為優越。
4.鋼結構構件制作精度高、施工周期短。鋼結構的基本構配件均在標準的鋼結構廠房進行制作，制作精度可想而知，普通的鋼筋混凝土結構構件是無法與其比擬的，施工單位只需從生產鋼結構構配件的企業把構件運到施工現場，在現場進行連接，目前主要采用焊接、螺栓連接的方式進行構件組裝，這樣一來，既提高了結構構件的制作精度，又加快了施工進度，施工周期短。
此外，鋼結構工業化程度高、綜合效益高、屬于無“濕作業”的環保建筑、符合我國提出的可持續發展的結構形式。對于缺點而言，鋼結構建筑耐熱不耐火，溫度達到200℃，鋼材會出現“藍脆”現象，抵抗力下降，鋼結構建筑目前造價較高、維護費用較貴等等，這些是鋼結構的不利之處，隨著社會的發展和技術水平的提高，相信這些缺點會得到逐一解決的。
二、鋼結構設計心得
1.判別是否適合鋼結構。做結構設計時，要事先結合鋼結構的特點以及實際工程造價，看項目是否適合鋼結構。
2.建筑的概念設計。概念設計是指不經數值運算，尤其對一些難以作出精確計算的問題，依據結構體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗數據和工程經驗，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。概念設計對一個工程的整體設計而言，舉足輕重，如果不進行事先的概念設計，即便以后的設計計算再精確也不是一個好的設計方案。概念設計可以省掉后期設計的繁瑣計算，具有較好的簡捷性和經濟可靠性，同時也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
3.結構選型與結構布置。進行結構選型時，應考慮不同結構形式的特點進行選擇結構布置方案。在工業廠房中，當有較大懸掛荷載或大范圍移動荷載時，可以選用鋼網架的結構形式；對于基本雪壓大的地區，在屋面的處理時盡量選用曲線明顯的屋面形式，因為這樣利于積雪滑落；建筑設計允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節點剛接的框架更經濟?？傊?，結構的布置要考慮體系特征、荷載分布情況及性質等綜合因素，一般來講，剛度均勻，力學模型清晰，盡量限制大荷載或移動荷載的作用范圍，使其以最直接的路線傳給基礎，柱間支撐的分布應均勻，其形心要盡可能的靠近側向力的作用線，否則應考慮結構的扭轉，結構的抗側應有多道防線。
4.節點設計。節點設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構設計前，應當對節點的形式細致思慮。實際設計中，經常出現的一種情況是：節點設計完畢，設計的節點與結構分析所得模型中設定的形式不一致，如果不足以確定這種不一致帶來的偏差在允許范圍內，通常是5%，就應當提前避免。鋼結構節點連接的不同對結構影響較大，例如，有些剛接點即便能承受一定的彎矩，然而其會產生較大轉動，與結構分析中的假定相悖，這樣會導致實際工程鋼結構構件變形大于設計計算數據等不良后果，我們在具體設計時一定要充分注意這一點，避免不必要的誤差和麻煩出現。此外，在鋼結構設計時還要注意：結構截面的初步估算，主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸；受彎構件的強度計算和整體穩定計算；軸心受力構件和拉彎、壓彎構件的計算；彎扭屈曲與換算長細比；圖紙編制；保溫隔熱；防火設計；防水；抗震設計等方面的問題，由于時間關系，在此不一一列舉，這些將是我以后研究的重點和主要分析目標。
三、鋼結構在民用建筑上的發展重點
鋼結構用于民用建筑，主要發揮它的輕質高強以及良好的塑性和韌性，同時兼頃到其利于產品化、機械化。故鋼結構主要用于民用建筑以下幾個方面：
1.層民用鋼結構。此類型多為大跨度的公共建筑，采用鋼結構不但可提供較大空間、較美的造型，還為其改建和擴建提供方便。如單層鋼結構的網架不但很容易跨越大空間，而且其經濟性、安全性較好，適應性很強，制作、安裝方便，設計、計算簡便，網殼可設計成風格多變，立體美觀的各種大跨度建筑。我國在這方面已有大量工程實例。
2.高層鋼結構。高層建筑高度較高，如采用鋼筋混凝土結構，不但向上運送混凝土不方便，而且龐大的軀體使得下部地基承受巨大壓力，這就迫切需求鋼結構這種輕質高強的材料。高層建筑采用鋼結構時，構件并不是全部采用鋼材，而多為混合結構，即下部可采用鋼骨混凝土結構或組合結構，而上部一般都為鋼結構。
3.中低層民用建筑。該類型多為民用住宅，層數一般在3 層到10 層之間。我國鋼結構在中低層民用建筑，特別是住宅中的應用，目前還處于初步階段。主要表現在：
（1）住宅產業仍屬勞動密集型，住宅科技投入少，標準化體系尚未形成。（2）勞動生產率低，人均年竣工面積長期在20 多平方米徘徊。（3）產業化水平低，僅為15%，與美國、日本的70%~80%相差甚遠。（4）住宅部件、產品配套性差，系列化產品不到20%。
綜上所述，鋼結構建筑是一種優點突出、新型的、環保的、性價比較高的建筑結構形式，這種結構在我國的發展可謂迅速，基于它的諸多優點，受到消費者的普遍歡迎，其設計也變得愈發重要，作為建筑結構設計人員，一定要注意幾點：首先別結構形式是否適合鋼結構，重視建筑概念設計，注意結構選型和布置，重視節點設計等方面的工作，只有這樣，我們才能設計出既經濟又可靠的鋼結構建筑。
由于筆者能力有限，研究還較為膚淺，有不當之處，還請各位同仁專家給予批評指正，希望通過本文的研究，能為我們的結構設計人員尤其是鋼結構設計人員提供一些理論依據和參考，也希望為研究本課題的同行起到拋磚引玉的作用。
參考文獻：
[1]鋼結構設計規范(GB50017-2003)[M].中國計劃出版社.2003.
大跨度結構建筑工程實例范文4
【關鍵詞】鋼結構，建筑特點，建筑應用
以鋼結構為主體的建筑是現代空間結構發展的主流，隨著我國經濟的高速發展，各種鋼體工程建筑相繼建設而成。鋼體建筑已成為推動我國建筑行業快速發展的新型坐標。探討現代鋼建筑的特點及應用表現出了重要的意義和價值。
1.鋼結構建筑的發展歷史
最早在建造房屋中使用鋼結構的國家可以追溯到18世紀末的英國，100年后法國工程師埃菲爾建造了著名的鐵塔，人們也開始嘗試建造鋼結構的獨戶住宅，從此鋼結構建筑徹底改變了以往建筑造型的模式，建筑設計的理念與方法亦隨之改變。早期的鋼結構僅是部分構件、配件用鑄鐵、熟鐵制成，到了19世紀80年代結構型鋼的出現加快了鋼結構在建筑工程中的發展，使鋼結構建筑在20世紀60年代實現了其第二次理論和實踐的飛躍與創新的發展。近20年來，鋼結構更加廣泛地應用于土木工程的公共建筑中，我國目前不僅能生產各種類型的建筑鋼材，同時鋼材生產的新技術、新工藝、新產品也日益增多，如彩鋼壓型板、彩鋼復合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產，使建筑結構充滿現代化時代氣息，實踐證明鋼結構建筑在我國更具有廣闊的發展前景，值得探討和商榷。
2. 鋼結構的種類
2.1 主鋼結構鋼結構建筑材料中分為輕鋼結構和主鋼結構兩大類。輕鋼結構的主要產品是單層大跨度系列,主鋼結構系統多為多層重鋼結構產品?，F代化建筑的大型體育場館. 車站碼頭. 大型工業廠房建設中常用的經濟適用單跨在20~40m 之間, 鋼柱間距在10~20m之間。主鋼結構由柱和梁組成。其材料一般采用16m鋼為主,也有采用Q235 號鋼的,由腹板和翼板拼焊為‘H’型柱和梁。根據跨度荷載的不同, 其主鋼結構的腹板厚一般為5~8mm, 翼板厚度一般為9~15mm.
2.2次鋼結構.次鋼結構主要是指圍梁.支撐桿.連接件等。次鋼結構是含鋼量一般為7~8Kg/.一般的支撐桿件用圓鋼作材料,特殊的支撐桿件采用主鋼結構的‘H’型鋼結構形式。鋼結構建筑的圍護結構由屋面內、外板,墻面內、外板以及相關的保溫材料組成。屋面板和墻面板由0.47~0.6mm 的鍍鋁鋅板壓制成型,要求它的屈應力達到550MPa,對保溫材料的要求很高,其材料一般由國外進口
3. 鋼結構在住宅建筑中應用的優勢
3.1是鋼結構住宅功能區間布置合理。利用鋼材的抗壓、抗側彎強度均比混凝土高的特點，設計可采用大開間布置，使建筑平面能夠合理分隔，靈活方便，創造開放式住宅。改變了傳統結構中由于材質限制了空間布置的自由，往往出現板厚、梁高、柱大的“飛梁胖柱’現象。從而增大住宅的有效空間，可以提高使用面積率5％一8％，同時增加了建筑物的抗震能力。
3.2是自重輕，施工方便且工期短。采用輕型鋼結構體系，比混凝土用量降低50％，房屋整體重量比混凝土建筑重量下降75％。鋼結構構件可以實行工廠化生產、現場安裝，不需要現場綁扎鋼筋，不需要制作模板。樓板現澆混凝土時，不需要臨時支撐，這樣，可大大地加快施工現場的拼裝速度。據統計，同樣面積的建筑物，鋼結構比混凝土工期可縮短三分之一。對于輕型房屋，鋼結構體系的建設周期可比傳統結構模式縮短50―70％，可以大大縮短投資資金的占用周期，提高資金的使用效率。
4.鋼結構建筑設計與技術表現
4.1鋼結構建筑設計的技術表現。建筑形象的構思是一個概念形象的創作過程，是建筑創作的難點之一，也是建筑設計中備受關注的核心問題之一。回顧工業革命以來建筑與科學技術關系的發展，可以明顯地發現建筑對技術變革反應的遲滯性，這從一個側面反映了建筑學在社會文化當中的深層地位，以及建筑學與人的生活方式的密切聯系。另外現代方興未艾的信息革命正在廣泛地滲透并涉及社會活動的每個領域，使現代科學思維被融人到建筑設計中，新項目的規劃、建筑和景觀設計方法發生了巨大的變化。建筑設計的宗旨也從單純地追求美發展到追求問題的合理解決，從根本上改變了人們以往對建筑的認識和設計方式，并最終影響了人類千百年來形成的傳統建筑觀，如高技派建筑就是主要代表，以其精致的節點和精細的加工來體現高超的技藝，以更高的工藝水平來設計和“制造”建筑。
4.2鋼結構建筑細部設計有較高要求。鋼結構建筑設計的復雜化與精致度要求越高，對細部設計的要求也越高。因為細部設計決定一個地方最終是否得到確認及其質量。在現代鋼結構建筑中，各種金屬結構桿件，連接金屬桿件的節點細部，常常暴露在外，使建筑帶有強烈的科技感，對鋼結構建筑來說細部質量保持較高的設計要求是非常重要的，在鋼結構建筑中應受到特別重視。
5.鋼結構的一些潛在危險
5.1耐火性能差
鋼材本身不燃燒，卻不耐高溫，其機械性能如屈服點、彈性模量、抗壓強度、荷載能力等均會因溫度的升高而急劇下降。據理論計算，全負荷鋼構失去靜態平衡穩定性的臨界溫度為540攝氏度。而且鋼構件由單一材料組成，導熱系數大(是混凝土的40倍)，在高溫作用下，熱量會迅速傳導至內部，溫升快，科學實驗和火災實例均表明，鋼構的耐火時間僅15分鐘。
5.2跨度大、空間大，火災蔓延迅速跨度大、空間大是鋼結構建筑的顯著特點，而且大部分鋼結構建筑無明顯有效的防火分隔，門窗多，內部空氣流通好，可燃物料多，一旦發生火災，熱輻射強，煙霧濃，燃燒猛烈，在強大熱氣流的作用下，火勢迅速向垂直、水平方向蔓延，形成大面積火災。
5.3整體連接性強，易變形倒塌鋼結構作為承重構件，在火災狀態下，遇高溫受熱膨脹，強度降低，再遇冷水急劇收縮，脆性增強i
極易失去支撐作用。由于鋼結構整體連接性強，只要局部遭到破壞，，就能形成建筑物的整體坍塌和毀滅。
5.4大氣腐蝕鋼結構的大氣腐蝕主要是由空氣中的水和氧氣等的化學和電化學作用引起的。大氣中水汽形成金屬表層的電解液層，而空氣中的氧溶于其中作為陰極去極劑，二者與鋼構件形成了一個基本的腐蝕原電池。當大氣腐蝕在鋼構件表面形成銹層后，腐蝕產物會影響大氣腐蝕的電極反應。
5.5局部腐蝕局部腐蝕是鋼結構最常見的破壞形態，主要包括電偶腐蝕、縫隙腐蝕。電偶腐蝕主要發生在鋼結構不同金屬組合或者連接處，其中電位較負的金屬腐蝕速度較大，而電位較正的金屬受到保護，兩種金屬構成了腐蝕原電池?？p隙腐蝕主要在鋼結構不同結構件之間、鋼構件與非金屬之間存在的表面縫隙處，當縫隙寬度窄到可以使得液體在縫內停滯時發生，鋼結構的縫隙腐蝕最敏感的縫寬為0．025―0．1mm。
5.6應力腐蝕即在某一特定的介質中，鋼結構不受到應力作用時腐蝕甚微，但是受到拉伸應力后，經過一段時間構件會發生突然斷裂。由于這種應力腐蝕斷裂事先沒有明顯的征兆，所以往往造成災難性后果，如橋梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等，帶來巨大的經濟和人員傷亡。
總之，鋼結構建筑符合國家的建筑目標，符合可持續發展的戰略，并對保護耕地，提高城市建設水平有較大的作用。
參考文獻
1、夏天;季李通 輕鋼結構的建筑特點及發展現狀山西建筑2008(24)
大跨度結構建筑工程實例范文5
關鍵詞：隱伏溶腔；防突巖墻；上限原理；強度折減技術；安全系數；Hoek-Brown準則
中圖分類號：TU43 文獻標志碼：A
文章編號：1674-2974（2017）05-0122-10
Abstract：When the construction of tunnels encounters with the filled Karst cave， the instability of confining rocks normally causes the geological hazards like water or mud inrush. Based on the limit analysis theorem， a calculation method to investigate the stability of confining rocks was proposed. In view of latent filled karst cave existing in the circumferential direction of the tunnel， transformed strength parameters of Hoek-Brown nonlinear failure criterion were obtained by virtue of the generalized tangent technique， and the two-dimensional model was constructed as well. In order to characterize the stability of the confining rocks， safety factor was introduced into the energy dissipation analysis on the basis of upper bound theorem and strength reduction technique. The variations of safety factor with respect to the diverse parameters were then discussed through optimization analysis. The computed results show that the parameters， including thickness of rock plug， pressure in Karst cave， tunnel supporting pressure， diameter of the circular cross section， uniaxial compressive strength， and parameters of Hoek-Brown failure criterion had significant influence on the variations of safety factor. And it is found that the safety factor was insensitive to the change of unit weight of surrounding rock. Moreover， the proposed method was applied to engineering projects， and reasonable results were obtained， which verified the validity of the proposed method.
Key words： latent Karst cave；confining rocks；upper bound theorem；strength reduction technique；safety factor；Hoek-Brown failure criterion
我國卡斯特地貌分布相當廣泛，約占全國總面積的11%.隨著國家交通基礎設施建設的大力發展，修筑于其中的隧道結構也越來越多.由于卡斯特地貌的特殊性質，受到地下水的溶蝕、沖蝕、補給等作用易形成高壓富水溶腔.而當隧道穿越其附近時，為確保結構的穩定性和施工的安全性，必須與溶腔體保持一定的距離，以形成防突巖墻結構.否則可能導致隧道掌子面或環向初支的失穩，以至垮塌、突水、涌泥等嚴重工程事故.
目前，不少學者已對防突巖墻問題開展了卓有成效的研究工作.賴永標[1]基于突變理論提出了防突巖墻安全距離的研究方法，推導了巖墻的突變失穩判據、失穩力學條件和安全距離的計算公式.李利平等[2]將發生裂隙突水的防突巖墻劃分為圍巖松弛區、安全厚度區和裂隙帶區三段，并分別推導了其半解析表達式.Pesendorfer等[3]則根據觀測結果得到了巖溶地區深埋隧道的瞬態水壓力變化規律.Meguid等[4]則利用彈塑性有限元分析了因碳酸鹽層溶解形成的孔洞對隧道襯砌結構的影響.郭佳奇[5]運用Schwarz交替法，計算了隧道與中小尺度隱伏溶腔間的巖層防突厚度，并分析了各因素對安全厚度的影響規律.劉超群等[6]運用線性回歸原理研究了影響巖墻安全厚度的因素，并給出了安全距離的3種定量計算方法.
歸結來說，當前的研究工作主要集中在防突巖墻安全厚度的計算方面，對于其穩定性的評價涉及較少，而這種情況往往是真實存在的.例如，當遭遇隱伏溶腔時，隧道與溶腔的相對位置是固定的，也就是說巖墻厚度已知[7-8]，這時如何評價現有防突巖墻的穩定性成為解決問題的關鍵.因此，針對隧道環向存在充填型隱伏溶腔的防突巖墻穩定性問題，基于極限分析原理與強度折減技術，構建防突巖墻的破壞模式，推導巖墻安全系數的計算過程，并根據計算結果分析各個參數對巖墻穩定性的影響.最后將文中方法應用至巖溶隧道工程實例中.計算方法可為今后巖溶隧道的設計與施工提供一定的參考.
1 極限分析廣義切線法與強度折減技術
1.1 極限分析上限法
上限法是極限分析原理的組成部分.其顯著的優點在于，不論研究對象的幾何形狀與荷載情況復雜與否，總可以獲得一個實用的臨界解值.因此，擬用極限分析上限原理來研究隧道周圍出現隱伏充填溶腔時的巖墻穩定性問題.上限法[9-11]的基本定義如下：若假設的機動速度場滿足位移邊界條件，則根據內能耗散與外力功率相等所確定的荷載必定大于或等于極限狀態下的實際荷載，其數學表達式為：
1.2 基于Hoek-Brown準則的廣義切線技術
適用于巖石的Hoek-Brown非線性破壞準則[12]自提出以來，受到了國內外學者的廣泛認可并在諸多工程實踐中得到運用[13-14].其表達式為：
由于非線性屈服準則所對應的強度參數不唯一，因此無法將其直接引入上限法的分析過程.為了考慮巖土材料的非線性特性，Yang等[16-18]提出了基于廣義切線技術.該技術用應力空間中屈服曲線上的外切線來代替此非線性的強度準則，由此得到可用于上限計算的轉換強度參數.切線技術示意圖如圖1所示.
從圖1可觀察到，過點M的切線方程所對應的強度均不小于同等應力條件下真實破壞曲線上的相應強度.也就是說，對于服從非線性破壞準則的巖土材料，運用外切線求得的解是真實荷載的一個上限值，這表明了廣義切線技術在上限法中的可行性.設過M點的切線方程為：
1.3 極限分析的強度折減技術
強度折減技術最早由Bishop[19]在分析邊坡穩定性問題時提出并用于邊坡穩定性分析中.他將土體原始的剪切強度參數以比例Fs折減，Fs即為強度折減系數.而當經折減后的強度參數與維持機構平衡所需的最小剪切強度相等時，折減系數即可稱之為最小安全系數或安全系數.將與切線方程對應的轉化強度參數ct，tanφt進行折減，折減后的剪切強度參數（cF， φF）為：
文中運用折減技術的目的在于將安全系數引入極限分析上限法的功率計算中，并用安全系數的大小來描述防突巖墻的穩定性.當Fs≥1.0時，說明巖墻結構處于穩定或臨界狀態；而當Fs
2 防突巖墻安全系數求解
對于文中探究的防突巖墻穩定性問題，具體研究思路如下：首先，構建合理的巖墻破壞模式，確定巖墻結構破壞瞬時的內能耗散功率與各外力功率；其次，將轉化強度參數按比例Fs折減后代入上限原理的能耗計算中，并根據虛功原理得到包含未知研究變量的目標函數；最后，采用序列二次優化迭代法（SQP）對目標函數進行優化，得到極限狀態下防突巖墻的安全系數，從而對巖墻的穩定性做出評價.
2.1 二維破壞模式的構造
對于走線固定的隧道而言，隱伏溶腔的位置和大小可以認為是隨機的，需要有所差異的計算模型予以區分.目前，根據隱伏溶腔的相對大小可將防突厚度力學模型劃分為兩大類：大跨度隱伏溶腔模型與中小跨度隱伏溶腔模型.對于大跨度情況，一般將溶腔和隧道間的巖層簡化為梁板結構進行結構受力分析.而中小跨度模型則一般看作為平面應變問題，其研究方法和手段存在一定的差異，包括突變理論[1]、數值模擬[1]、Schwarz交替原理[5]等.本文的研究對象主要是這種中小跨度的隱伏溶腔-隧道組合結構.構建圖2所示的防突巖墻二維破壞模式.
從圖2的破壞模式看出，隨著溶腔出現位置的變化，防突巖墻結構也會隨之改變.一般而言，在溶腔充填物產生的壓力，即p的作用下，隧道與溶腔之間的圍巖發生整體剪切破壞.其破壞速度為vi，方向始終指向隧道斷面的圓心，并與豎直方向呈θ角.圖2中其它字母的示意為：d表示圓形隧道斷面直徑；qcr為環向支護壓力；H是防突巖墻厚度；L為溶腔充填物壓力的作用范圍；α則表示巖墻結構所對應的圓周角，和φt一并都是需通過優化確定的未知參數.
由于采用廣義切線技術，即通過優化算法將非線性Hoek-Brown準則用一條當前應力狀態下的最合理外切線來替代.這種方法本質上是將非線性材料轉化為線性的庫倫材料.而庫倫材料具有一個重要性質，即任何塑性變形必然會伴隨體積的增加.反應到破壞模式中，就要求防突巖墻破壞瞬時的速度方向不能與間斷線（AB，A′B′）延伸方向一致，而是需要與其呈一定的角度.對于滿足關聯流動法則的庫倫材料，這個角度即為內摩擦角φt.從而，根據幾何關系可確定點O′的位置，防突巖墻的幾何形狀也隨之確定.另外值得說明的是，文中假設p均勻垂直分布在溶腔Y構表面，且將計算所需的受力面簡化為平面，如圖2中的虛線BB′所示.
2.2 能耗計算過程
為根據上限原理構建包含研究變量的目標函數，需分別確定防突巖墻破壞模式中的內能耗散功率和外力功率.巖墻結構體的內能耗散全部產生在AB與A′B′的速度間斷線上；而機構中的外力則由作用在溶腔表面的充填物壓力、防突巖墻的自重應力和隧道支護結構產生的支護壓力三部分組成.
2.2.1 長度與面積關系
根據破壞模式的幾何關系可確定所需線段的長度：
2.3 構建目標函數和優化
構建含有研究變量的目標函數，首先需將式（6）～（19）中出現的轉化強度參數ct和φt按式（5）進行折減，以將安全系數Fs引入到上限原理的能耗分析過程中；再依據虛功率原理，即外力功率與內能耗散功率相等，可確定含安全系數Fs的目標函數：
3.2.2 參數mi，GSI和D的影響
mi，GSI和D的變化范圍取值為：mi=5～40，GSI=5～100，D=0～1.0 m.計算結果見圖6.
圖6表明，巖墻安全系數隨mi，GSI的增加呈曲線變化規律，而對于D大致呈直線型.且當D較大或mi，GSI較小時，各參數對巖墻安全系數的影響強度更明顯.此外，比較圖5和圖6可發現安全系數隨mi與σc， GSI與qcr的變化規律依舊相似.
4 工程應用
分別以“宜萬鐵路”、“忠墊高速”和“恩來高速”中的9座巖溶隧道為例，計算了防突巖墻的安全系數，以驗證文中推導方法的有效性.計算中取最不利條件下的隧道參數，結果如表1所示.
由于缺少隧道研究段圍巖的Hoek-Brown相關參數，這里直接將c，φ作為轉換強度參數進行折減以引入安全系數.此外，根據隧道斷面的最大高、寬將斷面簡化為圓形計算.根據強度折減法的描述，安全系數Fs≥1.0，表明巖墻結構穩定，而Fs
5 結 論
針對隧道環向遭遇充填型隱伏溶腔時的防突巖墻穩定性問題，基于極限分析原理提出了研究思路，構建了巖墻的二維破壞模式，推導了巖墻安的計算過程.并根據計算結果分析各個參數對巖墻穩定性的影響.最后將方法應用至“宜萬鐵路”、“忠墊高速”和“恩來高速”的巖溶隧道工程實際中.主要結論如下：
1） 巖墻厚度H、溶腔充填物壓力p、隧道支護壓力qcr、圓形隧道斷面直徑d、圍巖重度γ、單軸抗壓強度σci，Hoek-Brown參數mi，GSI和D，對防突巖墻安全系數的變化及趨勢都有不同影響.其中，巖墻安全系數對γ的變化響應最不明顯.
2） mi和σc，GSI和qcr對巖墻安全系數的影響有相似的規律.
3） 計算結果與工程實例吻合良好，驗證了方法的有效性.可為今后巖溶隧道的設計與施工提供參考，對保證巖溶區隧道的安全性和降低工程造價具有一定意義.
參考文獻
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sp; 園林·綠化·環保
(184)以廣西師范大學為例談高校生態校園聲環境 李暉 王月 梁保平
(186)轉爐二次除塵門型罩煙塵捕集的數值模擬 趙丹丹 劉昌健 易勇兵
(188)蛭石凈化路面徑流污染初探 李志 周科峰
(190)城市固體廢棄物垃圾填埋場臭氣治理措施探析 孫雨清
測量
(192)傳統高程測量方法與gps高程測量的比較分析 李志超 賈雷曉 李時華
(194)基于遙感和gis的鄭州市區土地利用時空變化研究 李亞麗 秦耀辰
(196)遙感技術在城市規劃督察工作中的應用與實踐 朱清苗
質量控制
(198)談施工項目質量管理 李五紅
(200)談影響栓釘焊接質量的因素及其防止措施 段武宇
(201)大面積金鋼砂耐磨地坪面層質量控制措施 盧慶 韓良平 生貴虎
(203)談水泥混凝土路面的施工質量管理 霍敏
(205)關于加強當前工程質量監管的幾點思考 李春雨
建設監理
(206)監理人員應具備的素質 焦俊生 殷正云
水利工程
(208)長江上游lng碼頭裝卸工藝研究 董濤 張緒進
(210)水庫閘門集控系統plc及程序分析 馬運彬
建設經濟
(211)基于清單計價的工程變更價款確定研究 郭凱寅
(213)工業建設項目投資估算準確性探析 陳枝漢
(215)談公路工程項目的造價管理 畢紅艷
(216)談對橋梁工程施工成本控制的幾點看法 段永紅
(218)國有企業建筑工程造價控制 吉鵬宇
(219)建筑工程施工造價的有效控制措施 李辰軒
(221)對建筑施工項目成本控制的探討 曹文麗
招標投標
(223)障礙工程投標的原因及對策探析 劉冰
建筑業管理與政策研究
(224)基于任務導向的建筑施工技術課程教學模式研究 王曉靜 趙勇強
(226)獨立學院地籍測量學課程教學改革的探討 張紅娟 朱增峰 祝文華
(228)應用型本科人文地理與城鄉規劃課程體系構建 張守忠 李玉英 胡囡
(230)沖突對項目績效的影響及管理策略研究 闞洪生
(232)家具造型設計課程體系中創新創業人才的培養 萬輝 于伸
(234)工程項目總承包施工階段精益計劃體系探討 趙艷陽
(236)鐵路全生命周期風險管理的理論和方法 李絳峰
(238)關于高校新校區規劃和設計管理的思考 魯玲玲
(239)談如何
高建設工程項目的安全管理工作 李志
(241)大型高鐵客站站房架子隊施工管理方法探索 郭培紅
(243)京滬高鐵項目全生命周期風險管理 陳小芳
(245)關于推進“雙優”活動提高項目管理水平的思考 王宏英
(247)城市市政設施建設評審中的一些注意事項 武旭華
(248)談長大隧道施工管理 呂保良
(250)論提高監理隊伍素質應采取的措施 毛鴻煜 王奇
(251)全壽命周期的工程項目安全管理研究 林芳
(253)以土木工程專業為例談獨立學院結構力學教學 李十泉 孟瑋
計算機技術及應用
(254)工程地質圖中圖切剖面自動繪制方法的研究 雷志娟
