钢结构在民用建筑的应用.pdf

钢结构在民用建筑的应用

摘要：随着科技的不断发展，钢结构在建筑工程中的应用越来越多，特别是大型公共建

筑。文章首先分析了当前我国钢结构发展过程存在的一些问题，然后介绍了一种新型结构形

式的网架结构在公共建筑中的应用，并阐述了该结构的结构形式、特点以及施工过程中体现

出来的优点。

说明了钢结构在公共建筑工程应用的重要性和必然性。

关键词：钢结构;公共建筑;稳定性;抗震

钢结构与其它结构形式相比，具有强度高、塑性、韧性好、自重轻、结构安全性高、制作简

便、工业化程度高、密闭性好等优点。因此，在建筑工程中，钢结构得以广泛应用。在我

国，早期由于受钢产量的限制，钢结构在我国的发展受到一定的限制。近几年来，我国钢产

量迅速增加，加之钢结构技术的不断成熟，钢结构在建筑工程中的应用得到了很大的发展。

1我国钢结构发展过程中存在的问题

钢结构尽管有大量的优点，但它仍有不足，突出的几个问题有：

1.1钢结构体系稳定性研究

1）目前在网壳结构稳定性的研究中，仅以梁-柱单元为主要受力分析是否能真实反映网壳

结构的受力状态还很难说。

2）在大跨度结构设计时，只取统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联

性。

3）预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分

析预张拉结构体系的稳定性。

4）钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的

问题大部分局限于确定的结构参数，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结

构响应的显著差异。

1.2钢结构配套材料不完善

钢结构体系是一个综合的复杂的技术体系，它涉及到墙体材料、屋面材料、厨卫系统、管线

系统等一系列配套体系。这方面最突出的问题是外墙结构体系，现有传统的墙体做法很难满

足钢结构住宅的整体装配要求。

1.3钢结构防火问题

钢的物理性能决定了钢结构住宅必须考虑防火问题。钢材虽然是不燃材料，但其耐火性能很

差，随着温度的变化，其力学指标会发生很大的改变，承载力和平衡稳定性会随温度升高而

大幅度下降。

1.4钢结构的抗腐蚀问题

对于曝露于外的钢结构构件，由于涂料的使用寿命关系，5-6年的钢结构需要重新涂刷维

护，这给后期用户的使用造成了较大的麻烦，也提高了使用成本，故对钢结构配套材料的提

出了更高的要求。

1.5在技术水平和资金的问题

与欧美、日本等国外经济发达国家的钢结构技术相比较，在设计理念、新产品研究开发、钢

材品种质量、制作安装的设备及计算机应用、科学管理和专业人才培养方面都存在着较大的

差距。国内一些钢结构科研机构开发资金不足，标准及规范修订周期过长，使得一些刚刚

出台，颁布实施的新标准和规范，就已经不能适应当前钢结构建筑发展的最新需求。

2钢结构在公共建筑中的应用

2.1佛山岭南明珠体育馆简介

佛山岭南明珠体育馆是第十二届省运会的主要场馆之一，位于佛山市禅城区季华六路的北

侧，文华路西侧，大福路的东侧。整个结构由一个主馆和两个副馆组成，主馆直径为128.4

米，高度为

35.48米；副馆直径为78.4米，高度为26.45米。沿结构长轴方向长度达240米。结构优

美的圆弧外形象一颗闪闪生辉的明珠，建成后将成为佛山市又一标志性建筑。

该体育馆采用国际上最新研究成果，采用连续的穹顶结构方案，具有良好的抗震或风压能

力。此外，钢结构工程的结构形式在全国也是首创，其施工难度之大，完全不逊于北京奥运

会的“鸟巢”。独特的建筑形象，充分运用现代建筑材料和先进的技术手段来表达现代体育

建筑形象，以合理的结构形式满足建筑功能的实际需求，融技术美学和建筑美学于一身，使

之与周边环境相协调并成为佛山的亮点。

2.2葵花型拉杆穹顶钢结构特点

钢结构屋盖如图1所示，其钢结构的组成规则如下：

（1）它是由3个空间穹顶网壳组成，主体结构外围为环向层状桁架，中心部位为三层网

壳，整个结构通过外层葵花型拉杆组成空间受力体系。

（2）整个屋面采用连续的穹顶结构，与以往的穹顶结构不同的是：引进了斗拱的概念，强

调了水平环的作用，采用多级水平环叠加，有截面较小的垂直支柱和斜杆连接支撑，各级之

间不连续且偏心较大，导致力的传递途径不直接。

（3）在力学合理性方面，改变以往穹顶结构是拱的旋转体这种考虑方法，改变为水平环的

集结体。穹顶的上半部为压缩环，下部为张力环，这种环如果是足够刚度的话，即使是很小

垂直支撑杆件，也能在整体上创造出一个牢固的穹顶，为了获得平衡，配置了支持水平环的

支柱和外侧的斜杆。特别是斜杆的配置决定了这个穹顶的稳定性。

佛山岭南明珠体育馆主体结构是真正