徐桑

摘 要：建筑行业发展过程中，相应施工技术水平，建筑形成朝着复杂化与多样化方向发展，传统建筑结构不能满足公共建筑需求，且大跨度空间结构已经成为主流。相比于一般建筑结构，大跨度空间结构的施工难度比较大，且技术共有复杂，存在较多危险因素。为了全面提升空间结构的安全性与稳定性，维护建筑施工质量，必须注重研究大跨度空间结构设计，注重施工控制与管理。此次研究主要是探讨分析建筑大跨度空间结构设计关键点。

关键词：建筑大跨度空间;结构设计;关键点

大跨度空间结构设计与建设水平，能够对建筑整体水平进行衡量。大跨度空间结的受力体系合理，因此被广泛应用于大型建筑与公共建筑中。随着科技与生产力水平的发展，建筑行业开始应用计算机技术，并且出现大量新型材料与高强度材料，在一定程度上促进大跨度空间结构的发展。

1、常见大跨度空间结构的特点

1.1网架结构

网架结构是若干杆件根据标准网格格式，采用节点连结方式形成空间结构。网架结构形式如下：按照结构组成划分为双层与三层;按照支承划分为周边、两边、三边及混合支承;按照网格组成划分为平面桁架体系与空间桁架体系。网架结构的优势如下：第一，建筑高度小，可以充分应用建筑空间，经济效益高;第二，网格结构具备整体性，刚度大，且抗震性能良好;第三，网格尺寸比较小，可以通过小规格杆件截面，有利于轻型屋面的应用。第四，轻型化制造，网格可以制作为不同标准尺寸，在工厂生产节点与零件。采用螺栓连接组合单位，便于安装和拆卸，具备较高灵活性。第五，网架杆件与节点单一性，结构设计所需图纸比较少。尽管网架结构存在多种优势，然而在具体应用期间也具有不足和缺陷：节点区域需要使用大量钢材，加工费用与制作费用比较高。

1.2预应力空心楼板结构

该结构体系属于新型大跨度结构，结合预应力技术与空心楼板优势，在跨度允许范围内可以减轻楼板重量，减少钢材与混凝土用量，提升结构整体性，经济效益与社会效益良好，且使用功能显著。应力空心楼板的应用优势比较多，具体如下：第一，用途广泛，多应用于市政工程、公路桥梁与建筑工程中;第二，跨度大，使用空間比较充足。第三，可以应用无梁结构，加大楼层净高，减少结构自重。第四，中空楼板的隔音效果、隔热效果显著。第五，应用无梁结构，可以降低模板施工难度，加快建设进度。然而此种结构也存在缺陷与不足，比如结构联合多种材料和技术，会加大施工难度，且质量要求高，技术人员必须接受专业化培训。此外，预应力空心楼板的适用范围有限，工程结构适用跨度为双向14-27m，单向12-19m。

1.3桁架结构

桁架是由杆件焊接、铆接和插销连接形成的钢结构，是由直杆组成的空间结构。在荷载作用影响下，桁架杆件会受到轴向拉力影响，提升材料强度，且材料使用量比较少，有助于减少结构自重，加大刚度。按照桁架外形，可以将其划分为三角形、拆弦形与平行弦形。按照几何组成方式，可以将其划分为简单式、复杂式和联合式。按照水平推力，可以将桁架划分为推力式与无推力式。桁架结构的应用优势如下：第一，桁架结构造型简单，且主次分明，跨度较大;第二，主拱桁架在工程现场开展下料、切口与预拼装处理，无需在施工现场焊接。然而在应用桁架结构时也存在缺陷，由于钢桁架弦杆构件下料切割与弯弧成型，因此在加工制造期间需要应用大量现金设备，以此满足工程建设要求与精度要求。此外，桁架结构的自重比较大，整体工程造价高。

2、建筑大跨度空间结构设计关键点

2.1预应力结构设计要点

预应力混凝土结构发展历经“简支-连续、构件-整体、静向-超静定”环节，在预应力作用下，静定与超静定的区别如下：预应力结构可以对超静定结构产生次应力，所以在预应力结构设计期间，必须科学分析和应用次应力。在预应力作用下，结构会出现变形问题。当属于静定结构时，变形不会受到约束，此时结构不会产生支撑反力，也不会出现次弯矩。然而若为超静定结构，变形会受到支撑约束，此时在预应力作用下，结构就会产生附加支撑反力，该反力在结构内的弯矩为次弯矩，进一步产生次应力。通过应用次应力，可以发挥出预应力结构的作用与功能。

2.2网架结构的设计要点

在大跨度空间结构中，网架结构具备较高刚度，且整体性良好，属于超静定结构。如果支座产生不均匀沉降，刚度会严重影响整体结构的内力，所以必须优化设计支座，以此确保网架结构设计的有效性。建立工程模型开展数值分析，以此降低上弦跨中杆件内力，此时支座位置的杆件内力产生明显变化，下弦内力不会产生明显变化。网架结构与下部钢筋混凝土结构的整体计算模型，和单独模型内力存在显著差异，当支座刚度越强时，差异值就越大，反之则越小。下部支承网架混凝土结构刚度会直接影响网架内力，当地震工况下所受的影响较大，则正常状态下的荷载影响比较小。当支承结构刚度比较大时，则整体模型内力和单一模型制作内力比较接近。网架中的部分支座失效，不会影响网架内力，只是失效制作位置杆件会产生较大影响，然而杆件应力不会大于构件的极限强度。内力与重力分布良好，可以体现出网架高次超静定结构的优势。

2.3桁架结构的设计要点

在工程设计期间，桁架结构的设计要求如下：第一，具备充足强度，结构不能出现塑性变形和断裂问题。第二，具备充足刚度，不能产生大的弹性变形;第三，具备充足稳定性，严禁出现失稳问题;第四，具备良好抗震性能。对于一般桁架结构，单一每榀桁架均具备较高的强度、承载力与刚度，然而每榀桁架的关联性比较小，此时必须按照构造对设计内容进行优化，避免影响平面外稳定性，影响整体结构的稳定性。所以在设计期间必须控制平面外稳定性。

2.4结构防震缝设计

在大跨度空间结构设计中，必须考虑到防震缝问题，以此提升建筑抗震性能。在设置大跨度空间结构防震缝宽度时，必须将下部支撑结构作为框架，考虑由此形成的抗震墙，防震缝宽度约为150mm。在具体设计期间，宽度要求无法满足结构防震要求，因此必须将结构控制在防震要求范围内，将两侧结构的极限相对位移作为参考，合理确定防震缝宽度。当建筑结构呈规则形态时，可以将最大相对位移值×放大系数，将乘积结果作为最小防震缝宽度。

2.5空间结构布设

结构布置会对大跨度空间结构应力造成影响，为了确保设计方案的优质性，必须合理设置空间结构，确保质量与刚度均衡分布，以此维护结构稳定性。在上下结构设计期间，明确结构传力路径，并且选择适宜的空间传力体系，确保建筑结构可以呈现对称分布状态。

3、结束语

综上所述，由于现代建筑的需求度不断提升，开始出现大量以大跨度空间结构为基础的建筑形式，可以不断提升建筑施工水平，实现建筑行业的长久稳定发展。此次研究主要是分析大跨度空间结构的设计问题，可以为建筑设计与施工提供科学的理论依据与实践检验，可以为同类工程设计提供参考价值。

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