大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)催生技術(shù)創(chuàng)新
        
                                  
                    
        作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    					
        
					時(shí)間：2010-09-13 15:26:18					[收藏]
        
               
        
                
        隨著建筑理念的不斷更新，許多新型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等，用作體育館、展覽館、候車(chē)廳、飛機(jī)庫(kù)、車(chē)間等的屋蓋結(jié)構(gòu)。建...				
            關(guān)鍵詞：技術(shù)創(chuàng)新 空間   結(jié)構(gòu)				
        

               
        
               
          
				    隨著建筑理念的不斷更新，許多新型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)主要有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等，用作體育館、展覽館、候車(chē)廳、飛機(jī)庫(kù)、車(chē)間等的屋蓋結(jié)構(gòu)。建筑的美學(xué)要求和功能多樣化引發(fā)了施工技術(shù)的變革。這種變革催生了新的施工技術(shù)。鋼構(gòu)件的制造技術(shù)、曲線滑移、非對(duì)稱(chēng)整體提升等施工技術(shù)，使建筑業(yè)超越傳統(tǒng)、向更高水平邁進(jìn)。
          

          
    大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜
          

          
    現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)已不局限于采用傳統(tǒng)的單一結(jié)構(gòu)形式，新的結(jié)構(gòu)形式和各種組合結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)。結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越復(fù)雜。“鳥(niǎo)巢”采用復(fù)雜扭曲空間桁架結(jié)構(gòu),“水立方”采用了基于泡沫理論的多面體空間剛架結(jié)構(gòu)，奧運(yùn)會(huì)羽毛球館則采用世界跨度最大的弦支穹頂結(jié)構(gòu)，廣州國(guó)際會(huì)展中心采用了張弦桁架結(jié)構(gòu)。
          

          
    像“鳥(niǎo)巢”、“水立方”這樣的大跨度空間建筑，建造難度非常大，因?yàn)樗侨S形體、空間受力的結(jié)構(gòu)體系。“鳥(niǎo)巢”是雙曲面馬鞍型，最高點(diǎn)68.5米，最低點(diǎn)40.1米，平面呈橢圓形，長(zhǎng)軸332.3米，短軸297.3米。它是由復(fù)雜的箱型扭曲構(gòu)件組成的主桁架和大量次結(jié)構(gòu)在空間上縱橫交織而成，用了4.2萬(wàn)噸鋼，通過(guò)300公里長(zhǎng)焊縫連接。“水立方”結(jié)構(gòu)形式是基于泡沫理論，從14面體和12面體組合切割而成的多面體鋼架結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)177米，高度30米，屋蓋厚度7.2米，墻體厚度3.5米和5.9米，整個(gè)結(jié)構(gòu)由29979根構(gòu)件和9309個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，用鋼量約7000噸，通過(guò)100公里長(zhǎng)焊縫連接起來(lái)。
          

          
    施工過(guò)程體現(xiàn)“時(shí)空”變化
          

          
    對(duì)一個(gè)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)而言，往往有多種可供選擇的施工方法，每一種施工方法都有其自身的特點(diǎn)和不同的適用范圍，施工方法選擇的合理與否將直接影響到工程質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
          

          
    近年來(lái)，通過(guò)大量工程實(shí)踐和磨煉，我國(guó)大跨度空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)有了巨大進(jìn)步。“折疊展開(kāi)”施工技術(shù)是一項(xiàng)充分體現(xiàn)大跨度空間結(jié)構(gòu)建造過(guò)程“時(shí)空”變化的建造方法。它是把大型結(jié)構(gòu)變成一種可以運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，首先在接近地面位置上“折疊”組裝，然后提升并逐漸展開(kāi)，施工中外形不斷地發(fā)生改變，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的形狀。這種方法類(lèi)似人們使用的折疊傘打開(kāi)的過(guò)程。“累積滑移”施工技術(shù)在許多大型工程中得到應(yīng)用，雙向張弦梁結(jié)構(gòu)的國(guó)家體育館就采用了“帶索累積滑移、雙向預(yù)應(yīng)力對(duì)稱(chēng)張拉”的技術(shù)方案。120米跨度雙向魚(yú)腹式空間鋼桁架的五棵松體育館也采用了高空累積滑移技術(shù)。“水立方”則采取以組合為輔、散裝為主的安裝方法，構(gòu)件與空心球組合成形如一根“棒棒糖”，再以空心球?yàn)橹行?，將與該球相連的下部桿件吊裝到位，形成“多桿頂球”的狀態(tài)，焊接組成一個(gè)個(gè)多面體，這些多面體則是外面“充氣枕”膜的支撐骨架。“鳥(niǎo)巢”的構(gòu)件大且重，桁架柱采用“臥拼法”，主桁架采用“平拼法”，大噸位單元的吊裝和“翻身”、扭曲構(gòu)件高空精確對(duì)接和焊接均是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。大跨度空間結(jié)構(gòu)安裝中具有很強(qiáng)的空間性、關(guān)聯(lián)性，任何一個(gè)構(gòu)件安裝位置的不準(zhǔn)確，將導(dǎo)致其他構(gòu)件難以安裝。
          

          
    信息化技術(shù)需要?jiǎng)?chuàng)新
          

          
    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)和先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用，空間鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品需要信息技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、管理技術(shù)的綜合應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率和實(shí)現(xiàn)定制化目標(biāo)，從而提高空間鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和管理水平。鋼結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計(jì)與CAM制造技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)范疇，包括整體三維實(shí)體建模，桿件和板材的優(yōu)化下料，鋼管相貫節(jié)點(diǎn)和各類(lèi)異型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、分析、制造等。
          

          
    工程的不斷大型化，使結(jié)構(gòu)施工階段的安全問(wèn)題日益突出。有些工程在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的受力狀況完全不同于使用階段，甚至有些工程的結(jié)構(gòu)最不利受力階段出現(xiàn)在施工期間。鋼結(jié)構(gòu)施工安裝仿真技術(shù)主要包括五個(gè)方面：大型構(gòu)件的吊裝過(guò)程仿真；施工過(guò)程各階段各工況仿真模擬；結(jié)構(gòu)安裝的預(yù)變形技術(shù)，包括構(gòu)件的起拱與預(yù)變位；最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安裝完成后的正確幾何位置；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)拼裝模擬；卸載過(guò)程模擬。通過(guò)仿真計(jì)算分析，能預(yù)先充分發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)和重點(diǎn)控制部位，能直觀實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)整個(gè)施工過(guò)程的控制并最終實(shí)現(xiàn)正確的形狀尺寸。
          

          
    隨著工程實(shí)踐的大量增加，我們的科技人員必將進(jìn)一步研制開(kāi)發(fā)出適應(yīng)我國(guó)大跨空間鋼結(jié)構(gòu)需要的新體系、新技術(shù)、新材料，更充分地體現(xiàn)大跨度空間結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性與合理性，促使我國(guó)大跨空間鋼結(jié)構(gòu)積極、健康發(fā)展。

              
          				
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