基于性能的大跨度钢结构设计研究

基于性能的大跨度钢结构设计研究

杨林 张震平 欧子琦

中国建筑第八工程局南方公司 广东省深圳市 518000

摘要：现今我国建筑工程行业迅速发展，各种建设项目的施工技术以及材料结构的性能设计研究工作极为重要，会直接影响整体工程建设质量和我国社会经济水平的稳定发展。在施工建设中大跨度钢结构是较为常用的施工技术，也是结构设计中极为重要的环节，钢结构设计的稳定性和安全性都会对整体建设质量产生直接的影响。对此，笔者将基于性能的大跨度钢结构设计进行研究，针对钢结构开展探索和沟通，进而为设计人员提供更为稳定的设计方案，确保推动我国建筑工程行业的进步和发展。

关键词：大跨度钢结构，设计研究，性能

引言：

大跨度的钢结构与其他钢结构的设计理念和方法一致，在设计的过程中要充分考虑其节点、构件等等，但在实际设计中唯一存在的区别就是大跨度钢结构会被几何以及非线性所影响。对此，在大跨度钢结构设计研究的过程中，设计人员要更为充分的了解其性能，进而根据其性能进行合理的设计，确保大跨度钢结构设计的稳定性，也能够保障整体建设的安全与质量。

1大跨度钢结构的几点特性

1.1运用预应力技术

在现代建筑工程设计中，预应力技术现今已经被广泛应用，其主要在索膜、索穹顶等新型结构中更为广泛的应用，预应力技术在应用的过程中，其结构会承受相应的重量，也要对其施加一个荷载力，进而成为预应力，构件的刚性得以提高，建筑也能够更为稳定。

1.2对材料的质量要求严格

现今人们的生活质量逐年提升，人们对建筑工程的质量和性能要求更高，在建设设计中为了将建筑工程的性能充分发挥，大跨度钢结构已经广泛的应用其中。例如鸟巢和水立方的建设跨度就属于大跨度的钢结构，在大跨度钢结构的施工建设中对材料的质量要求要更为严格，要施工高强度的钢材才能够保障其整体的施工建设质量。

1.3构件的数量大，为施工和设计带来了困难

大跨度钢结构的整体工程量较大，其构件的数量也都是以万为单位计算，最多的可以达到几十万，在其设计的过程中构件数量较大，进而在设计中、施工中都会有一定的难度和问题，对此工程建设的整体质量也被充分重视。

2基于性能的大跨度建设钢结构设计

2.1性能的设计

在大跨度钢结构的设计过程中，设计方向主要是以性能钢结构为主开展设计，基于性能的钢结构设计主要是利用工程设计法开展，其主要先设定一致的目标进行设计，在其方法的应用过程中，对于不同的结构承载的荷载量要先进行预测，确保根据预测的结果对大跨度钢结构建设性能进行评估，从而有效的判断钢结构的结构与其建设整体性能。

2.2以结构延性为基础的设计理念

在钢结构施工建设中，通常会从某个界面开始直至其结构达到最大的荷载的施工范围，荷载没有下降就是一种变形能力的延伸，如若一个构件的延伸性能较好，在后期的使用中就会拥有很强的变形能力，如若构件在使用中超出其最大的承受值范围，也可以吸取其能量，也能够在其崩溃之前起到延性的破坏。对此，大跨度钢结构设计的过程中，设计人员要注重结构的延性，以结构延性为基础的设计理念主要可以从以下几点考虑。

其一，设计钢结构延伸性能的过程中，设计人员要充分考虑其破坏荷载、变形、屈服变形等等，结构相应的施工阶段其最为明显的表现荷载就是破坏和在你，钢结构设计的过程中，设计人员也要注重其承载值，能够合理的应对破坏荷载，进而也能够合理的应对构件变形。第二，钢结构延伸性能设计的过程中，其最为主要的设计内容就是非线性材料的选择，其材料的选择会直接关乎到荷载、应变以及全过程的曲线的变化，曲线在钢结构的破坏荷载、屈服荷载等变形的各项指数，确保能够对其安全性指标进行合理的控制。

2.3材料和几何非线性的计算

大跨度钢结构的设计质量和设计效率都逐年提高，新技术也被广泛的采用到设计中，材料的强度和质量、性能的选择都能够逐渐提升，钢结构跨度现今也被广泛的使用在工程建设中，其建筑物的结构整体重量也逐渐在减轻，钢结构也达到了其荷载的最大数值，也可以产生一些变形，进而体现非线性性质。对此，在设计的过程中要充分对钢结构的承载能力进行计算，也要合理的考虑材料的几何非线性计算，其计算结构也多数能够达到其最大的承载力。

3钢构件性能设计

3.1钢结构的承载性能

现今我国的钢结构的承载性能的稳定性也通过了多种计算和实验得到了指导性构造设计方案，其构件承受压力的能力以及稳定系数都得以提高，进而其结构的安全性也能够得到提高。通过其经验得出的结论，也配有一套完整的计算公式，设计人员在钢结构的承载性能设计的过程中要充分利用其公式进行计算，确保其承载性能。

3.2钢结构变形性能

我国针对钢结构变形性能有明确的规定，其规定内容主要有以下几点需要重点注意。其一，要想保证构件使用的质量和美观程度，在构件设计的过程中就要充分将构件的结构以及变形限制充分考虑其中，通常情况下构件的变形数值有一定的容许范围，但其范围数值的变化也有明确的规定，如若在特殊的情况或者实践经验的背景下就需要结合实际情况进行分析，确保在不影响构件性能正常发挥的前提下对其容许范围进行合理的调整。其二，构件的结构以及变形计算的过程中，铆钉孔所导致的面积变化可以忽略不计。其三，要想保证构件的美观性和实用性，在设计的过程中可以将横向受力的构件提高，并根据实际情况具体确定提高范围，通常情况下其数值可以等于标准数值一半的标准之和，也规定了活载的变形限制。在实际设计和工程实际建设施工中也会遇到很多问题，例如结构的拱起在之前的系列设计加载中就有，对此，荷载的结构变形以及预起拱没有达到降低的作用，其建筑结构的稳定性和安全性都与其荷载由直接的关联。

4有关钢结构的体系性能设计

钢结构体系性能设计的过程中，设计人员要保证设计的独特、新奇，也要具备观赏性和美观性。在设计的过程中确保其内容都能够满足之后还要保证设计结构的安全性，安全性是最为重要的设计性能，也是设计中必须要满足的内容。对此，笔者也要针对其设计内容对钢结构的稳定性以及承载值、变形性能等。

4.1稳定承载力设计标准

其一，大跨度的钢结构体系主要是因为严重的变形而影响其稳定性和安全性，对此，在稳定承载力的设计过程中基础的荷载是设计的保障，进而要避免破坏荷载、屈服荷载的变化，也要在设计中保障其性能等参数，进而保障承载力的稳定，也能够保证整体建设的安全与稳定。其二，破坏荷载系统、屈服荷载等产生严重变形时，荷载系数要进行综合的评估与分析，稳定荷载系统也要控制在其数值中的最小。

4.2变形能力

经过大量的设计方案以及设计结构进行分析，大跨度钢结构的体系变形能力的控制方法和设计方法主要可以分为以下两点。其一，计算分析的过程重要基于弹性，并按照规定的设计结构体系的最大变形程度进行计算。其二，钢结构的分析也应该基于非线性的荷载进行计算，从而得到稳定的变形指数和变形数值等参数。

5钢节点性能设计研究

钢结构的安全设计过程中主要以钢结构的节点设计为保障，钢节点是施工建设中经常发生安全事故以及建设质量的环节，为了保障钢节点的安全性，就要有合理的钢结构设计计算公式和方案，确保保证其钢节点性能设计的合理性和安全性。对此，设计人员要重视钢节点性能的设计，并将其计算公式和方案应用其设计环节中，以保证设计的安全性和整体建设的稳定性。

结束语：

综上所述，现今我国社会科技水平不断发展，人们对社会的稳定和各个方面都有极高的要求，对此，建筑工程设计的过程中其设计理念和设计方案也需要不断创新和进步。大跨度钢结构是较为常用的建筑设计方案，在设计的过程中要保证其设计的合理性，并严谨的进行设计计算，确保其设计的安全性，进而保证整体工程建设的稳定性。

参考文献：

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[2] 魏家圣.基于性能的大跨度钢结构设计研究[J].四川水泥,2014,(12):300-301.

[3] 仇晴.基于性能的大跨度钢结构设计研究[J].居舍,2018,000 (007):25-27.