大跨度钢结构设计原则主要包括以下几个方面:
1. 综合分析确定结构形式
结合工程实际:大跨度钢结构的设计应结合工程的平面形状、体型、跨度、支承情况、荷载大小、建筑功能等因素进行综合分析确定。
保证传力途径和稳定性:结构布置和支承形式应确保结构具有合理的传力途径和整体稳定性。对于平面结构,应设置平面外的支撑体系以增强其稳定性。
2. 建立合理计算模型进行协同分析
考虑相互作用:根据大跨度钢结构的结构和节点形式、构件类型、荷载特点,并考虑上部大跨度钢结构与下部支承结构的相互影响,建立合理的计算模型。
协同分析:进行协同分析以全面评估结构的性能,确保设计的准确性和可靠性。
3. 满足承载力和刚度要求
承载力和刚度:大跨度空间钢结构在各种荷载工况下应满足承载力和刚度要求,以确保结构的安全性和稳定性。
预应力分析:对于预应力大跨度钢结构,应进行结构张拉形态分析,确定索或拉杆的预应力分布,并保证在各种工况下索力大于零,以避免结构松弛或破坏。
4. 重视稳定性分析
非线性稳定分析:对以受压为主的拱形结构、单层网壳以及跨度较大的双层网壳等关键结构进行非线性稳定分析,以评估其在不同工况下的稳定性表现。
5. 考虑地震作用效应和舒适度要求
地震作用:地震区的大跨度钢结构应按抗震规范考虑水平及竖向地震作用效应,以确保结构在地震作用下的安全性和稳定性。
舒适度要求:对于大跨度钢结构楼盖等使用功能要求较高的结构,应按使用功能满足相应的舒适度要求。
6. 施工过程分析
施工过程分析:对于施工过程复杂的大跨度钢结构或复杂的预应力大跨钢结构,应进行施工过程分析以模拟实际施工过程中的受力情况和变形情况,确保施工过程中的安全性和稳定性。
7. 杆件截面尺寸要求
最小尺寸确定:杆件截面的最小尺寸应根据结构的重要性、跨度、网格大小等因素按计算确定。普通型钢不宜小于L50×3,钢管不宜小于φ48×3。对于大、中跨度的结构,钢管不宜小于φ60×3.5,以确保杆件的承载能力和稳定性。
8. 支座和节点形式与计算模型吻合
吻合性要求:大跨度钢结构的支座和节点形式应与计算模型吻合,以确保计算结果的准确性和可靠性。同时,这也有助于减少施工过程中的误差和不确定性因素。
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