近30年來,各種類型的大跨度空間鋼結構在美、日、歐、澳等發(fā)達國家發(fā)展很快,其跨度和規(guī)模越來越大,新材料和新技術的應用越來越廣泛,結構形式越來越豐富。許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當?shù)氐南笳餍曰驑酥拘匀宋木坝^。如2000年的悉尼奧運會場館、2002年韓日世界杯場館、2004年雅典奧運會場館和2006年德國世界杯場館等都給人留下深刻印象。
我國大跨度空間鋼結構原來基礎較薄弱,隨著國家經濟實力的增強和社會發(fā)展的需要,近10余年來也取得迅猛發(fā)展。特別是2008奧運場館建設為我國大跨空間鋼結構的發(fā)展提供了巨大機遇,給我國建筑結構技術提供了一個展現(xiàn)機會,涌現(xiàn)出大量結構新穎、技術先進的建筑。同時也給施工單位帶來巨大機遇和挑戰(zhàn)。
隨著國家游泳中心“水立方”、奧運會主體育場“鳥巢”等體育場館主體結構的相繼完工,其所展現(xiàn)出來的磅礴氣勢令人折服,充分顯示了中國人的聰明才智?v觀這些現(xiàn)代大跨度空間鋼結構的設計和施工,具有以下幾個主要特點。
結構形式日益多樣化和復雜化現(xiàn)代大跨度空間鋼結構已不局限于采用傳統(tǒng)的單一結構形式,新的結構形式和各種組合結構形式不斷涌現(xiàn)。“水立方”采用了基于泡沫理論的多面體空間剛架結構:“鳥巢”采用復雜扭曲空間桁架結構;奧運會羽毛球館則采用世界跨度最大的弦支穹頂結構;廣州國際會展中心采用了張弦桁架結構。
鋼板厚度越來越厚由于建筑功能的需要,現(xiàn)代空間鋼結構跨度越來越大,短向跨度超百米已屢見不鮮,如“鳥巢”跨度296米,“水立方”跨度177米,廣州國際會展中心跨度126.6米,南京奧體中心體育場跨度360米。以致國家超限專家審查委員會專門編制了大跨結構超限審查的規(guī)定。這些大跨度空間鋼結構采用了大量高強度級別鋼材如Q390C、Q420C、Q460E等高強度厚鋼板,板厚甚至超過100毫米。
現(xiàn)代預應力技術的大量應用預應力作為一項新技術,得到充分應用,涌現(xiàn)了索穹頂、張拉整體結構和索膜結構等新型結構形式。奧運會羽毛球館(北京工業(yè)大學體育館)采用了世界跨度最大的弦支穹頂結構;國家體育館采用了世界跨度最大的雙向張弦梁結構。
結構復雜、設計難度越來越大現(xiàn)代空間鋼結構大多采用仿生態(tài)建筑,為了滿足建筑造型,采用了各種各樣的節(jié)點形式,如鑄鋼節(jié)點、鍛鋼節(jié)點、球鉸節(jié)點等。構件數(shù)量和截面類型越來越多,深化設計難度越來越大。一般而言,這類大型工程都由幾萬個構件,甚至逾10萬個構件組成,并且這些構件的截面形式尺寸和長度均不相同,這樣給施工單位放樣帶來極大困難,對于有些彎扭構件,還需進行專門試驗和研究才能完成。
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