2017年結(jié)構(gòu)師基礎(chǔ)知識(shí)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)

　　【摘要】環(huán)球網(wǎng)校提醒：2017年結(jié)構(gòu)師考試已進(jìn)入備考階段。根據(jù)學(xué)員對(duì)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的反饋，同時(shí)為進(jìn)一步加深大家對(duì)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的了解，環(huán)球網(wǎng)校老師為大家整理了“2017年結(jié)構(gòu)師基礎(chǔ)知識(shí)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)”，希望對(duì)大家有所幫助。

　　近30年來(lái)，各種類(lèi)型的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)在美、日、歐、澳等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快，其跨度和規(guī)模越來(lái)越大，新材料和新技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越豐富。許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當(dāng)?shù)氐南笳餍曰驑?biāo)志性人文景觀。如2000年的悉尼奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館、2002年韓日世界杯場(chǎng)館、2004年雅典奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館和2006年德國(guó)世界杯場(chǎng)館等都給人留下深刻印象。

　　我國(guó)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)原來(lái)基礎(chǔ)較薄弱，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)和社會(huì)發(fā)展的需要，近10余年來(lái)也取得迅猛發(fā)展。特別是2008奧運(yùn)場(chǎng)館建設(shè)為我國(guó)大跨空間鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了巨大機(jī)遇，給我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)提供了一個(gè)展現(xiàn)機(jī)會(huì)，涌現(xiàn)出大量結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)先進(jìn)的建筑。同時(shí)也給施工單位帶來(lái)巨大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

　　隨著國(guó)家游泳中心“水立方”、奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”等體育場(chǎng)館主體結(jié)構(gòu)的相繼完工，其所展現(xiàn)出來(lái)的磅礴氣勢(shì)令人折服，充分顯示了中國(guó)人的聰明才智。縱觀這些現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)。

　　結(jié)構(gòu)形式日益多樣化和復(fù)雜化現(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)。“水立方”采用了基于泡沫理論的多面體空間剛架結(jié)構(gòu)：“鳥(niǎo)巢”采用復(fù)雜扭曲空間桁架結(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)。

　　鋼板厚度越來(lái)越厚由于建筑功能的需要，現(xiàn)代空間鋼結(jié)構(gòu)跨度越來(lái)越大，短向跨度超百米已屢見(jiàn)不鮮，如“鳥(niǎo)巢”跨度296米，“水立方”跨度177米，廣州國(guó)際會(huì)展中心跨度126.6米，南京奧體中心體育場(chǎng)跨度360米。以致國(guó)家超限老師審查委員會(huì)專(zhuān)門(mén)編制了大跨結(jié)構(gòu)超限審查的規(guī)定。這些大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)采用了大量高強(qiáng)度級(jí)別鋼材如Q390C、Q420C、Q460E等高強(qiáng)度厚鋼板，板厚甚至超過(guò)100毫米。

　　現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的大量應(yīng)用預(yù)應(yīng)力作為一項(xiàng)新技術(shù)，得到充分應(yīng)用，涌現(xiàn)了索穹頂、張拉整體結(jié)構(gòu)和索膜結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)形式。奧運(yùn)會(huì)羽毛球館(北京工業(yè)大學(xué)體育館)采用了世界跨度最大的弦支穹頂結(jié)構(gòu);國(guó)家體育館采用了世界跨度最大的雙向張弦梁結(jié)構(gòu)。

　　結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度越來(lái)越大現(xiàn)代空間鋼結(jié)構(gòu)大多采用仿生態(tài)建筑，為了滿(mǎn)足建筑造型，采用了各種各樣的節(jié)點(diǎn)形式，如鑄鋼節(jié)點(diǎn)、鍛鋼節(jié)點(diǎn)、球鉸節(jié)點(diǎn)等。構(gòu)件數(shù)量和截面類(lèi)型越來(lái)越多，深化設(shè)計(jì)難度越來(lái)越大。一般而言，這類(lèi)大型工程都由幾萬(wàn)個(gè)構(gòu)件，甚至逾10萬(wàn)個(gè)構(gòu)件組成，并且這些構(gòu)件的截面形式尺寸和長(zhǎng)度均不相同，這樣給施工單位放樣帶來(lái)極大困難，對(duì)于有些彎扭構(gòu)件，還需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)和研究才能完成。

　　構(gòu)件加工難度大，加工精度要求高這類(lèi)工程都屬于國(guó)家重點(diǎn)工程，工程質(zhì)量要求相當(dāng)高。只有提高構(gòu)件加工精度，才能滿(mǎn)足質(zhì)量要求。并且大量焊縫要求一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)，給施工帶來(lái)極大難度?，F(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，施工技術(shù)難度高。為保證施工精度，這些工程都需要進(jìn)行預(yù)拼裝，并且現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量特別大。由于結(jié)構(gòu)新、跨度大，為了保證經(jīng)濟(jì)、安全，都必須采用先進(jìn)的施工技術(shù)才能順利完成。

　　大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題大型空間鋼結(jié)構(gòu)建造過(guò)程中施工技術(shù)至關(guān)重要，合理的施工方案和科學(xué)的施工過(guò)程分析才能保證結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)。目前一些大型空間鋼結(jié)構(gòu)的施工，已突破傳統(tǒng)意義上的施工方法，而是向多學(xué)科、綜合化、高科技領(lǐng)域邁進(jìn)，給傳統(tǒng)施工技術(shù)帶來(lái)前所未有的難度和挑戰(zhàn)，需要科研、設(shè)計(jì)、施工單位共同研究、開(kāi)發(fā)，創(chuàng)造出新的更加科學(xué)的施工技術(shù)，來(lái)滿(mǎn)足不斷發(fā)展的需要。研究、開(kāi)發(fā)、創(chuàng)造科學(xué)的施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)著重考慮以下方面問(wèn)題。

　　CAD設(shè)計(jì)與CAM制造技術(shù)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)屬于鋼結(jié)構(gòu)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。

　　安裝施工仿真技術(shù)隨著工程的不斷大型化，結(jié)構(gòu)施工階段的安全問(wèn)題日益突出。實(shí)際上，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：a.大型構(gòu)件的吊裝過(guò)程仿真;b.施工過(guò)程各階段各工況仿真模擬;c.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;d.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的預(yù)拼裝模擬;e.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。

　　安裝方法的合理選用所謂選用合理的安裝方法，就是在安全、經(jīng)濟(jì)、適用三方面找到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)。傳統(tǒng)空間鋼結(jié)構(gòu)的施工方法一般有：高空散裝法、分條或分塊安裝法、高空滑移法、整體吊裝法、整體提升法、整體頂升法等?，F(xiàn)代空間鋼結(jié)構(gòu)跨度大、體型復(fù)雜，無(wú)固定的安裝模式，并且使用大量新材料、新技術(shù)，若不對(duì)這些單一傳統(tǒng)安裝方法進(jìn)行革新或創(chuàng)造，就不能順利完成任務(wù)，有時(shí)甚至很難完成任務(wù)。通過(guò)大量的工程實(shí)踐，涌現(xiàn)出許多具有創(chuàng)新性的施工技術(shù)，如高空曲線(xiàn)滑移技術(shù)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)折疊展開(kāi)式整體提升技術(shù)、滑架法施工技術(shù)等?，F(xiàn)代空間鋼結(jié)構(gòu)的安裝方法往往是幾種基本方法的巧妙組合或者再創(chuàng)造。同時(shí)由于機(jī)械設(shè)備、計(jì)算理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，為鋼結(jié)構(gòu)安裝方法的創(chuàng)新提供了有力支持。

　　環(huán)球網(wǎng)校友情提示:環(huán)球網(wǎng)校結(jié)構(gòu)工程師考試頻道為大家整理結(jié)構(gòu)工程師考試論壇，隨時(shí)與廣大考生朋友們一起交流。

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　　注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考試安排，具體安排參考2014年如下：

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