《跨度》

橫向跨越30米以上空間的各類結(jié)構(gòu)形式的建筑。大跨度結(jié)構(gòu)多用于工業(yè)建筑中的大跨度廠房、飛機(jī)裝配車間和大型倉(cāng)庫(kù)等。大跨空間結(jié)構(gòu)是一個(gè)國(guó)家建筑科技水平的重要標(biāo)志之一。

世界上許多先進(jìn)國(guó)家著名城市的標(biāo)志性建筑，以及很多優(yōu)秀旅游景區(qū)的建筑始終與大跨度空間結(jié)構(gòu)密不可分，歷屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)、世界各國(guó)的各種經(jīng)濟(jì)貿(mào)易會(huì)、世界博覽會(huì)也無(wú)不成為各國(guó)最先進(jìn)的大跨度空間結(jié)構(gòu)競(jìng)相亮相的舞臺(tái)。

日本是現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)發(fā)展很快的國(guó)家，2001年1 0 月在日本名古屋舉行的IASS 2001 國(guó)際空間結(jié)構(gòu)大會(huì)。大會(huì)展現(xiàn)了現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)無(wú)不充分體現(xiàn)了宏偉、美觀、富有藝術(shù)想象力，無(wú)論哪一個(gè)空間結(jié)構(gòu)都充分體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，體現(xiàn)應(yīng)用了優(yōu)質(zhì)、高強(qiáng)、最新的建筑材料，體現(xiàn)了空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的進(jìn)步，也體現(xiàn)了每一個(gè)現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)均建立在合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念、合理的結(jié)構(gòu)布置的基礎(chǔ)之上。

跨度東京穹頂

施工：Takenaka 集團(tuán)

⒈工程概況：

東京穹頂又稱“大蛋”，是日本第一個(gè)充氣穹頂?shù)捏w育場(chǎng)，是全天候多用途的體育館。當(dāng)用于扇形壘球場(chǎng)使用可容納50 000座，當(dāng)用于其它體育項(xiàng)目時(shí)可容納56 000座。穹頂跨度超過(guò)200m，室內(nèi)空間124萬(wàn)立方米，穹頂全年處于充氣狀態(tài)，充氣系統(tǒng)保證日常室內(nèi)空氣壓力比室外提高30mmAq(300N/

⒉結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：

屋頂結(jié)構(gòu)在平面上為方形帶圓抹角的平面，其邊長(zhǎng)為180.6m，對(duì)角線長(zhǎng)為201.0m，穹頂矢高與對(duì)角線跨度比為0.124，屋頂周圍為斜放的壓環(huán)，與水平面夾角為5.68°，屋頂結(jié)構(gòu)為雙向沿平面對(duì)角線方向各布置直徑為80mm 鋼鉸線14根，總共為28 根，鋼索間距為8.5m，屋面平均荷載為140N/

⒊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

⑴屋面結(jié)構(gòu)采用全索－膜結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：在正常使用時(shí)，室內(nèi)增壓3 0 m m A q ( 相當(dāng)0.3kN/

⑵為了平衡鋼索的向內(nèi)拉力，沿建筑周邊設(shè)置抗壓環(huán)。

⑶由于建筑周邊為帶圓抹角的方形平面，設(shè)計(jì)者將雙向主鋼索布置在平面對(duì)角線方向，大大減小了平面直邊壓環(huán)內(nèi)的彎矩，為了平衡直邊的側(cè)向力作用，在直邊部分設(shè)支撐系統(tǒng)，將索的向內(nèi)拉力傳遞給下部結(jié)構(gòu)。

⑷充氣索膜結(jié)構(gòu)由于索和膜在不同受力條件，索的不同的預(yù)張力，結(jié)構(gòu)有不同的體型，因此對(duì)設(shè)計(jì)方法如找形、裁剪、非線性大變形的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，均有相當(dāng)難度。

跨度秋田天空穹頂

建筑與結(jié)構(gòu)：Kajima 設(shè)計(jì)

施工：Kajima

⒈工程概況：秋田縣位于日本北部西海岸，該地區(qū)冬天長(zhǎng)期積雪，秋田縣組織了一次設(shè)計(jì)競(jìng)賽，要求在秋田中心公園體育場(chǎng)地上覆蓋一個(gè)室內(nèi)明亮、開(kāi)放的大空間，以使市民全年可在室內(nèi)活動(dòng)，同時(shí)從室外觀賞上為城市增色。

⒉結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：

秋田天空穹頂被設(shè)計(jì)為單層索－膜結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了方便的屋面排雪系統(tǒng)，該屋面結(jié)構(gòu)平面為130m × 100m 的半球面，矢高為32m，按日本建筑規(guī)范，穹頂上的雪荷載為450kgf/

⒊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

屋面采用半透明的膜材，達(dá)到了建筑上對(duì)開(kāi)放、明亮、大空間的要求。膜材利用空腹拱的上弦及施加預(yù)應(yīng)力的谷索定形。屋面為球面的一部分，充分發(fā)揮拱的受力特點(diǎn)，拱的橫向推力由周邊的圓形環(huán)梁和另一方向的空間桁架承受，空間桁架拱拱腳利用立面玻璃幕墻分隔處設(shè)水平梁來(lái)平衡，圓形環(huán)梁通過(guò)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)將水平力傳遞至基礎(chǔ)?？崭硅旒芎蛦螌庸熬捎霉芙Y(jié)構(gòu)法蘭螺栓連接，可在地面分片組裝成3 部分或5 部分，然后用160t的起重機(jī)提升就位并組裝。

建筑工程中，按設(shè)計(jì)圖標(biāo)注的相鄰兩縱向定位軸線的跨距。正如世界各種著名建筑以及橋梁的建成都離不開(kāi)大跨度結(jié)構(gòu)，大跨度結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。

1、除定位軸線以外的網(wǎng)格線均稱為定位線，它用于確定模數(shù)化構(gòu)件尺寸。模數(shù)化網(wǎng)格可以采用單軸線定位、雙軸線定位或二者兼用，應(yīng)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)、施工及構(gòu)件生產(chǎn)等條件綜合確定，連續(xù)的模數(shù)化網(wǎng)格可采用單軸線定位。當(dāng)模數(shù)化網(wǎng)格需加間隔而產(chǎn)生中間區(qū)時(shí)，可采用雙軸線定位。

2、定位軸線應(yīng)與主網(wǎng)格軸線重合。定位線之間的距離（如跨度、柱距、層高等）應(yīng)符合模數(shù)尺寸，用以確定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件等的位置及標(biāo)高。結(jié)構(gòu)構(gòu)件與平面定位線的聯(lián)系，應(yīng)有利于水平構(gòu)件梁、板、屋架和豎向構(gòu)件墻、柱等的統(tǒng)一和互換，并使結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力合理、構(gòu)造簡(jiǎn)化。

大跨度橋梁在交通運(yùn)輸行業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。由于容易受到自然環(huán)境及人為因素的影響，大跨度橋梁存在成橋后結(jié)構(gòu)與施工設(shè)計(jì)不相符的可能，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁局部變形增大。施工控制是對(duì)整個(gè)施工過(guò)程展開(kāi)監(jiān)控，及時(shí)分析處理采集的數(shù)據(jù)，為接下來(lái)的施工操作提供可靠數(shù)據(jù)支持的一種措施，可確保大跨度橋梁的構(gòu)件內(nèi)力及線形與工程設(shè)計(jì)相符，促進(jìn)工程施工精度與質(zhì)量的提高。因此，做好大跨度橋梁的施工控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 如圖1所示。

大跨度橋梁的施工控制內(nèi)容

（1）變形控制

大跨度橋梁的一項(xiàng)重要施工控制內(nèi)容是結(jié)構(gòu)的尺寸。在施工過(guò)程中，由于受到施工溫度、混凝土收縮、施工荷載等因素的影響，橋梁不可避免會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，使得橋梁主體位置與實(shí)際位置出現(xiàn)偏差，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)給合龍施工帶來(lái)困難，導(dǎo)致成橋后的線形出現(xiàn)明顯的起伏，對(duì)大跨度橋梁整體美觀產(chǎn)生影響。因此，為有效減小結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)尺寸之間的偏差，要嚴(yán)格按照規(guī)范的要求進(jìn)行施工操作，將誤差控制在允許的范圍內(nèi)。我國(guó)對(duì)懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的結(jié)構(gòu)尺寸允許偏差規(guī)定如表1所示。

（2）應(yīng)力控制

在橋梁施工的整個(gè)過(guò)程中，工程人員需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵斷面的應(yīng)力情況，通過(guò)對(duì)比測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果，對(duì)大跨度橋梁的實(shí)際內(nèi)力與施工設(shè)計(jì)之間的誤差有一個(gè)明確的了解。此外，在開(kāi)展大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力受到臨時(shí)大型機(jī)械的影響。為確保儀器精度與工程設(shè)計(jì)要求相符，還需嚴(yán)格檢驗(yàn)張拉錨具的有效性。

（3）穩(wěn)定性控制

施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)安全性與橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間有緊密的聯(lián)系，一旦出現(xiàn)局部失穩(wěn)的情況，就極有可能導(dǎo)致橋梁坍塌事故的發(fā)生。因此，在實(shí)際施工過(guò)程中，還需對(duì)大跨度橋梁的整體及局部穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)格控制。計(jì)算應(yīng)力變形情況以及穩(wěn)定性安全系數(shù)，從而為橋梁施工質(zhì)量控制提供科學(xué)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

大跨度橋梁的施工控制的方法

作為施工控制的核心問(wèn)題，施工控制方法要解決的問(wèn)題是如何將結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間的偏差降至最低[2]。大跨度橋梁的施工控制方法主要有以下兩種。

（1）預(yù)測(cè)控制法該方法主要是采取科學(xué)合理的手段來(lái)預(yù)測(cè)各施工階段的狀態(tài)，考慮可能出現(xiàn)的各種因素，以確保能夠按照設(shè)計(jì)要求順利進(jìn)行各項(xiàng)施工操作。但是，由于預(yù)測(cè)控制法難以完全準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出下一施工階段的梁體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致預(yù)測(cè)的狀態(tài)與實(shí)際情況存在一定的偏差，因而只能在下一個(gè)階段預(yù)測(cè)上一階段誤差的影響，循環(huán)往復(fù)，才能確保施工的順利完成。此種施工控制方法具備良好的穩(wěn)定性與控制性，能適應(yīng)復(fù)雜的施工環(huán)境，因而在連續(xù)剛構(gòu)橋、連續(xù)梁橋等大跨度橋型中得到非常廣泛的應(yīng)用。

（2）自適應(yīng)施工控制法

由于混凝土等施工材料的張拉預(yù)應(yīng)力、非線形等因素與實(shí)際施工情況存在一定的差異，因而使得已澆筑梁段的位移、內(nèi)力存在偏差。自適應(yīng)施工控制法便是在無(wú)法改變位移與內(nèi)力的條件下，在下一階段結(jié)構(gòu)分析中輸入這些影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力的誤差參數(shù)，通過(guò)不斷循環(huán)計(jì)算，使結(jié)果逐步接近實(shí)際測(cè)量值，從而得出精確度更高的計(jì)算模型，指導(dǎo)橋梁施工達(dá)到理想目標(biāo)狀態(tài)。自適應(yīng)施工控制原理如圖7所示。2100433B

凈跨度是建筑用語(yǔ)，指跨度減去兩端支承部分所剩余的長(zhǎng)度。

跨度是承重結(jié)構(gòu)之間的距離。

簡(jiǎn)稱凈跨。

在建筑工程圖集中，凈跨度用代號(hào)Ln表示。

凈跨度在建筑制圖和工程施工中具有十分重要的意義。2100433B

梁跨度，主要是指梁的支座一端至另一端的距離，實(shí)際工程中計(jì)算梁的跨度應(yīng)根據(jù)梁支座約束方式來(lái)確定。當(dāng)支座約束方式為固定鉸支座，滑移支座，和輥軸支座，那就算梁凈跨即搭界的內(nèi)邊緣再加上一個(gè)數(shù)值。

梁的跨度主要是指梁的一端至另一端的距離，實(shí)際工程中計(jì)算梁的跨度應(yīng)根據(jù)梁支座約束方式來(lái)確定。建筑結(jié)構(gòu)的支座通常分為固定鉸支座，滑移支座，固定（端）支座和輥軸支座四類。當(dāng)支座約束方式為固定鉸支座，滑移支座，和輥軸支座，那就算梁凈跨即搭界的內(nèi)邊緣再加上一個(gè)數(shù)值。要是，固定（端）支座那就是只算凈跨。不過(guò)實(shí)際工程都是這兩者的中間部分，也就是要考慮一個(gè)系數(shù)。2100433B

鋼結(jié)構(gòu)跨度現(xiàn)國(guó)內(nèi)常用的有6-24米，30米以上的一般稱為大跨度鋼結(jié)構(gòu)。

一般廠房鋼結(jié)構(gòu)分為橫向和縱向跨度。