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鋼結構建筑結構設計選型的挑戰(zhàn)

鋼結構建筑通常有門式剛架、框架、桁架、網(wǎng)架（殼）、索膜、塔桅等結構型式。其設計理論與施工技術大都比較成熟。但是也有部分難題沒有解決，或沒有簡單實用的設計方法，比如網(wǎng)殼的穩(wěn)定性等。采用何種建筑結構型式比較合理，是結構設計師面臨的挑戰(zhàn)。

鋼結構建筑結構型式的設計選型

在鋼結構建筑設計的整個過程中，大地云龍鋼構強調"概念設計"的理念，“概念設計”在結構選型與布置階段尤其重要。對一些難以作出理性分析或規(guī)范未規(guī)定的問題，可依據(jù)從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。同時，它也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

結構設計選型時，武漢鋼結構公司認為應考慮不同建筑結構型式的特點。比如：

1)在輕鋼工業(yè)廠房的設計中，當有較大懸掛荷載或移動荷載時，就可考慮放棄門式剛架而采用網(wǎng)架。

2)基本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應有利于積雪滑落（切線50度內(nèi)需考慮雪載），如采用三心圓網(wǎng)殼?？傃┹d釋放近一半。

3)降雨量大的地區(qū)相似考慮。建筑允許時，在框架中布置支撐會比簡單的節(jié)點剛接的框架有更好的經(jīng)濟性。

4)而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉為主的懸索或索膜結構體系。

5)高層鋼結構建筑設計中，常采用鋼混凝土組合結構，在地震烈度高或很不規(guī)則的高層中，不應單純?yōu)榱私?jīng)濟去選擇不利抗震的核心筒加外框的形式。宜選擇周邊巨型SRC柱，核心為支撐框架的結構體系。我國半數(shù)以上的此類高層為前者。對抗震不利。

結構的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般的說要剛度均勻。力學模型清晰。盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以直接的線路傳遞到基礎。柱間抗側支撐的分布應均勻。其形心要盡量靠近側向力（風震）的作用線。否則應考慮結構的扭轉。結構的抗側應有多道防線。比如有支撐框架結構，柱子至少應能單獨承受1/4的總水平力。

框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。

目前常見的超高層、大跨度建筑、體育館、橋梁、博物館、電視塔、工業(yè)廠房等大都采用鋼結構，結構型式也日趨復雜。鋼結構建筑結構設計選型正面臨越來越大的挑戰(zhàn)。