大跨度空间结构设计方案的风险评估的研究.pdfVIP

第七届全国现代结构工程学术研讨会 大跨度空间结构设计方案的风险评估研究 金德民1 高福聚2 ，韩廷泉3 中国石油大学建筑工程系2，山东东营257062山东省嘉祥县财政局1，山东嘉祥272400) (中成进出口股份有限公司3。北摩10∞70 摘要：本文对大跨度空间结构体系的发展作了简要的介绍，在分析各类空间结构技术特征的基础上，建立了大跨度空间结 构设计方案评价指标体系，并运用模糊集理论建立了风险评价模型，为此类结构体系的方案评价和决策提供了技术支持t文 章最后还进行了相关的决策案例计算。 关键词；风险分析，空间结构。方案评价。模糊逻辑 一、大跨度空间结构体系的发展概况及技术特点简介 近年来，国内外空间结构体系的发展突飞猛进，新结构、新材料层出不穷，给大跨度建筑结构带来了新 的机遇和挑战。这些新型空间结构体系的出现使得大跨度建筑物的设计更加灵活和美观，施工方便而快捷， 受力合理而经济，拆卸、搬迁方便且能重复利用。从这些结构体系的形成及发展历程来看，可以分为以下 四类大跨度结构体系。 (一)网架结构体系 该种结构体系于20世纪40年代兴起，约在60年代传入我国，尤其是1991年的亚运会工程将其在中 国的应用推向顶峰，发展到现在技术已趋于成抟，主要分为平板网架和网壳两种形式。该种结构的技术特 点是受力比较合理，承受荷载的范围较大，安全储备度较高。因此，其上部屋面的构造材料多种多样，能 够满足建筑采光及装饰要求，适用范围比较广泛。目前，网架结构的上部覆盖层主要包括复合压型钢板、 钢筋混凝土钢丝网水泥板、GRc板、太空网架板等，不同的屋面荷载及跨度决定了网架结构用钢量的差别 (一般在10～50tg／Ⅲ2)。总体上看．该种结构的平米用钢量指标较同跨度的其它空间结构体系高，但该结 构体系适用的范围比较大，广泛应用于体育馆、会堂、俱乐部、影剧院、展览馆、宾馆等建筑中a 图1网架与网壳 (二)轻型钢结构门式刚架结构体系 国外，门式刚架结构远在20世纪40年代就已经出现。该结构体系引入我国则源于80年代初期宝钢 一期建设工程。该种结构体系的大规模运用则是在90年代。该种结构体系的技术特征如下：咀焊接H形 钢为梁柱。以c形或z形的冷弯薄壁型钢作檩条，以各种单层或双层夹芯板、复合板或加保温层的单层板 为屋面和墙面维护，并通过自攻螺钉或扣件与檩条及墙粱相连，使得该种结构的自重较轻(用钢量仅为20～ 40kgkg／m2)，整体受力比较合理，抗震性能好。此外，该结构体系的构件可在工厂预制、现场拼装，旆 工业建筑2007增刊 第七届全国现代结构工程学术研讨会 工速度快(一般厂房安装工期不超过2个月)，不受气候条件的约束，从而大大缩短了工期，提高了综合 经济效益。在适用性上，门式刚架结构适用的跨度范围一般在15～72m，以36m跨以上较为经济，适用建 筑物类型包括：工业厂房、超级市场、展览馆、体育馆、飞机库、仓库、别墅、建筑物加层等，建筑设计 方面具有空间开阔、布局灵活、造型美观等特点。 图2门式刚架结构 (三)金属拱形波纹屋盖结构体系 金属拱形波纹屋盖是空间钢结构家族的新成员，它起源于美国。海湾战争中．在美军的后勤保障中得 到了非常广泛的应用，取得了令人乍舌的效果。该体系约在20世纪90年代初期引入我国，至今只有十几 年的历史。该种结构的技术特点为：结构简单(无梁无檩)，受力合理(依靠压型波纹钢板承受屋面全部 需25天)，经济效果比较明显，能够自防水，自保温，满足防火要求．缺点是适用跨度受到限制，目前工 程应用的最大跨度还没有超过40m，规程建议在30m以内。该结构可应用于各类厂房、库房、展览厅、商 业场馆建筑以及礼堂、教室等体育建筑和飞机库、军营、指挥所等军工建筑。 l圣I3金属拱形波纹屋盖 (四)膜结构体系 -膜结构源于1973年美国加利福尼亚州建造的一座膜结构活动中心，在90年代中期开始引入我国，如 今，已在我国的上海、天津、北京、广州、长沙等地的～些体育场馆、展厅、剧院、表演馆