大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)是指用于建造大型建筑如體育館、展覽中心或機(jī)場航站樓的鋼結(jié)構(gòu)。這類建筑通常具有很大的跨度和高度，需要使用特殊的設(shè)計(jì)和技術(shù)來確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。，，在大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，工程師會考慮多種因素，包括材料的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的幾何形狀、荷載分布以及地震和風(fēng)力等自然因素的影響。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，設(shè)計(jì)師可能會采用一些創(chuàng)新的技術(shù)，例如使用高強(qiáng)度鋼材、優(yōu)化截面尺寸和形狀、以及應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)和支撐系統(tǒng)。，，除了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)還可能涉及復(fù)雜的計(jì)算模型和分析程序，以確保結(jié)構(gòu)在各種條件下都能保持安全和穩(wěn)定。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代建筑越來越多地采用預(yù)制構(gòu)件和模塊化施工方法，這也為大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑提供了新的設(shè)計(jì)和建造可能性。

一、大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的概述

大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)是大跨度房屋結(jié)構(gòu)中的一種，大跨度房屋結(jié)構(gòu)通常指跨度大于或等于30米的房屋結(jié)構(gòu)，其最大特點(diǎn)是跨度較大，能夠滿足大型設(shè)施的布局需求，并且可根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的結(jié)構(gòu)形式，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、拱形結(jié)構(gòu)等，按材料分類可分為鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)等，按使用功能分類可分為工業(yè)廠房、會展中心、體育場館等。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于體育場館、禮堂會場、運(yùn)輸場站、醫(yī)院門廳、展覽館等人員密集型公共建筑，其結(jié)構(gòu)安全性至關(guān)重要。

二、大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)的基本原則

1. 安全性原則
   • 確保結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用過程中能夠承受可能出現(xiàn)的各種作用，并在偶然事件發(fā)生時(shí)具有一定的安全性。
2. 適用性原則
   • 滿足結(jié)構(gòu)在預(yù)定使用期限內(nèi)的正常使用和應(yīng)急使用要求。
3. 耐久性原則
   • 保證結(jié)構(gòu)在正常使用條件下具有足夠的耐久性，這也是結(jié)構(gòu)可靠性的體現(xiàn)。
4. 經(jīng)濟(jì)性原則
   • 在滿足結(jié)構(gòu)安全性和正常使用要求的條件下，通過合理的結(jié)構(gòu)選型、優(yōu)化設(shè)計(jì)等手段降低工程成本。
5. 整體優(yōu)化設(shè)計(jì)原則
   • 大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)是一個整體，各部分之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從整體出發(fā)，綜合考慮各種因素的影響，使結(jié)構(gòu)各部分能夠協(xié)同工作，包括合理選擇材料、優(yōu)化截面尺寸、減少不必要的細(xì)節(jié)等。
6. 可靠性原則
   • 結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的可靠性，即在正常施工和使用過程中能夠保證結(jié)構(gòu)的安全性和正常使用要求，要根據(jù)具體情況進(jìn)行可靠性分析，并采取相應(yīng)的措施提高結(jié)構(gòu)的可靠性。
7. 動態(tài)設(shè)計(jì)原則
   • 結(jié)構(gòu)在不同施工階段和使用階段會受到不同的作用和影響，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行動態(tài)設(shè)計(jì)，即根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整和完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

（二）設(shè)計(jì)步驟

1. 方案設(shè)計(jì)
   • 根據(jù)工程要求、場地條件、荷載分布等因素，制定合理的結(jié)構(gòu)方案，包括確定結(jié)構(gòu)類型、跨度、荷載傳遞路徑等。
2. 計(jì)算分析
   • 根據(jù)方案設(shè)計(jì)結(jié)果，建立計(jì)算模型，進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析，包括內(nèi)力分析、位移分析、穩(wěn)定性分析等。
3. 優(yōu)化設(shè)計(jì)
   • 根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括調(diào)整結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)化截面尺寸、改進(jìn)節(jié)點(diǎn)連接等。

三、大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的分析方法

1. 有限元分析方法
   • 這是一種數(shù)值分析技術(shù)，用于解決復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題。它通過將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散化為有限個小的單元，并利用數(shù)學(xué)方法求解這些單元的相互作用，從而得到整個結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。具有高效、精確的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的分析。
2. 有限差分分析方法
   • 是一種基于差分原理的數(shù)值分析方法，通過將連續(xù)的空間離散化為有限個差分節(jié)點(diǎn)，并利用差分近似代替微分方程中的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，從而得到離散化的方程組進(jìn)行求解。具有直觀、簡單的特點(diǎn)，適用于較簡單的結(jié)構(gòu)形式，但對于復(fù)雜的大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用受到限制。
3. 邊界元分析方法
   • 是一種數(shù)值分析技術(shù)，它利用邊界積分方程來求解結(jié)構(gòu)問題。與有限元分析方法不同的是，邊界元分析方法只需求解結(jié)構(gòu)的邊界，不需要對整個結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散化。對于復(fù)雜的大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)，邊界元分析方法具有更高的計(jì)算效率和精度。然而，由于其數(shù)學(xué)復(fù)雜性，邊界元分析方法的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用需要較高的專業(yè)知識和技能。

四、大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1. 優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)
   • 提高結(jié)構(gòu)的安全性：通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，使大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)在各種工況下都能保持穩(wěn)定和安全，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
   • 降低結(jié)構(gòu)成本：通過合理的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的建造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
   • 提升結(jié)構(gòu)性能：通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的承載能力、抗震性能、抗風(fēng)性能等，使其具備更好的使用性能和耐久性。
2. 優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法
   • 數(shù)學(xué)優(yōu)化方法：利用數(shù)學(xué)優(yōu)化算法，如遺傳算法、模擬退火算法等，對大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀、拓?fù)涞冗M(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)。
   • 有限元分析法：利用有限元分析軟件，對大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，找到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。
   • 專家經(jīng)驗(yàn)法：利用專家經(jīng)驗(yàn)，建立大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，通過經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累和推理，實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)化設(shè)計(jì)。

五、大跨度鋼結(jié)構(gòu)公共建筑的安全相關(guān)情況及設(shè)計(jì)回訪

（一）安全情況

近期全國發(fā)生多起大跨度鋼結(jié)構(gòu)公共建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)屋蓋垮塌事故，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，引起高度重視。

（二）設(shè)計(jì)回訪

1. 回訪項(xiàng)目范圍
   • 主要回訪已竣工投入使用的，屋蓋結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)，單跨跨度大于24米或懸挑長度大于8米的各類大跨度建筑。重點(diǎn)回訪建成時(shí)間長、建造標(biāo)準(zhǔn)低、使用環(huán)境惡劣的大跨建筑。國家級大型體育館和大型博物館、機(jī)場航站樓、高鐵候車樓等建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、管理嚴(yán)格、維護(hù)保養(yǎng)規(guī)范的公共建筑，可不納入回訪范圍。
2. 回訪技術(shù)要點(diǎn)
   • 各設(shè)計(jì)單位開展現(xiàn)場回訪應(yīng)重點(diǎn)查看以下內(nèi)容：建筑使用功能、使用環(huán)境、使用荷載是否與原設(shè)計(jì)相符；鋼結(jié)構(gòu)整體體系、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接是否與原設(shè)計(jì)相符；屋面是否存在因多次防水施工造成的荷載增加；屋頂是否違規(guī)堆載物料；鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及支座涂層是否完好，是否存在明顯銹蝕、變形、開裂、松動等。需要注意的是，本次設(shè)計(jì)回訪不屬于安全檢查，不對大跨建筑做整體安全性鑒定，回訪結(jié)論不作為事后對設(shè)計(jì)單位、所有權(quán)人追責(zé)的依據(jù)。
3. 工作安排
   • 做好統(tǒng)籌部署：各省級住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門要做好統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，指導(dǎo)本地區(qū)注冊的甲級設(shè)計(jì)單位按要求開展回訪工作，結(jié)合實(shí)際，支持本地區(qū)注冊的乙級設(shè)計(jì)單位同步開展工作。要動員相關(guān)學(xué)協(xié)會充分發(fā)揮作用，共同組織，推動各設(shè)計(jì)單位按時(shí)、保質(zhì)、保量做好回訪工作。要與教育、衛(wèi)生健康、體育等相關(guān)行業(yè)主管部門主動聯(lián)系，將設(shè)計(jì)回訪公益行動相關(guān)事項(xiàng)通知到屬地大跨建筑所有權(quán)人，鼓勵所有權(quán)人主動聯(lián)系原設(shè)計(jì)單位開展設(shè)計(jì)回訪。
   • 開展現(xiàn)場回訪：各設(shè)計(jì)單位運(yùn)用微信小程序“設(shè)計(jì)回訪公益行動”填報(bào)項(xiàng)目信息、開展現(xiàn)場回訪。要將回訪中發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)隱患及時(shí)向所有權(quán)人反饋。對未能開展現(xiàn)場回訪的大跨建筑，設(shè)計(jì)單位可向所有權(quán)人發(fā)送安全提示。相關(guān)大跨建筑所有權(quán)人應(yīng)及時(shí)消除風(fēng)險(xiǎn)隱患，確保建筑使用功能、使用環(huán)境、維護(hù)保養(yǎng)等符合設(shè)計(jì)要求，避免事故發(fā)生。
   • 探索長效機(jī)制：鼓勵所有權(quán)人與設(shè)計(jì)單位簽訂長期服務(wù)合同，定期開展設(shè)計(jì)回訪。住建部將選取一批優(yōu)秀設(shè)計(jì)單位作為設(shè)計(jì)回訪重點(diǎn)聯(lián)系單位，及時(shí)了解工作進(jìn)展、困難問題、經(jīng)驗(yàn)做法。
4. 保障措施
   • 強(qiáng)化宣傳引導(dǎo)：各級住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門要精心組織宣傳工作，通過網(wǎng)絡(luò)、媒體等各種渠道宣傳設(shè)計(jì)回訪公益行動的重要意義和典型案例，宣傳大跨建筑安全使用及養(yǎng)護(hù)常識，營造全社會共同關(guān)注、廣泛支持的良好氛圍。
   • 加大激勵力度：各級住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門、有關(guān)行業(yè)學(xué)協(xié)會要加強(qiáng)對設(shè)計(jì)單位回訪工作的激勵和表彰力度。
   • 及時(shí)開展總結(jié)：本輪設(shè)計(jì)回訪公益行動自通知印發(fā)之日起至2024年12月31日止。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)的安全評估方法

鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)理念

鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐久性維護(hù)策略

大跨度鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性分析