5.3 大跨度钢结构

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钢结构通用规范 GB55006-2021

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5.3.1 大跨度钢结构计算时，应根据下部支承结构形式及支座构造确定边界条件；对于体形复杂的大跨度钢结构，应采用包含下部支承结构的整体模型计算。

5.3.2 在雪荷载较大的地区，大跨度钢结构设计时应考虑雪荷载不均匀分布产生的不利影响，当体形复杂且无可靠依据时，应通过风雪试验或专门研究确定设计用雪荷载。

5.3.3 对拱结构、单层网壳、跨厚比较大的双层网壳以及其他以受压为主的空间网格结构，应进行非线性整体稳定分析。结构稳定承载力应通过弹性或弹塑性全过程分析确定，并应在分析中考虑初始缺陷的影响。

5.3.4 抗震设防烈度为8度及以上的网架结构和抗震设防烈度为7度及以上的地区的网壳结构应进行抗震验算。当采用振型分解反应谱法进行抗震验算时，计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。对于体形复杂的大跨度钢结构，抗震验算应采用时程分析法，并应同时考虑竖向和水平地震作用。

5.3.5 索膜结构或预应力钢结构应分别进行初始预张力状态分析和荷载状态分析，计算中应考虑几何非线性影响。在永久荷载控制的荷载组合作用下，结构中的索和膜均不应出现松弛；在可变荷载控制的荷载组合作用下，结构不应因局部索或膜的松弛而导致结构失效或影响结构正常使用功能。

条文说明

5.3.1 大跨度钢结构一般是指跨度等于或大于60m的钢结构，可采用桁架、刚架或拱等平面结构或网架、网壳、悬索结构和索膜结构等空间结构。大量的研究及工程实践表明，空间结构的受力性能受支座约束条件影响较大，对于结构的静力响应和地震响应计算模型，均应考虑支座节点构造及支承结构刚度等约束条件，建立合理的简化支承模型。对于体形复杂、跨度较大的结构，由于在地震等动力荷载作用下下部支承结构可能发生损伤，刚度发生变化，且与上部结构会产生耦合动力影响，因此应建立整体模型进行计算。

5.3.2 大跨度钢结构的屋盖面积较大，且往往呈现高低错落的复杂造型，易导致雪荷载不均匀堆积。近年来，因积雪造成的屋盖结构局部破坏甚至是整体倒塌事故屡有发生。灾害调查分析表明，在设计阶段对雪荷载作用估计不足是重要原因之一。因此在设计时应予以足够重视，从构造和计算分析两方面予以保证。

5.3.3 单层网壳和跨厚比较大的双层网壳（跨度与厚度比值大于50）均存在整体失稳（包括壳面局部失稳）的可能性；设计某些单层网壳时，稳定性还可能起控制作用，因而对这些网壳应进行稳定性计算。

5.3.4 大跨度钢结构的抗震性能比较好，在震后经常作为灾后避难场所使用，因此应保证在较强地震作用下的安全。大跨度钢结构的地震作用有两个明显特点：竖向地震作用影响显著，多个振型（包括高阶振型）参振，因此在抗震验算时应充分考虑。

5.3.5 索膜结构中的索和膜是柔性的，需要通过引入预张力来维持结构形状的稳定并抵御外荷载，故预张力对索膜结构的成形及受力性能具有至关重要的作用。因此，索膜结构的分析包括初始形态分析和荷载态分析两部分。由于索膜结构的刚度偏柔，在外荷载作用下结构变形显著，因此分析中必须要考虑几何非线性效应。当外荷载作用抵消构件内的预张力时，构件会出现松弛，刚度退化为零，导致结构整体刚度下降，甚至会变为机构，为避免这种现象的出现，应合理设置预张力值。预张力的大小应保证结构在永久荷载控制的荷载组合作用下，索膜构件均不出现松弛；但在可变荷载（如风荷载）控制的荷载组合作用下，索膜构件可出现局部少量松弛，但不影响结构的安全性和正常使用功能。预应力钢结构中的预张力确定也应符合上述原则。

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