大跨度鋼結構抗震設計要點
當進入20世紀后，一些大型公共建筑的出現，又促使大跨度結構向前探索，此時并由于各種高強、輕質新材料的出現，以及結構理論的進步，都為大跨度結構的發展創造了充分的條件，并在探索大跨度結構體系方面，積累了不少經驗。其發展及變革狀況如下：
① 梁肋體系
是一種傳統的方法，是比較簡易、原始的系統，中小型建筑中，跨度限度很小，很多不超過十幾米。
② 桁架與拱結構體系
由實心梁發展到空腹梁，從而減輕了梁的自重、節約了材料，并可以加大跨度。在此基礎上又發展出衍架體系，衍架的型式很多，如三角形、拱形、半圓形、拋物線形、梯形、平行弦形等等。衍架比空腹梁又進了一步，對于鋼筋混凝土組合梁架可達20米跨度，預應力鋼筋混凝土拱形屋架可達60米．鋼屋架如拋物線形鋼屋架可達70米。
③ 薄壁空間結構體系
薄壁空間結構主要是以殼體結構為主。根據動物的卯殼、蚌殼仿生發展而來，真正能從理論上得到發展，也只是從現代才開始的，這主要還是由于彈性力學的發展才得以實現。上面所介紹的梁、衍架、拱架等均屬平面結構，而薄壁空間結構的壁厚與跨度相比，小得多，是屬于一種空間受力狀態。它能用很少的材料，獲得很大的效果，可以充分發揮材料的力學性能，由于其空間作用和極大的剛度，所以對于幾十米或百米以上跨度的屋蓋，殼厚僅需幾厘米即可。目前在世界上薄殼結構已廣泛地應用于大型屋蓋中，如展覽大廳、飛機庫、大型工業廠房等。
④ 空間網架結構體系
空間網架結構，是近些年發展起來的一種較先進的空間結構體系，也是現代大跨度結構的一大進展。很近20年來世界范圍內發展很快，各國都大力進行研究，并已廣泛應用。這種空間網架結構，是用許多桿件(一般多用鋼管或角鋼)組成的網狀結構。它屬于高次超靜定空間結構。這種結構體系的優點很多，如重量輕、整體性強，空間剛度大、抗震性能好。網架的各個桿件主要承受軸向力，所以它能充分發揮材料的強度。其跨度可達200米，大量節約鋼材，此外所有桿件，都可以在工廠定型加工生產，施工時可在現場拼裝，然后整體吊裝。這種網架結構適應性也很廣，可應用于各種形狀的建筑平面中，如圓形、方形、多邊形、矩形等平面。
⑤ 懸索結構
“懸索”就是懸掛的繩索，簡單地說，懸索結構就是把繩索的兩端加以錨固，然后用此懸掛的繩索來承受荷載。懸索的概念形成歷史悠久，可追溯到公元5世紀，我國在大渡河滬定橋上就使用了懸索橋，該橋的跨度為104米，是有名的懸索鐵橋。再如帳蓬也是懸索結構的雛形。一千多年來，人們一直在不斷的探索與改進。用懸索作為屋差結構是從19世紀末葉開始的，直到本世紀50年代，各國對懸索結構的研究已趨向更為成熟階段。目前多用于60米一100米以上的大跨度建筑物中。
⑥ 懸掛結構
目前國外(主要是美國)又出現了一種懸掛式結構，用來建造大跨度建筑。該體系的基本原理與懸索橋相同。目前采用這種體系已能建造27層的建筑。
⑦ 張力結構
張力結構(亦稱張網結構)是現代在懸索結構的基礎上，并結合帳篷的概念形成和發展起來的。它是一種特大型，超輕結構體系。用鋼索或玻璃纖維織品作為張力結構部件，或將二者結合使用，其覆蓋面積之大是任何一種結構體系所不及的，它可以跨越一個山谷，或一個地域。其造型完全是取自原始帳篷的形式。
一 大跨度結構
對于平板型網架屋蓋和跨度大于24m屋架的豎向地震作用標準值，可取其重力荷載代表值與豎向地震作用系數的乘積。豎向地震作用系數可按表7-3選用。
表7—3 豎向地震作用系數
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結構類型 |
烈度 |
場地類別 |
||
|
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ Ⅳ |
||
|
平板型網架，鋼屋架 |
8 |
不考慮 |
0.08 |
0.10 |
|
9 |
0.15 |
0.15 |
0.20 |
|
|
鋼筋混凝土屋架 |
8 |
0.10 |
0.13 |
0.13 |
|
9 |
0.20 |
0.25 |
0.25 |
|
用反應譜法、時程分析法等進行過的豎向地震反應分析表明，對平板型網架和大跨度屋架的各主要桿件，豎向地震內力和重力荷載下的內力比，彼此相差一般不太大，并隨烈度和場地條件而異。而且，當結構自振周期大于場地反應譜特征周期時，隨跨度的增大，比值反而有所下降。為了簡化，在表7—3中略去了跨度的影響。
長懸臂和其他大跨度結構的豎向地震作用標準值，烈度8度和9度時分別取該結構、構件的重力荷載代表值的10％和20％。
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