引言：随着人们对于建筑的功能要求越来越高，使得建筑的规模不断增加，在很多建筑中大跨度钢结构设计的要求也越来越高，这就要求我们不断提升设计水平。目前，大跨度钢结构虽然已经应用到工程中，但是设计过程中还存在很多问题，需要我们不断加强学习和科学研究，完善大跨度钢结构设计，提高大跨度钢结构设计过程的可靠性。

一、大跨度钢结构设计

在现代大型建筑中，大跨度钢结构的应用越来越广泛，与传统建筑结构相比钢结构的建筑不仅施工简便、施工现场噪音少及对周边环境污染小，而且大跨度钢结构易于工业化生产，能够与节能环保的新材料相匹配，满足现代建筑对健康、环保和功能的要求。大跨度钢结构质量与其设计状态和结构成型有着紧密联系，其中大跨度钢结构的成型过程，主要包含结构成型、构件的吊装与支撑等内容，结构设计状态将决定这些内容的质量，结构不稳定将会导致建筑工程出现非平衡的问题，甚至还会引发建筑工程施工安全问题，给施工人员的人身安全带来威胁。因此，在大跨度钢结构的设计过程中，需要依据工程项目的特性，选择恰当的设计方案，对于设计中的要点需要重点关注，继而确保大跨度钢结构的实际施工质量。

二、大跨度钢结构设计中常见问题的研究与分析

（一）平面与空间桁架的吊装稳定性

在大跨度钢结构设计施工中，要重点关注吊点的分布、数量和选择情况，防止在吊装中发生桁架平面外失衡或者没有精确控制滑轮力等问题。由于大跨度钢结构长度和跨度较大，如果不能保证平面与空间桁架吊装过程的稳定性，将会直接影响到后续施工质量。因此，在大跨度钢结构设计过程中，要尽可能保证结构设计的合理性，不断完善施工中的难点设计，尤其要重点关注平面与空间桁架结构问题，提高大跨度钢结构吊装过程中的稳定性。在设计时，需要根据工程特点调整平直的简支梁的结构，使得在吊装过程中标高设计位置能够和两柱头相连，从而能够对构件进行有效控制。另外，在进行吊点设计之前要经过严格的计算，控制吊件的变形与弯矩数值尽量要小，从而保证吊点位置设计的合理性，保证将梁吊起之后，梁的自重不会导致两端产生较大的相对变形，能够稳定和精准将构件吊装到指定区域。最后，在设计吊装的过程中，构件经常受到轴向压力而出现倾斜，因此在设计时要考虑这方面的因素，计算吊绳与吊件之间的夹角，防止在吊装过程中破坏吊件的平面稳定性。

（二）临时支承柱对结构安全产生的影响

在大跨度钢结构安装的过程中，还需要用到临时支承柱，通过设置临时支撑柱能够优化结构的受力情况，进一步提高大跨度钢结构的整体稳定性。但在，如果临时支承柱的设计不合理或者出现偏差，将会直接导致大跨度钢结构的实际受力情况与设计受力情况发生改变，增加临时支承点的应力，应力超过一定数值将会导致构件发生损坏。因此，要严格设计临时支承柱，提高大跨度钢结构的安全性，由于在临时支承柱柱顶附近，会有桁架结构的存在，且二者在设计方法和应力分布上截然不同，所以可以通过精确的计算之后，降低拱脚的水平推力与竖向反力，将力不要集中于一点上，以此来保证临时支承柱的安全。

（三）拆撑过程中的安全问题

在大跨度钢结构安装过程中，通常都需要临时设置支承柱，当大跨度钢结构都安装完成之后，需要将临时支承进行拆除。由于临时支承柱拆除之后，会导致大跨度钢结构的受力情况发生改变，受力大小和受力点都会再次转移，如果此时内力集中在大跨度钢结构某一点上，会导致内力大于大跨度钢结构的承载力，从而引发安全事故。因此，需要通过合理的设计，保证当拆除临时支承柱时，内力变化速度较为缓慢，将其值控制在大跨度钢结构能够承受的范围内，从而保证拆撑过程的安全性。通常来说，支承柱是一根一根进行拆除的，拆除一根之后其压力会转移到临近的支撑柱上，如果不能合理进行支撑柱拆除，则将会引发一系列安全事故。所以，在支撑柱拆除的时候，还需要对卸载量进行计算，并按照一定的顺利来进行拆除， 同时也需要通过计算位移来控制临时支承吊装的压力值，避免将压力转移到一根支撑柱上，影响到大跨度钢结构的整体质量。之后还可以使用动态计算模型，来分析支撑力的变化，并对多次测量结果进行拟合，得到支承力的变的曲线。最后，由于临时支承柱一般为钢管材质，且长度可达35米以上，所以在拆除支承柱时，要考虑临时支撑柱所产生的压缩变形量。

（四）柔性结构的成型问题

索穹顶作为一种空间张拉结构，是大跨度结构常用的柔性结构类型之一，由于其结构较为复杂和零件较多，有脊索、斜索、换索和受压钢环梁等，成型过程具有一定难度。在进行索穹顶等柔性结构施工时，主要有两种方法：一，以临时设置的施工塔架的支点，提高对央桁架或中间拉力环的加固，之后由外环通过斜拉的方式与内张连接。二，首先将脊索、斜索与外环之间的连接固定，然后再由外向内张拉斜索，同时提高桅杆的高度拉起内拉环。但是，该技术还存在一定的局限性，尚未得到广泛的应用，在未来具有发展潜力。

（五）大跨度钢结构在整体设计中存在的问题

在大跨度钢结构实际安装中，需要重点关注结构的安全性与稳定性，为了达到强弱柱之间的平衡状态，可以由钢结构的柱刚度和稳定性来进行微调，从而保证提升柱中提升力能够分布均匀。但是，在实际安装过程中，钢结构的内力大小难免会发生一些变化，所以要对钢结构的强度和稳定性来进行测试。一般来说，大跨度钢结构提升流程主要分为结构脱离胎架、结构运输提升、结构落位三步。在提升的过程中，不同结构提升点会有强有弱，所以要先进行行程循环，弥补提升力较弱的点，从而提高钢结构的桁架强度以及稳定性，同时在提升之前需要根据实际情况对行程验算，一旦发现存在一些问题的话，需要采取解决措施，来对不同结构的提升点进行控制，其最佳位移差值在 ±15mm 之内。但是，在实际应用的过程中，会使用千斤顶来提供向上的力，经常会忽视千斤顶左右平衡对位移差的影响，一旦产生位移差，将会直接影响到钢结构的整体受力情况，导致构件内力增大，所以要采用一些合理的措施来控制位移差。

三、结束语

随着理论研究的深化和工程实践的应用，科学技术水平得到了进一步的发展，大跨度钢结构也得到更广泛的应用。为了满足不同建筑对大跨度钢结构的应用，要加强对大跨度钢结构设计，对其中不足之处进行探索，并通过科学手段进行完善，充分发挥大跨度钢结构经济性、合理性和稳定性的特点，提高我国大跨度钢结构的应用水平。

参考文献：

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