大跨度钢结构抗震设计要点
当进入20世纪后，一些大型公共建筑的出现，又促使大跨度结构向前探索，此时并由于各种高强、轻质新材料的出现，以及结构理论的进步，都为大跨度结构的发展创造了充分的条件，并在探索大跨度结构体系方面，积累了不少经验。其发展及变革状况如下：
① 梁肋体系
是一种传统的方法，是比较简易、原始的系统，中小型建筑中，跨度限度很小，很多不超过十几米。
② 桁架与拱结构体系
由实心梁发展到空腹梁，从而减轻了梁的自重、节约了材料，并可以加大跨度。在此基础上又发展出衍架体系，衍架的型式很多，如三角形、拱形、半圆形、抛物线形、梯形、平行弦形等等。衍架比空腹梁又进了一步，对于钢筋混凝土组合梁架可达20米跨度，预应力钢筋混凝土拱形屋架可达60米．钢屋架如抛物线形钢屋架可达70米。
③ 薄壁空间结构体系
薄壁空间结构主要是以壳体结构为主。根据动物的卯壳、蚌壳仿生发展而来，真正能从理论上得到发展，也只是从现代才开始的，这主要还是由于弹性力学的发展才得以实现。上面所介绍的梁、衍架、拱架等均属平面结构，而薄壁空间结构的壁厚与跨度相比，小得多，是属于一种空间受力状态。它能用很少的材料，获得很大的效果，可以充分发挥材料的力学性能，由于其空间作用和极大的刚度，所以对于几十米或百米以上跨度的屋盖，壳厚仅需几厘米即可。目前在世界上薄壳结构已广泛地应用于大型屋盖中，如展览大厅、飞机库、大型工业厂房等。
④ 空间网架结构体系
空间网架结构，是近些年发展起来的一种较先进的空间结构体系，也是现代大跨度结构的一大进展。很近20年来世界范围内发展很快，各国都大力进行研究，并已广泛应用。这种空间网架结构，是用许多杆件(一般多用钢管或角钢)组成的网状结构。它属于高次超静定空间结构。这种结构体系的优点很多，如重量轻、整体性强，空间刚度大、抗震性能好。网架的各个杆件主要承受轴向力，所以它能充分发挥材料的强度。其跨度可达200米，大量节约钢材，此外所有杆件，都可以在工厂定型加工生产，施工时可在现场拼装，然后整体吊装。这种网架结构适应性也很广，可应用于各种形状的建筑平面中，如圆形、方形、多边形、矩形等平面。
⑤ 悬索结构
“悬索”就是悬挂的绳索，简单地说，悬索结构就是把绳索的两端加以锚固，然后用此悬挂的绳索来承受荷载。悬索的概念形成历史悠久，可追溯到公元5世纪，我国在大渡河沪定桥上就使用了悬索桥，该桥的跨度为104米，是有名的悬索铁桥。再如帐蓬也是悬索结构的雏形。一千多年来，人们一直在不断的探索与改进。用悬索作为屋差结构是从19世纪末叶开始的，直到本世纪50年代，各国对悬索结构的研究已趋向更为成熟阶段。目前多用于60米一100米以上的大跨度建筑物中。
⑥ 悬挂结构
目前国外(主要是美国)又出现了一种悬挂式结构，用来建造大跨度建筑。该体系的基本原理与悬索桥相同。目前采用这种体系已能建造27层的建筑。
⑦ 张力结构
张力结构(亦称张网结构)是现代在悬索结构的基础上，并结合帐篷的概念形成和发展起来的。它是一种特大型，超轻结构体系。用钢索或玻璃纤维织品作为张力结构部件，或将二者结合使用，其覆盖面积之大是任何一种结构体系所不及的，它可以跨越一个山谷，或一个地域。其造型完全是取自原始帐篷的形式。
一 大跨度结构
对于平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架的竖向地震作用标准值，可取其重力荷载代表值与竖向地震作用系数的乘积。竖向地震作用系数可按表7-3选用。
表7—3 竖向地震作用系数
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结构类型 |
烈度 |
场地类别 |
||
|
Ⅰ |
Ⅱ |
Ⅲ Ⅳ |
||
|
平板型网架，钢屋架 |
8 |
不考虑 |
0.08 |
0.10 |
|
9 |
0.15 |
0.15 |
0.20 |
|
|
钢筋混凝土屋架 |
8 |
0.10 |
0.13 |
0.13 |
|
9 |
0.20 |
0.25 |
0.25 |
|
用反应谱法、时程分析法等进行过的竖向地震反应分析表明，对平板型网架和大跨度屋架的各主要杆件，竖向地震内力和重力荷载下的内力比，彼此相差一般不太大，并随烈度和场地条件而异。而且，当结构自振周期大于场地反应谱特征周期时，随跨度的增大，比值反而有所下降。为了简化，在表7—3中略去了跨度的影响。
长悬臂和其他大跨度结构的竖向地震作用标准值，烈度8度和9度时分别取该结构、构件的重力荷载代表值的10％和20％。
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