美式钢构多功能屋盖系统

美式钢构多功能屋盖系统的由来：在上个世纪40年代，美国的一些结构师们从自然界植物表皮纹理的结构造型中受到启发，开始寻求用极薄的材料通过波纹加劲，从而作成较大跨度结构的方法。他们以薄钢板为材料，建立力学模型，在理论上分析出合理的结构形式。在实现这种结构的道路上，结构师与机械师走到了一起，结构构造要求指引着机械师研制出了能生产带波纹薄壁结构的机组，这便是金属拱形屋顶成型机。1955年，美国将这种屋顶用于军事（战斗机库、营房等）。低廉的造价，神奇的施工速度、良好的施工效果使金属屋顶吸引了越来越多的研究者和范围越来越广的用户。这种结构发展的很快，特别是计算机数控的引入更使金属拱形屋顶这种结构的设计制作简便快速。但是由于种种原因（如经济等），这种结构的科研及成型机组的研制、生产仅限于美国、英国等国的几家大公司（如美国的MIC公司）。
所以国际上这种结构的市场亦为这几家公司垄断。这对于金属拱形屋顶的发展及进一步普及推广极为不利。 我国于上个世纪80年代末曾派员到美国进行考察，但完全引进国外技术难度很大：首先是设备造价极为昂贵；其次，国外技术没有考虑到我国的综合技术水准（如材料、荷载等）。而且在结构分析的关键技术上，国外还是有所保留的。

　　钢结构大跨度屋盖系统的分析及统计数据

　　我们对钢结构大跨度屋盖系统***常采用的主要受力形式一般分为:

　　1、美式钢屋盖

　　2、平面桁架

　　3、空间网架

　　4、空间桁架

　　5、张拉弦结构

　　由于对造价非常敏感的一般为常规建筑,对于超大跨度的建筑由于甲方可参考结构很少,所以一般对造价并不太敏感,我们把跨度范围锁定在18~36m范围内。虽然按照拱形屋顶力学原则美式钢屋盖系结构受力性能不如平面桁架,平面桁架受力性能不如空间桁架,空间桁架不如带预应力的张拉弦结构,但由于美式钢屋盖加工水平不同,对结构本身的研究深度不同,所采用的计算假定不同,用钢量却反了过来。加工的复杂程度、施工的复杂程度,要求精度是从梁系结构到张拉弦结构越来越难。

　　综合以上因素,门式刚架项目及拱形屋顶施工企业遍地开花,几乎把屋架类的平面桁架,挤出了历史的舞台,而网架、空间桁架等,退居跨度非常大,屋面刚度或外观有特别要求的公共建筑方面。

　　1、分析比较

　　下面我们用大量的美式钢屋盖例子做数据分析比较,讨论一下各种类别结构在含钢量,加工难度上的优缺点。(由于空桁、张拉弦加工,施工难度很大,工程经验不丰富,暂不在本次考虑之内)为了便于比较,外部荷载采用统一的标准,按一种***常见荷载情况,风荷载采用0.45kN/m2,雪荷载采用0.45kN/m2,未注明柱距采用7.5m屋架类平面桁架

　　1、含钢量(***排为跨度,第二排为含钢量单位kg/m2,第三排为考虑支撑后的含钢量)柱距为7.5m

　　18m21m24m27m30m33m36m

　　6.97.78.99.810.912.113.9

　　14.114.916.11718.119.321.1

　　根据双跨,24x180x7.5m厂房计算支撑系统,含钢量7.2kg/m2。