在工業(yè)與民用建筑中，金屬拱形屋面和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是兩種常見的空間結(jié)構(gòu)形式。金屬拱形屋面通常采用波紋鋼板通過咬合連接形成連續(xù)拱殼，其自重輕、施工快捷，適合跨度在15-36米的中小型倉儲(chǔ)、機(jī)庫等建筑。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)則由桿件通過節(jié)點(diǎn)連接組成三維網(wǎng)格，具有空間受力均勻的特點(diǎn)，可滿足50米以上大跨度體育場館、會(huì)展中心等公共建筑的需求。
對于雪荷載較大的北方地區(qū)，金屬拱形屋面的弧形表面有助于積雪滑落，但需注意拱腳部位局部加強(qiáng)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通過調(diào)整桿件截面尺寸可靈活適應(yīng)不同荷載組合，其雙向受力特性對風(fēng)荷載的分散效果較好。江蘇杰達(dá)鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司的實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，在8度抗震設(shè)防區(qū)，采用空間三角錐網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)基頻可控制在0.5Hz以內(nèi)，有效降低地震作用。
金屬拱形屋面采用現(xiàn)場滾壓成型技術(shù)，施工機(jī)械一次性完成板材成型和安裝，平均每日可完成800-1200平方米。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多采用地面拼裝后整體提升的施工方法，需考慮臨時(shí)支撐設(shè)置和同步控制。吳仕寬在《空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)》中指出，跨度為80米的網(wǎng)架，整體提升誤差應(yīng)控制在L/1000以內(nèi)。
從全生命周期成本考慮，金屬拱形屋面的初期造價(jià)約為普通鋼結(jié)構(gòu)的70%，但維護(hù)周期較短。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)雖初始投資較高，但使用年限可達(dá)50年以上。實(shí)際項(xiàng)目中，當(dāng)跨度超過45米時(shí)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的單位面積用鋼量增幅明顯小于單層殼體結(jié)構(gòu)，具備更好的經(jīng)濟(jì)性。
金屬拱形屋面多采用鍍鋁鋅鋼板基材，配合聚氨酯涂層可實(shí)現(xiàn)15年以上的防腐周期。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需根據(jù)環(huán)境腐蝕等級選擇熱浸鍍鋅或防火涂料，在化工類項(xiàng)目中，采用耐候鋼制作的網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)可降低維護(hù)頻率。兩種結(jié)構(gòu)在耐火時(shí)限要求超過2小時(shí)的場合，均需設(shè)置專用防火保護(hù)層。
選擇過程中應(yīng)綜合評估建筑功能需求、環(huán)境條件及使用周期，金屬拱形屋面更適合工期緊迫的中等跨度項(xiàng)目，而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在超大跨度空間和造型復(fù)雜的建筑中具有明顯優(yōu)勢。設(shè)計(jì)單位需進(jìn)行多方案比選，確保結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性的平衡。
