跨度平面鋼桁架施工穩定性控制

李俊

摘 要：最近幾年，我國的建筑行業在不斷的發展，所以建筑形式也越來越多樣化，鋼結構在建筑施工的過程中能夠體現出非常明顯的優勢，其自重小，同時施工的效率也高，這種結構重復利用率也非常高，所以在建筑結構施工中得到了非常廣泛的支持和應用。

關鍵詞：大跨度鋼結構；桁架施工；穩定性；控制

1 引言

當今的大跨度結構在外形上存在著一定的復雜性，同時在施工中還使用了較為新穎的技術和材料，所以如果繼續使用傳統的施工方法就無法很好的保證施工的順利完成，當前從國外也引進了很多新的材料和新的技術，所以也給我國的大跨度結構安裝奠定了良好的基礎，此外當前機械設備性能不斷完善，計算機技術也在這一過程中得到了較為廣泛的應用，所以大跨度結構的安裝形式也呈現出了多樣化的發展趨勢。

2 大跨度空間鋼結構施工技術的新特點

2.1 結構形式更加的靈活多變，在大跨度鋼結構施工的過程中出現了各種新的結構形式，同時還出現了組合結構，比如泡沫理論基礎上建造起來的多面體空間剛架結構形式或者是扭曲空間的桁架結構等等。

2.2 在當前的建筑施工中，預應力施工應用的范圍越來越廣，同時在這一過程中也出現了索穹頂、張拉結構和索膜結構等等，而在當前的大跨度空間結構當中呢鞥狗使用這種技術一方面使得結構的合理性和新穎性更強，同時在這一過程中如果能夠配合拉索，就可以形成比較科學合理的斜拉結構體系和預應力結構體系，這種新型的結構在運行的過程中可以對原來的受力狀態進行適當的改進，同時也降低了內力的峰值，結構自身的剛度也得到了保證，其所產生的經濟效益和社會效益都十分的顯著。

2.3 現代的鋼結構空間中一般都會對建筑的生態性和環保性十分重視。為了更好的呈現建筑的整體效果，在施工的過程中采用了較為復雜的節點形式，所以在這樣的情況下也就使得設計的難度更大，構件的數量和截面的形式也有所增加，此外，這些截面的大小各不相同，所以這樣一來就使得施工單位的放樣工作遇到了很大的阻礙，對于一些彎扭構件還要進行非常嚴格的分析和研究才能更好的保證施工的質量和效果。

2.4 構件加工的難度有所增加，同時對加工的精度也有了更加嚴格的要求。在我國，這種工程占據著十分重要的位置，工程的質量一定要滿足相應的標準和要求，所以這樣一來也使得現場施工中的難度日益增大。現場焊接的過程中需要完成非常多的工作，施工技術上的難度也有所提升，在工程建設的過程中必須要首先完成預拼裝工作，此外現場需要完成的焊接工作非常多，因為這種結構相對較為新穎，同時跨度也比較大，所以為了可以更好的體現其經濟性和安全性，一定要采用先進可靠的技術來完成施工環節。

3 鋼桁架施工需考慮的主要事項

3.1 現場組拼

在建筑施工的過程中，機械的吊裝水平在不斷的改進和提升，大噸位的鋼構件吊裝機械在性能上更加的優秀，所以也可以更好的滿足當今施工的標準和要求，所以在施工的過程中，我們也可以根據實際的需要增加一定的地面拼裝工作，這樣也就減少了高空中的作業量，這也成了鋼結構施工的一個非常關鍵的發展方向，地面拼接的方式對完善施工的質量和水平也有著十分重要的意義。

3.2 盡快形成剛性單元

鋼桁架在安裝就位結束之后，應該立即安裝和其相連的結構，這樣才能使其形成一個相對較為完整的結構，這樣才能更好的避免施工過程中出現比較嚴重的質量和安全事故。

3.3 安全施工分析驗算

在鋼桁架施工的時候一方面要完成平面內的強度和剛度以及穩定性的分析工作，另一方面也要對平面外屈曲的穩定性進行全面的分析，如果打垮度桁架運行中已經無法很好的保證結構的安全性和穩定性的時候，我們就應該采取一些有效的措施對結構予以有效的加固。在施工中可以采取的措施有；多點吊裝，就近設置臨時支撐；臨時就位的時候要科學合理的設置纜風繩。

3.4 施工穩定分析特點

大跨度鋼桁架在應用的過程中應要考慮到多方面因素對其性能的影響，在施工的過程中，大跨度鋼桁架一般要承受自重和施工過程中所產生的負載，所以在大跨度鋼桁架施工中一定要充分的考慮承載力不及其在使用狀態下的受力特征，只有這樣，才能更好的保證結構自身的安全性和穩定性。

4 鋼桁架吊裝施工穩定性分析

由于采用特征值屈曲的線性屈曲理論對結構平面外的穩定分析無法考慮結構受載后的變形和幾何初始缺陷對平衡狀態的影響，因此很有必要采取非線性屈曲分析對大跨度鋼桁架平面外穩定進行分析。桁架結構平面外整體穩定性計算是一個比較復雜的問題，可應用有限元軟件計算其平面失穩荷載，進而判斷吊裝方案的可行性。

大跨度鋼結構體系穩定極限承載力確定：按照考慮幾何非線性的有限元法（即荷載-位移全過程分析）進行計算，分析中材料為彈塑性，通過分析求得的第一個臨界點處的荷載值，即可作為穩定極限承載力。大跨度鋼結構穩定容許承載力應不大于極限承載力除以安全系數K，安全系數K取2.0。

5 工程實例

鋼結構的鋼桁架使用的鋼材為Q345系，其用Q235B鋼材作支架、支撐、預埋件。對于其所使用的焊條，其型號需能匹配主體金屬，如果主體為Q345B，則其焊條可用E50xx型，次結構為Q235鋼則焊條用E43xx型。普通螺栓連接為C級，高強螺栓則需符合高10.9級。

5.1 總體施工方案初步選擇

施工安裝方向：從軸線開始往軸線方向逐步推進施工。每榀平面鋼桁架總長41m，分為2段在制造廠加工完成，在其安裝就位正投影地面處進行組裝，組裝結束后采用1臺汽車吊吊裝并進行就位固定安裝。每榀主梁安裝結束后，應盡快安裝與其相連的鋼次梁，確保主梁與鋼次梁形成穩固的剛性單元體系。

5.2 鋼桁架穩定性分析

5.2.1 鋼桁架吊裝過程中穩定性分析鋼桁架吊裝

利用有限元軟件進行非線性分析，在按照上述圖示狀況進行吊裝時，其第一階屈曲模態所對應非線性屈曲分析的載荷屈曲因子λ=10.7，穩定安全系數K大于2.0，說明此桁架在吊裝過程中穩定性滿足安全施工要求。

5.2.2 鋼桁架就位后穩定性分析鋼桁架安裝就位

鋼桁架就位時，鋼桁架兩端都固定在混凝土牛腿上設置的盆式鋼支座上，中間側向鋼次梁未安裝。

未采取加固措施時，對鋼桁架進行第一階屈曲模態下的非線性屈曲分析：在此狀態下桁架第一階屈曲模態所對應非線性屈曲分析的載荷屈曲因子λ=0.75，穩定安全系數K小2.0，說明此工況會導致桁架產生平面外失穩，滿足不了安全施工要求，需要采取措施控制其不致產生平面外失穩現象。

結束語

在施工過程中，考慮鋼桁架只承受其自重和較小的施工荷載，在無其他恒載與活載的條件下，可以充分利用其實際承載力較小的特點對施工過程中的穩定性進行分析，并對穩定性控制提供合理的控制措施，以利于節約資源，提高效益。■

參考文獻

[1]馮巖.大跨鋼桁架施工方法優選與技術研究[D].西安：西安建筑科技大學，2012.

[2]王德洪.大跨度鋼桁架拱橋施工技術研究[D].成都：西南交通大學，2012.