現(xiàn)代大跨度空間鋼結構施工技術

崔明偉

沈陽中辰鋼結構工程有限公司

現(xiàn)代大跨度空間鋼結構施工技術

崔明偉

沈陽中辰鋼結構工程有限公司

鋼結構具有經(jīng)濟成本低、堅固耐用、可反復拆卸等優(yōu)點，不僅保證了建筑工程的使用質(zhì)量，而且外觀優(yōu)美，符合現(xiàn)代人的審美要求。近年來，隨著人們對建筑功能需求的提升，國內(nèi)高層建筑和大跨度建筑數(shù)量不斷增加，鋼結構由于具有自重輕、性能好等特點，在大型廠房、體育場等建筑中得到了廣泛應用，文章首先簡述了大跨度空間鋼結構的發(fā)展現(xiàn)狀，隨后分析了該技術的施工特點，最后就如何進一步優(yōu)化鋼結構施工技術提出了幾點建議。

大跨度建筑；鋼結構；發(fā)展現(xiàn)狀；施工技術

前言

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展帶動了我國建筑行業(yè)的變革。現(xiàn)代大跨度鋼結構已經(jīng)在我國建筑結構施工中得到了相應的應用。其在體育館、會展中心和機場建筑等方面應用比較普遍。大跨度空間鋼結構涵蓋的施工范圍比較廣，技術要素也比較多。

1 大跨度空間鋼結構施工技術特點

首先，空間鋼結構鋼板比較厚，且跨度大。近年來，建筑行業(yè)快速發(fā)展，建筑形式也更加多樣化。現(xiàn)代大跨度空間結構滿足了建筑行業(yè)的施工要求。同時，其與高強度級別鋼材同步應用，提升了整體建筑結構的穩(wěn)定度和安全性，鋼板材料的厚度和質(zhì)量也得到了相應的保障。

其次，與傳統(tǒng)建筑結構形式相比，大跨度空間結構類型更加多樣化。以奧運會羽毛球館為例，其將大跨度弦支彎頂作為其鋼結構，并將泡沫理論多面體作為空間結構的水立方，加之生態(tài)化的設計理念，使現(xiàn)代大跨度空間鋼結構的應用更加自由，也促進了建筑形式向多樣化方向發(fā)展。

第三，現(xiàn)代大跨度空間鋼結構設計難度比較大，涉及到的構件也比較復雜。體育館、會展中心的大型建筑結構都比較復雜，其涉及到的建筑材料和施工工序比較多，很大程度上加大了施工難度。同時，也對建筑工程的具體施工進度造成了一定的影響。建筑部門要重視大跨度空間結構的設計和試驗等，符合建筑標準后，將其投人應用，以提升其整體施工質(zhì)量。

第四，嚴格規(guī)定構件精確度，加大了焊接難度。大跨度空間鋼結構施工中涉及到諸多焊接技術的應用。其對施工質(zhì)量有較高的要求。進行大跨度空間鋼結構施工的時候，要對施工過程中的構件進行嚴格檢查，確保其符合具體的施工標準，并注重焊接技術的選擇和應用。大跨度空間鋼結構施工中涉及到材質(zhì)預裝和焊接問題，工程負責人要提升整體工程要求，應用先進的施工技術和施工理念，以確保施工安全性和整體工程質(zhì)量。

2 大跨度空間鋼結構施工技術分析

2.1 設計與制造技術的應用

隨著科學技術在各個領域的應用，建筑工程設計通常也采用計算機制圖工具，提高設計的科學性和精準度。如CAD技術和CAM技術在鋼結構施工建設中起輔助作用，它的運用為建筑提供三維空間和立體感，實現(xiàn)了圖文之間的轉(zhuǎn)換，減少設計的誤差，提高工作效率。

2.2 安裝施工仿真技術

在建筑施工中，通常忽視施工中的安全隱患，而只關注建筑的使用性安全。但是，有些工程在建筑過程中就能體現(xiàn)它的最大承載負荷，尤其是大型的工程建筑，大跨度空間鋼結構建筑就是其中一種。因此，應該足夠重視施工過程中的安全問題，關注施工的質(zhì)量，重視施工工人的安全。仿真模擬技術的運用是大跨度空間鋼結構建筑工程的一項重要的措施，在施工過程中，關注施工設備的運行情況，檢查跨度和節(jié)點的準確度，對于結構安裝和卸載等過程進行仿真模擬，確保對整個施工過程的控制。

2.3 選用合理的安裝方法

大跨度空間鋼結構技術復雜，選用合適的施工技術和方法有利于建筑施工的安全。鋼結構的施工建筑需要進行技術革新，選擇滿足經(jīng)濟、安全的要求。在鋼結構建筑發(fā)展迅速的時代，工程師不斷地創(chuàng)造了各種高技術含量的施工技術，如整體滑移技術、高空分榀組裝等技術。根據(jù)施工的具體需要，選擇符合要求的工程技術，從而使工程安裝得到最大優(yōu)化。

2.4 厚板及管結構的全位置焊接技術

在大跨度空間鋼結構施工中，保證鋼材間的高質(zhì)量焊接對于提升整體結構穩(wěn)定程度有關鍵性影響，直接決定了空間鋼結構的使用年限。現(xiàn)代大跨度空間鋼結構設計時，為了盡可能體現(xiàn)結構的多樣化，往往采用不同類型、不同尺寸的鋼材，這就給焊接帶來了較高的難度。除此之外，在大跨度空間鋼結構施工時，需要面臨來自外界環(huán)境的多重因素影響，例如溫度變化、風速、濕度等，都會給焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了解決上述問題，必須有針對性的采用焊接工藝，確保每個焊頭的施焊均勻和母材的充分融合。

2.5 高空滑移技術

高空滑移技術是指在現(xiàn)代大跨度空間鋼結構設計中，將結構的分條或者分塊進行組裝，然后通過預先設定好的滑軌進行滑移。其要對空間鋼結構的具體形式進行構建，以確保主體架的規(guī)范和一致。當滑移到要求的位置之后，按照具體施工要求，將其拼裝成一個整體。目前，高空滑移技術包括逐條累積滑移和單條滑移兩種。其施工中的要求相對較少，并且施工成本也比較低，不會對施工場地有太大限制和要求。

2.6 分段吊裝法

根據(jù)結構桿件特點及起吊設備能力來劃分主體結構區(qū)段，之后再使用吊裝機械將在地面拼裝成型的各區(qū)段單元吊裝至指定高度，最后焊接總拼成型的施工工藝。依據(jù)劃分單元形狀可分成分塊吊裝和分條吊裝兩種類型，沿跨度較長方向?qū)⒔Y構分割成條狀區(qū)段即為分條吊裝法；若沿縱橫兩向劃分結構成若干個塊狀單元則為分塊吊裝法。對結構進行劃分時，應注意保證分塊單元或分條單元具有足夠的剛度和幾何不變性，否則應采用臨時桿件進行加固處理。

條(塊)單元在地面完成拼裝，高空作業(yè)量大大減小，安裝精度及質(zhì)量得以保證，且由于無需搭設腳手架，施工經(jīng)濟性良好，充分利用起重設備，加快施工進程；但此方法對輔助支撐結構的臨時支撐胎架要求較高，施工前應分析該支撐胎架的承載力，保證其穩(wěn)定性。

分段吊裝法適用于劃分區(qū)段后的單元剛度、受力特性改變量小的鋼結構安裝。國家大劇院是采用分條吊裝法對其屋蓋進行安裝。

結束語

通過對大型空間鋼結構常用施工方法進行概述，了解各施工工藝特點及其適用范圍，可大體選擇出合理的施工方案，再結合施工力學理論及有限元模擬分析方法，對實際工程進行各種施工安裝方案下的仿真模擬分析。如何選擇合理的施工安裝方案，是大跨度空間鋼結構施工力學研究的重點課題。

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