大跨度空間桁架結構吊裝施工技術分析

文/楊柏芳 中鐵二十一局集團第二工程有限公司 甘肅蘭州 730000

大跨度空間的桁架結構與傳統建筑穹頂結構不同，多不采用在空間中設支柱的方式進行建造，這大大提高了桁架結構的設計和施工難度。設計和施工人員需要對施工流程、施工難度、桁架結構的外形、重量等進行多方位的考慮。在桁架的吊裝過程中，往往會面臨一些設計和施工問題，有效解決這些問題，才能夠使大跨度空間桁架施工得以順利進行。

1、大跨度空間桁架結構施工技術的特點

大跨度空間對桁架的材質、結構等有著更高要求。大跨度空間桁架需要結構的強度足夠，不發生桁架塑性變形或斷裂的現象。這就要求在桁架在選材上要更為精心。大跨度空間要求桁架的剛性和穩定性是足夠強的，需要設計人員在設計時，要選用適合的結構形式，并對桁架的各個連接處的節點位置、連接方式等做出合理設計，并要求施工人員嚴格按照設計的標準施工[1]。根據建筑自身功能以及所處地理位置，桁架的設計要滿足一些條件，包括：抗風、抗震能力，載荷能力等。

2、大跨度空間桁架結構形式分類

桁架結構按照使用材料可以分為許多種類，但是用在大跨度空間中的桁架結構大部分是以鋼桁架為主。鋼桁架結構具有良好的抗風、抗震性能，由于鋼材本身的特質，鋼桁架還具有強度大、空間荷載能力高的特點。鋼桁架與其他桁架類型，如混凝土桁架結構，相比而言具有重量輕的優點，這也使得鋼桁架結構在大跨度空間中的使用更為廣泛。

從桁架的空間結構上分析，還可分為三角形桁架、多邊形桁架、空腹桁架等多種桁架結構[2]。在選用桁架結構時，設計人員需要考慮到各種桁架結構的荷載能力、用料量、施工條件、施工量，盡量選用低施工成本的桁架結構。

3、大跨度空間桁架結構的施工技術質量問題

3.1 安裝問題

如今，主要的施工安裝模式分為：分開安裝法、高空散裝法、整體吊裝法、高空滑移法等。但是大空間的桁架安裝難度隨著空間橫跨的跨度增加而提高，這就會使桁架結構越來越復雜，使原有的安裝方法不能夠滿足當前工程的安裝要求。施工工人在安裝復雜的桁架結構時，容易失去章法，沒有規則可尋，從而容易產生延誤工期、安裝錯誤、結構失調等安裝施工問題。在大跨度的空間穹頂安裝過程中，施工人員需要使用各種安裝手段和工具，以確保安全施工。

3.2 設計問題

設計人員在對如游泳館、歌劇院等大跨度空間的鋼結構進行設計時，多使用CAD軟件工具進行圖紙繪制，構造三維模型，處理各個支點、節點，標注規格尺寸等。CAD軟件還能夠幫助設計人員管理土層和文字資料，大大提高了技術人員的設計效率。而CAD軟件工具給設計人員帶來便捷的同時也引起了一些設計問題，比如設計預算與其他形式文檔得出的預算結果存在差異，這些誤差在施工過程中是必須要設法消除的。

4、大跨度空間桁架結構的施工技術優化方法

4.1 施工安裝的優化方法

一般情況下，大空間跨度的建筑都是以鋼筋混凝土為框架建造而成的，建筑具有面積大、跨度大、高度高等特點，這就要求在吊裝桁架結構時，要注意考慮建筑體各個部分所受應力的情況，并將吊裝高度和作業強度控制在一定范圍內。在進行大空間跨度建筑的吊裝施工時，設計人員與施工人員可在施工前對施工方式進行探討和試驗，可對原有的多種施工方式結合運用。在分次吊裝施工時，施工人員要注意使用臨時胎架做輔助支撐，確保分次吊裝中已吊裝和正在吊裝的桁架順利安裝。施工技術人員要先安裝主桁架結構，再安裝桁架的其他次要部分，這樣能夠很好地提高桁架結構的穩定程度。施工技術人員在安裝主桁架結構時，可能會面臨桁架高度高、跨度大的問題，可使用單機吊方式在兩側混凝土支柱上同時進行主桁架的吊起和安裝。而主桁架的中間部分，高度最高，吊裝難度最大，為確保主桁架垂直，這時候就需要對主體桁架結構的中間部分使用雙機抬吊的辦法進行吊裝。

在整個吊裝過程中，技術人員需要預先設計好施工順序，施工人員需要按照施工順序有序進行，合理選用施工方法。在具體施工過程中，施工人員與設計人員、以及施工人員之間要相互配合，才能夠確保桁架結構按照的位置處于準確、合理、完善的狀態，共同完成大跨度空間桁架結構的吊裝工作。

4.2 桁架結構拼接技術的優化方法

在吊裝桁架結構時，可執行“三步走”的拼接過程。

第一步、先要做好臨時支柱的架設工作。臨時支撐結構的固定是十分必要的，在臨時胎架固定好后，在胎架上要鋪設木方，并使用捆扎方式固定木方。這一步施工中，要注意木方與工字鋼的捆扎一定要牢固，要注意胎架的架設位置與高度。在確保胎架的臨時搭建工作完成后，才能進行下一步桁架結構吊裝。

第二步、將柱間桁架吊至臨時胎架上，在臨時胎架上調整其與主體桁架結構的位置關系，并在交界處進行拼接。在這一過程中要注意柱間桁架的位置和高度是否達到了設計安裝的要求，如未達到要求，需要與設計人員及時溝通，尋找解決辦法。

第三步、當所有桁架結構吊裝完畢后，要保證整體桁架結構處于穩定狀態中，施工人員利用千斤頂制造桁架與胎架之間的縫隙，并趁此縫隙解除木方與工型鋼之間的捆綁，撤去胎架上鋪設的木方，從而撤除胎架，完成桁架結構的安裝。

在安裝時，施工人員要注意構件安裝的連接節點，注意焊縫厚度和螺栓強度，以保證桁架結構的安全、堅固。設計人員在桁架結構的安裝過程中要全程跟進，確保能夠通過分步安裝來解決設計圖紙與安裝過程中的誤差問題。

結語：

桁架結構吊裝施工技術的逐步完善，能夠確保大型建筑具有更大跨度的內部空間。在未來的建筑行業發展中，相關技術研究人員要重視大跨度空間桁架結構的相關研究，以促進建筑行業實現發展目標。