分析大跨度復雜鋼結構施工過程中的若干技術問題及探討

王春松

摘要：當前階段，大跨度復雜鋼結構在工程建設中應用較為廣泛。例如在大型橋梁工程建設中，為了使用其寬度，多采用大跨度復雜鋼結構。除了來自外部因素的影響外，鋼結構自身的性能也和傳統混凝土結構存在較大的差異性，因此在具體施工的過程中涉及到了多項技術問題。本文將對大跨度復雜鋼結構施工過程中的相關技術問題進行探討分析，促進我國工程建設水平的提升。

關鍵詞：大跨度；鋼結構；技術問題

前言：

隨著時代的發展，大型公共建筑工程建設技術和理念都在不斷更新，如大型橋梁工程、體育館、會展中心等均采用了大跨度復雜鋼結構，這樣既可以滿足了不斷提高的功能需求，同時更加有利于建筑物造型的塑造，以迎合人們的審美觀念。探究大跨度復雜鋼結構施工中的技術問題能夠對這類鋼結構的推廣應用起到良好的促進作用。

1.大跨度復雜鋼結構的特點分析

1.1大量應用預應力技術

預應力技術是現代建筑設計施工中廣泛應用的一種技術，其在大跨度復雜鋼結構中也存在大量的應用，主要體現在索穹頂、索膜以及整體張拉等多種新型結構體中。預應力的原理是通過施加與荷載力作用相反預應力的形式，有效的提高結構體的剛度，強化其耐久性。

1.2對材料有著較為嚴格的要求

隨著現代工程設計的多元化發展，大跨度復雜鋼結構在實際應用中跨度范圍也在持續增大。以我國為2008年奧運會興建的國家體育館鳥巢為例，其跨度已經接近300m，具體為296m。在這樣的大跨度下，想要保障建筑物的安全穩定，就需要材料性能更加優越的剛強度材料。

1.3施工難度相對較大

顧名思義，結構復雜是大跨度復雜鋼結構的顯著特征，其構件數量最多可達到幾十萬個，而且這些構件在形式、尺寸等方面普遍存在較大的差異性，可見其施工量十分巨大，龐大工作量也造就了極高的施工難度，尤其是一些比較特殊的材料結構，在使用前必須進行一定的復雜試驗。

1.4構件加工的難度較大

大跨度復雜鋼結構一般應用于一些大型工程項目中，這些項目往往是一座城市或是國家的標志性建筑物，其建設效果直接反映著當地的面貌形象，因此對工程質量有著極高的要求。為了達到理想的效果，鋼結構的所有構件加工制作都要力求最高的精密度，這為加工作業帶來了極大的困難。例如，在焊接作業中，必須達到一級焊縫標準。

2.大跨度復雜鋼結構施工中的關鍵性技術問題探討

2.1整體滑移施工技術

在開展大跨度復雜鋼結構施工的過程中，由于其構件數量十分龐大，因此在為形成整體的空間結構之前，很難保持持續良好的穩定性，在解決這一問題，最常用的技術為滑移施工技術。該技術在具體實施中，需要借助專業的牽引裝置，分成多個穩定的車身結構經由目標軌道從設計位置水平移動到裝配位置。通過這項技術的應用可以有效的解決設備在輻射吊裝安裝解構無法解決的工藝，但同時技術實施對相關方面的要求也相對較高，如橋梁結構平面必須具備較強的剛度，同時軌道鋪設的精度必須做到準確把握，而且若是在移動的過程中出現牽引困難現象，會導致多點同步控制的難度大幅度增加。

在滑移施工的過程中，想要有效控制吊點強度和穩定性可能對桁架帶來的影響，應該進行不同步檢測，在此基礎上提高系統提升點設置以及系統動態采樣的標準，同時增強位移值，盡可能的將差異控制在15mm之下。考慮到提升點位移差的變化會帶動結構的變化，有必要進行嚴謹的計算和檢測，以此保障桁架提升過程中的安全性。簡而言之，在施工中要將提升點和標準點之間的位移差控制在合理的范圍內，如此就可以避免桁架體失穩的現象出現。

2.2柔性結構的成型問題

預應力和大跨度復雜鋼結構的應用也是一個十分關鍵的問題，以索穹頂結構為例，這類空間張拉結構在施工中面臨的主要問題就在于成型工程的施工技術和計算方法選擇。通常情況下，索穹頂結構主要包括脊索、斜索、環索、中央支柱拉伸鋼圈以及外壓鋼圈梁等部分，在橋梁工程中需要按照相應的順序和方法逐步施加預應力，最后形成穹頂結構，具體可以分為兩個大步驟：首先，將中央桁架或是中間拉力還提升到設計位置并設置臨時支撐架，在此基礎上完成中間部分結構的定位，依次向里拉。其次，將脊索、坡道以及外部電纜鏈接并固定，依次從外向內拉電纜和起重桅桿，最后將內拉環拉高。

2.3復雜空間鋼結構施工中的動態結構計算機控制

在信息時代的大背景下，計算機信息技術和各行各業的融合都在加快，基于計算機的控制技術逐漸形成了一個新的領域，在許多工程建設中都得到應用，實現了施工效率和質量的雙重提升。其強大計算能力可以對施工中存在的不利因素進行全面分析，以此確保工程施工方案的可行性，提高施工的安全合理性，同時也可以驗證負面因素對結構影響范圍的合理性，有針對性給出相應的控制措施，保障施工作業的高效有序推進。

2.4施工過程跟蹤模擬計算和分析

上文中已經提到，大跨度復雜鋼結構施工的難度很高，加之構件規模龐大、工序復雜，在施工過程中很容易出現失誤。對此，需要同步開展跟蹤模擬計算，實時驗證大跨度結構及其構件的強度、穩定性等性能是否符合工程建設的要求。除此之外，為了避免施工中面臨的一些不利因素，跟蹤模擬計算分析也十分必要。例如，在大型橋梁工程中，部分材料本身的特性或是外力影響會導致結構構架內力穩定出現變化，或是產生位移變化，只有引入跟蹤模擬計算分析，才能及時有效的做出合理防護，為施工作業順利完成提供保障。

2.5臨時支承柱技術對結構安全的影響問題

在進行大跨度復雜鋼結構安裝時，經常需要設置臨時支承柱，這樣雖然為工程施工提供了方便，但同時也會造成結構受力性能的改變，如果支撐柱點附近的內力過大，則會造成結構構件的損壞。同時，臨時支承柱的存在也會降低拱腳的水平推力和豎向反力。在一些比較特殊的部位，如桁架結構中，必須在嚴密的計算分析之后才能設置臨時支承柱。

2.6高空無支托拼裝施工技術

在大跨度復雜鋼結構施工中，高空無支托拼裝施工技術也是十分常見的一項技術，其獨特之處在于會將拼裝結構分為多個小段，之后按照一定的順序進行吊裝，因此不需要設置相應的支撐平臺，主要是依靠組件的剛性結構組成一個穩定的單元。例如，在廈門國際互會展中心工程中，其懸臂式結構采用的就采用了空間桁架系統和高空無支托拼裝施工技術，使得結構自身的優勢得到了充分的發揮，既提高了施工的效率，同時也降低了成本投入。

結語：

結合現階段大跨度復雜鋼結構在工程建設中的應用現狀來看，其未來發展前景十分廣闊，因此對其施工中的技術問題進行探究具有重要現實意義。就目前來看，大跨度復雜鋼結構的施工方法處于不斷改進之中，基本形成了以滑曲線、高空無支托拼裝技術為核心的空間安裝技術。同時，針對一些異型空間結構，計算機控制技術的引入推廣極大的提升了施工質量水平。可以預見到，隨著技術的不斷創新發展，大跨度復雜鋼結構在我國工程建設中發揮的作用也會越來越大。

參考文獻

[1]郭彥林，崔曉強. 大跨度復雜鋼結構施工過程中的若干技術問題及探討[J]. 工業建筑，2004（12）：1-5+22.

[2]唐偉. 分析大跨度復雜鋼結構施工過程中的若干技術問題及探討[J]. 建設科技，2014（Z1）：171-172.

[3]唐明軍. 櫻花工程鋼結構施工過程中若干技術問題探討[J]. 工程與建設，2015，29（03）：418-420.

[4]田黎敏，郝際平，鄭江，王先鐵，鐘煒輝. 大跨度復雜鋼結構施工力學模擬的研究與應用[J]. 西安建筑科技大學學報（自然科學版），2012，44（03）：324-330.

[5]溫愛明. 大跨度空間鋼結構施工在吉林大劇院中的應用研究[J]. 中國建材科技，2016，25（02）：73-75.

（作者單位：武橋重工集團股份有限公司）