大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

馮杰

摘 ? ?要：隨著社會的進步，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)蓬勃發(fā)展，尤其近年來環(huán)保問題越來越多的受到國人的重視，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)日益受到建筑市場的青睞。跨度越來越大，造型越來越復(fù)雜，對于結(jié)構(gòu)施工提出的技術(shù)要求也越來越高。本文就大跨度管桁架結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中的施工方法選擇與關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用對大跨度管桁架結(jié)構(gòu)施工進行研究，希望對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工提供可供參考的意見。

關(guān)鍵詞：大跨度管桁架;施工方法;關(guān)鍵施工技術(shù)

1 ?大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu)特點

現(xiàn)代空間管桁架結(jié)構(gòu)具有跨度大、用鋼量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工技術(shù)要求高等特點。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，空間結(jié)構(gòu)的跨度早已超過百米，近年來由于環(huán)保要求，許多能源企業(yè)封閉工程的結(jié)構(gòu)跨度已超過200m，用鋼量極大且鋼構(gòu)件的規(guī)格、種類繁多;空間結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計復(fù)雜，施工大臨安全性要求高。這些種種對于施工前的施工方案選擇與編制，施工過程中施工組織、施工技術(shù)支持、施工質(zhì)量、施工安全提出了很高的要求。

2 ?大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)施工方法

對于大跨度管桁架結(jié)構(gòu)，可根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)特點、施工現(xiàn)場條件、施工機械選擇、施工成本控制的因素選擇不同的施工方法。我國常見的大跨度管桁架結(jié)構(gòu)施工方法有以下幾種：高空散裝法、分段或分塊安裝法、整體吊裝法、整體提升法、整體頂升法、逐榀或累計滑移法等。

（1）高空散裝法：高空散裝法是利用安裝好的網(wǎng)架剛度大、穩(wěn)定性好，可承受一定荷載的特點，先在地面組裝好基準(zhǔn)網(wǎng)架后吊裝就位，利用卷揚機或滑輪把單元節(jié)點吊至空中就位，直接在設(shè)計部位進行散件或小拼單元總拼的一種形式。其優(yōu)點是不需要大型機械設(shè)備參與施工。適用于結(jié)構(gòu)體量小、施工成本控制嚴(yán)格的工程項目。但高空散裝法的缺點也很明顯，工期較長，高空作業(yè)多，施工難度較大，高空作業(yè)對工人的技術(shù)要求較高，施工安全往往得不到保障，工人在高空作業(yè)，極易發(fā)生高空墜落事故，所以施工時必須采取安全有效的防護措施。

（2）分段或分塊安裝法：分塊和分段安裝法是將整跨管桁架結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計特點和施工現(xiàn)場情況分成幾段，在地面按照桁架分段情況設(shè)置地面拼裝胎架，每段桁架在地面進行焊接拼裝，在采用分段吊裝的方式吊裝到現(xiàn)場搭設(shè)的臨時支撐胎架上進行管桁架的整體焊接。這種方法的優(yōu)點是由于搭設(shè)了臨時支撐胎架，施工安全得到了保證，且分段施工對于機械設(shè)備要求不高，通常履帶吊就能滿足吊裝要求，且施工速度較快。其缺點是需要制作地面拼裝胎架和臨時支撐胎架，且對于地面拼裝的測量放線要求較高，否則會出現(xiàn)高空拼裝時無法拼裝合龍，或者勉強拼裝產(chǎn)生位移變形。

（3）整體吊裝法：整體吊裝法是將整個管桁架在地面拼裝完成后，采用機械設(shè)備整體吊裝至基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接。此種方法對于機械設(shè)備有較高的要求，需要大型起重設(shè)備進行施工。而且對于整體結(jié)構(gòu)而言，整體吊裝要對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化和變形進行嚴(yán)格的控制，并且整體吊裝的過程中，對于地面建筑工程的施工會有很大的影響。對于跨度稍小或中等跨度的空間鋼結(jié)構(gòu)或非曲線型鋼結(jié)構(gòu)，整體吊裝法是種不錯的選擇，而目前國內(nèi)的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)跨度越來越大、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，整體吊裝法的應(yīng)用空間越來越小。

（4）整體提升法：整體提升法是將起重設(shè)備放在結(jié)構(gòu)的上面，其應(yīng)用的方式是對于結(jié)構(gòu)在地面上安裝完以后，通過提升設(shè)備將拼裝好的整體結(jié)構(gòu)提升至設(shè)計位置。這種施工方法采用的是利用小型機械群安裝大型結(jié)構(gòu)框架。可以減少吊裝時的成本，與此同時可以將主體結(jié)構(gòu)上的一些附屬結(jié)構(gòu)一起提升至設(shè)計位置，這種方法大大提升了施工速度，保證了施工安全性的同時也降低了施工成本。但此種方法往往只適用于特定的工程，不能適用于所有大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)工程。整體頂升法與整體提升法原理類似，區(qū)別在于提升設(shè)備的位置不同，一個位于結(jié)構(gòu)支點上面，一個位于結(jié)構(gòu)支點下面。

（5）逐榀或累計滑移法：累積滑移法適用于復(fù)雜支承條件的大跨度單跨空間桁架結(jié)構(gòu)，最適用于多榀桁架相同、單榀桁架重量大、支座情況較為復(fù)雜的空間桁架體系。累計滑移法往往與分段吊裝法一起使用。累計滑移法的優(yōu)點在于施工速度快，不需要大型的起重設(shè)備，對于一些料場封閉工程，施工的同時不影響生產(chǎn)。累計滑移法原理是對管桁架結(jié)構(gòu)設(shè)置滑移軌道，將管桁架結(jié)構(gòu)拼裝好后放置在滑移軌道上，通過頂推設(shè)備拼裝好一榀管桁架滑移一榀，再拼裝下一榀，再滑移，當(dāng)整個管桁架結(jié)構(gòu)拼裝完成后，整個桁架結(jié)構(gòu)已經(jīng)累計滑移到位，再通過頂升系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)卸載、支座安裝。大跨度管桁架結(jié)構(gòu)累計滑移的方法就目前看來在實際應(yīng)用中已經(jīng)越來越多，是很多工業(yè)封

3 ?項目的首選施工方案。

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工方法選擇需要考慮的因素多種多樣。（1）結(jié)構(gòu)跨度是選擇方案最重要的考慮因素之一，結(jié)構(gòu)跨度的大小直接影響結(jié)構(gòu)施工時的質(zhì)量控制措施、安全防護措施、成本控制、進度控制等方面。（2）建筑功能與平面形狀，建筑物的建筑功能往往決定了建筑物的平面形狀，如體育館、封閉煤棚、火車站等，建筑功能不同，往往在平面設(shè)計上采用不同的形狀與風(fēng)格。不同的平面形狀對于施工方法的選擇有著舉足輕重的影響。（3）現(xiàn)場施工條件，現(xiàn)場施工條件雖然不足以構(gòu)成決定施工方法的決定性因素，但往往施工條件限制了某些施工方案的選擇，如場地狹小、施工和生產(chǎn)同時進行、工程緊鄰居住區(qū)等因素，都將成為施工方案選擇的限制性條件，在我們選擇施工方法時也必須考慮進去。

4 ?大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

對于選用不同的施工方法，大跨度管桁架結(jié)構(gòu)施工時的關(guān)鍵技術(shù)不盡一樣。但鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接、結(jié)構(gòu)吊裝、模擬仿真分析和施工監(jiān)測這四項施工技術(shù)對于每種施工方法而言都是必須且關(guān)鍵的。

（1）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接最直接的決定了結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，所以在焊接前，要選擇正確的焊材、焊機，保證焊接電壓和電流。焊接作業(yè)時，要保證焊接處的清潔，焊接作業(yè)嚴(yán)格按照國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)操作。同時，做好焊縫的檢測工作，嚴(yán)格實行焊縫百分之百檢查。

（2）大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu)吊裝前要對吊點、吊索、卡環(huán)進行驗算，吊裝設(shè)備的選擇及地基承載力是否滿足吊裝要求要進行計算，以保證結(jié)構(gòu)吊裝的安全。

（3）大跨度管桁架結(jié)構(gòu)的模擬仿真分析一般應(yīng)用有限元計算原理，對鋼結(jié)構(gòu)安裝的全過程進行分析。重點分析施工大臨的荷載分布情況，結(jié)構(gòu)吊裝時的應(yīng)力變化和變形情況，當(dāng)進行滑移施工時，滑移對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力變形分析，結(jié)構(gòu)卸載時管桁架的下?lián)隙确治龅鹊取？梢哉f模擬仿真分析是大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)核心中的核心，一切方案選擇和施工組織都是建立在模擬分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。

（4）確保了理論上的數(shù)據(jù)分析，在施工過程中還有極為重要的一環(huán)，就是施工監(jiān)測。為了保證鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度以及結(jié)構(gòu)在施工期間的安全，必須對鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度及鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力以及結(jié)構(gòu)的變形進行監(jiān)測。結(jié)構(gòu)應(yīng)力及結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測能反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的整體變形規(guī)律，是判斷結(jié)構(gòu)是否達到設(shè)計要求的重要依據(jù);應(yīng)變測點的布設(shè)應(yīng)盡可能布設(shè)在結(jié)構(gòu)中受力較大、受力狀態(tài)復(fù)雜、對結(jié)構(gòu)整體承載力與穩(wěn)定性有重要影響的部位。

5 ?結(jié)束語

在我國建筑業(yè)飛速發(fā)展的今天，無論是建筑行業(yè)日新月異的變化，還是日益嚴(yán)苛的環(huán)境保護要求，大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)必然會越來越廣泛的應(yīng)用于各個建筑領(lǐng)域。許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為地方的標(biāo)志性建筑。本文就大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)的施工方法和關(guān)鍵施工技術(shù)進行了探討，期望能對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工研究起到拋磚引玉的作用。

參考文獻：

[1] 梁偉南.大跨度鋼結(jié)構(gòu)空間管桁架梁滑移法施工技術(shù)探究[J].科技論壇，2012（15）：100.

[2] 陳方麗.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)和施工要點[J].中華建設(shè)，2017（4）.