高空大跨空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的實(shí)踐分析

王明鋒

摘 ?要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)作為我國(guó)的第一生產(chǎn)力，科技的不斷革新和技術(shù)的不斷優(yōu)化促使各行各業(yè)有了快速的發(fā)展。在建筑領(lǐng)域，大跨度空間結(jié)構(gòu)也逐漸迅速發(fā)展，也被廣泛的應(yīng)用在實(shí)際的建筑當(dāng)中，例如廠房建筑或是大型的體育場(chǎng)等方面具有良好的應(yīng)用。由于我國(guó)在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的研究方面還是處于研究的初級(jí)階段，因此，不管是在施工技術(shù)、人員整體素質(zhì)還是施工設(shè)備等方面，和外國(guó)先進(jìn)的水平依然存在著較大的差距。所以，只有結(jié)合國(guó)內(nèi)行業(yè)具體的實(shí)際情況，才能不斷加強(qiáng)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的深入研究和分析。

關(guān)鍵詞：高空;大跨度空間;鋼結(jié)構(gòu);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU758.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）25-0144-02

Abstract： With the continuous development of social economy， science and technology as the first productive force of our country， the continuous innovation of science and technology and the continuous optimization of technology promote the rapid development of various industries. In the field of architecture， long-span spatial structure is also gradually developing rapidly， and it is also widely used in practical buildings， such as factory buildings or large stadiums. As the research of long-span space steel structure in our country is still in the initial stage， there is still a big gap with the advanced level of foreign countries in terms of construction technology， the overall quality of personnel and construction equipment. Therefore， it is necessary to strengthen the in-depth research and analysis of the construction technology of long-span spatial steel structure according to the specific situation of the domestic industry.

Keywords： high altitude; long span space; steel structure; construction technology

引言

在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工過(guò)程中，需要建設(shè)者進(jìn)行全程的投入，這樣有利于施工當(dāng)中的成形安全性與狀態(tài)可以更好的體現(xiàn)出來(lái)。而現(xiàn)在的大跨度和大型鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于安裝結(jié)構(gòu)與施工成形結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)有著直接的影響。因此，在進(jìn)行大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)途中遇施工技術(shù)研究時(shí)，施工建設(shè)在大跨度空間的結(jié)構(gòu)過(guò)程中要采用科學(xué)合理與定量分析的方式，才能有利于實(shí)現(xiàn)施工中的經(jīng)濟(jì)合理化，確保施工的安全性。

1 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際發(fā)展中的現(xiàn)狀

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，建筑施工技術(shù)水平也隨著得到了質(zhì)的飛躍。從以往建筑施工機(jī)械設(shè)備以及高端的施工技術(shù)需要從國(guó)外引進(jìn)，到現(xiàn)在我國(guó)擁有了自主研發(fā)的建筑施工科學(xué)技術(shù)以及被在世界建筑施工過(guò)程中廣泛應(yīng)用的建筑施工技術(shù)專利，并在建筑施工領(lǐng)域中居于世界前列。但是統(tǒng)籌來(lái)講，在高空大跨空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)上我國(guó)的技術(shù)水平還是比較落后，近幾年雖然有一定程度的發(fā)展，但是應(yīng)用的建筑工程還是比較少，主要在建造大型體育館上應(yīng)用的多[1]。由于奧運(yùn)會(huì)和冬奧會(huì)在我國(guó)陸續(xù)開(kāi)展，我國(guó)加大了各地區(qū)大型體育館的建設(shè)力度，比如在2008年舉辦北京奧運(yùn)會(huì)，國(guó)家建設(shè)了舉世矚目的鳥(niǎo)巢、水立方等大型體育館。這些體育館的建設(shè)正是運(yùn)用了高空大跨空間結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)。從這以后，國(guó)家加大了對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究及引用。隨著以后我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和建筑施工技術(shù)越來(lái)越成熟，高空大跨空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，在建筑工程方面的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。

2 高空無(wú)支托拼接施工的技術(shù)

在高空大跨空間結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)的拼接方式是一項(xiàng)非常重要的施工工藝，這項(xiàng)工藝不僅關(guān)乎到整個(gè)工程的施工質(zhì)量，同時(shí)也影響到建設(shè)項(xiàng)目的整體美觀。在我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的大跨度鋼結(jié)構(gòu)拼接技術(shù)就是高空塊體的擴(kuò)大單元無(wú)支托組裝技術(shù)[2]。該技術(shù)的施工原理是將整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭澐郑鶕?jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的布置及施工組織設(shè)計(jì)要求，選擇合理的施工吊裝技術(shù)，在施工過(guò)程中不需要搭建支撐平臺(tái)，通過(guò)合理有效的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，利用自身的剛度形成穩(wěn)定的單元體，然后再將這些單元體依次進(jìn)行拼接，最后形成整個(gè)結(jié)構(gòu)體系。

3 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中要注意的問(wèn)題

由于施工技術(shù)在大型空間鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮著重要的作用，為確保結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)效益在施工過(guò)程中，要有合理的施工方案和科學(xué)的施工過(guò)程分析。在當(dāng)前很多大型空間鋼結(jié)構(gòu)的施工當(dāng)中，已將傳統(tǒng)意義上的施工方法進(jìn)行了創(chuàng)新，逐漸向著綜合化、高科技的領(lǐng)域進(jìn)軍，致使傳統(tǒng)的施工技術(shù)將面臨巨大的挑戰(zhàn)和施工技術(shù)難度的不斷提高。因此需要更多的科研、設(shè)計(jì)和施工單位一起進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)和創(chuàng)造新的科學(xué)性強(qiáng)的施工技術(shù)，來(lái)促進(jìn)發(fā)展中所需。

4 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的分類與主要特點(diǎn)

由于三維空間形體作為空間結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，而且三維受力特性的結(jié)構(gòu)通過(guò)荷載作用下會(huì)有所顯示。要利用合理的曲線形體來(lái)有效降低外荷載的直接影響，在空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)中還有其形式的多樣化和造價(jià)相對(duì)較低特性等，而且空間結(jié)構(gòu)自身重量較輕，有一定合理的受力[3]。因此，在近年來(lái)，我國(guó)新型鋼結(jié)構(gòu)被廣泛采用。例如，索膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和懸索結(jié)構(gòu)等。由于采用的不同空間結(jié)構(gòu)，所以建筑物的展現(xiàn)形式也各不相同，比如會(huì)議中心、展廳、飛機(jī)庫(kù)和體育館等。這些建筑不僅成為一個(gè)城市的亮麗風(fēng)景，還體現(xiàn)出國(guó)家科技發(fā)展水平的高低，最重要的是大跨度與超大跨度的建筑和空間結(jié)構(gòu)核心技術(shù)成為了科技發(fā)展的主要指標(biāo)。

4.1 空間結(jié)構(gòu)形式的多樣化

由于傳統(tǒng)的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的功能過(guò)于單一，不能滿足當(dāng)前對(duì)于大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的需要，因此結(jié)構(gòu)形式逐漸被固定。然而隨著目前建筑理論的不斷發(fā)展，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的形式也呈現(xiàn)出越來(lái)越多的形式，具有廣闊的發(fā)展空間。例如“鳥(niǎo)巢”對(duì)復(fù)雜扭曲的空間桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)用，其中以生物仿生學(xué)作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ);廣州國(guó)際會(huì)展中心對(duì)張弦桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)用;奧運(yùn)會(huì)羽毛球館則是對(duì)世界最大跨度的弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用等。將現(xiàn)代化技術(shù)和大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的理念設(shè)計(jì)融為一體，這樣可以促使結(jié)構(gòu)外觀的多樣化，還讓人眼前一亮，充分滿足了現(xiàn)代人的審美需求，加上結(jié)構(gòu)形式趨于科學(xué)與合理化。

4.2 施工的技術(shù)難度較大

由于大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)建筑對(duì)節(jié)點(diǎn)支撐的需求量大，為充分滿足建筑的結(jié)構(gòu)形式與堅(jiān)固性，各個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要進(jìn)行相應(yīng)的焊接工作，這對(duì)于建筑施工來(lái)說(shuō)是一個(gè)大工程。在大型建筑工程中，通常是有成百上千個(gè)構(gòu)建，并且每個(gè)構(gòu)建的大小和尺寸都是不同的，這就給施工加大了相應(yīng)的難度。但是作為國(guó)家的重點(diǎn)工程建設(shè)對(duì)于工程的質(zhì)量是有比較嚴(yán)格的要求的，對(duì)于施工的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度是有很高要求的。

4.3 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)對(duì)于鋼材等級(jí)的高要求

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步，建筑領(lǐng)域中的一些傳統(tǒng)的施工觀念和建筑理論也在不斷的更新?lián)Q代，人們對(duì)建筑物的功能要求也在日益變化，高空大跨空間結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用也因此得到進(jìn)一步的應(yīng)用和推廣。在建筑有限的空間范圍內(nèi)，如何使其進(jìn)一步擴(kuò)大逐漸成為建筑學(xué)研究發(fā)展的方向。建筑空間橫向擴(kuò)展必定會(huì)更加豐富其內(nèi)部使用功能，但由此也會(huì)造成建筑物頂部結(jié)構(gòu)的重量會(huì)越來(lái)越重，兩側(cè)的墻體也會(huì)難以承受其重量。在這種情況下，保證建筑結(jié)構(gòu)整體框架的可靠性，提高鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，利用其自身的剛度抵抗自身的荷載，才能進(jìn)一步減輕建筑結(jié)構(gòu)的自重，從而減少建筑施工難度，保證建筑工程質(zhì)量。我國(guó)在高空大跨空間結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，不僅對(duì)施工技術(shù)的要求非常嚴(yán)格，而且對(duì)所使用的建筑材料更有明確的規(guī)范要求和審查標(biāo)準(zhǔn)。要求在建設(shè)大跨度建筑體系中必須使用高強(qiáng)度、高規(guī)格的優(yōu)質(zhì)鋼材，并且在使用過(guò)程對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼材按施工規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)有不符合要求的鋼材，必須進(jìn)行更換，并對(duì)全部鋼材進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)。確保施工使用的鋼材全部符合規(guī)范要求，防止在施工過(guò)程中或者使用過(guò)程中出現(xiàn)危險(xiǎn)。

4.4 對(duì)于現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力的使用十分普遍，尤其在大面積的梁和板上。預(yù)應(yīng)力技術(shù)分為先張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)和后張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，一般先張法預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)使用的范圍比較廣[4]。預(yù)應(yīng)力的施工工藝簡(jiǎn)單，它首先經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，保證不超過(guò)其規(guī)定的伸長(zhǎng)率，對(duì)鋼筋進(jìn)行張拉，然后在通過(guò)錨具進(jìn)行固定，使鋼筋形成可以抵抗壓力的內(nèi)力。在高空大跨空間結(jié)構(gòu)體系中，也需要使用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，它通過(guò)對(duì)鋼筋提前加工彎曲，使其具有一定的內(nèi)力，再通過(guò)對(duì)其形成的構(gòu)件進(jìn)行拼接，使鋼筋構(gòu)件利用鋼筋內(nèi)力來(lái)抵消自重。這樣不僅可以有效的降低建筑結(jié)構(gòu)自重，而且還可以降低建筑材料的使用，對(duì)節(jié)約建筑建造成本，保證建筑質(zhì)量都可以起到非常重要的作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，在大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工中，要對(duì)各種因素進(jìn)行考慮，應(yīng)用的施工技術(shù)必須結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的具體情況變換而采取針對(duì)性較強(qiáng)的更改措施，確保工程整體施工的有效性。由于目前建筑行業(yè)對(duì)于施工技術(shù)的要求不斷提高，隨著施工技術(shù)要求的提高，致使高空大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)漸漸順應(yīng)了當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，為建筑行業(yè)的快速發(fā)展提供了巨大的貢獻(xiàn)。由于大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)作為具有綠色環(huán)保的性質(zhì)，此技術(shù)應(yīng)用于建筑中的理念主要是仿生態(tài)自然，展示出自然生態(tài)的和諧美。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)還會(huì)被廣泛的應(yīng)用在建筑施工當(dāng)中，進(jìn)一步促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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