建筑工程鋼結構網架安裝施工技術分析

摘 要：為解決鋼結構網架在安裝過程中面臨的技術難題和安全風險，本文以瀟河國際會展中心鋼結構網架安裝工程為例，對桁架預起拱、屋蓋樓面拼裝、屋蓋桁架提升以及鋼絞線導向架等關鍵施工步驟進行了深入研究。通過對施工過程中力學模擬分析和實際應用案例的對比，揭示了現行施工方法中的不足之處，并提出了相應的改進措施和優化方案。本文旨在為工程技術人員提供科學合理的施工技術指導，以保證工程質量和施工安全，提高施工效率。

關鍵詞：建筑工程；鋼結構網架；施工技術文章編號：2095-4085（2025）02-0001-03

0 引言

隨著現代建筑技術的快速發展，大跨度鋼結構網架以其卓越的美學效果與寬敞的實用空間備受青睞。然而，鋼結構網架的安裝施工涉及復雜的技術難題，如重大構件的精準提升、安全穩定的臨時支撐和精確的節點連接等。這些技術難題的存在，增加了工程的施工難度和安全風險，對施工安全和工程質量的保障提出了更高要求。因此，深入研究鋼結構網架的安裝技術，探索更為科學合理的施工方法，對于確保工程順利進行至關重要。本文旨在通過對項目鋼結構網架安裝工程的案例分析，找出現有施工技術的不足，并提出切實可行的改進措施［1］。

1 工程概況

瀟河國際會展中心位于山西轉型綜合改革示范區，是省重點項目。該工程展現了超大規模和高技術標準的建筑特點，具體表現在其復雜的鋼結構屋蓋設計上。工程的鋼結構屋蓋被劃分為四個角頂、十字交通走廊的玻璃頂以及中心的圓頂等三大部分。其中，四個角頂的跨度達到63m，這在結構工程中屬于非常罕見且技術要求極高的設計。根據《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》（中華人民共和國住建部令第37號），本工程由于采用非常規起重設備與方法，以及單件起吊重量超過100kN，加之鋼結構安裝工程的跨度超過36m，屬于高風險分類，必須進行專家論證。這種規模的結構不僅要求精確的工程計劃和高效的執行能力，還需要嚴格的安全監管措施以保障施工過程的安全。工程地處瀟河產業園區，周邊交通便捷，東臨真武路，西側和南側均毗鄰瀟河北路，北側為姚村規劃路。這樣的地理位置為會展中心的訪客流量和后期運營提供了便利條件。建筑主體結構為鋼筋混凝土框架結構，局部采用型鋼混凝土和鋼構件，顯示了其結構的復雜性與創新性。基礎部分使用的是預應力高強混凝土管樁承臺，配有樁筏和防水板，確保了基礎的堅固與穩定。此外，建筑屋面的造型復雜且富有美感，結構屋蓋頂標高超過24m，展現了建筑設計的創意與挑戰。整個工程的設計與實施不僅是工程技術的展示，也是城市發展和現代建筑理念的體現，預示著瀟河國際會展中心將成為區域內的標志性建筑項目。

2 具體施工

2.1 桁架預起拱

在本工程中，鋼屋蓋是采用非對稱多坡度下凹斜向桁架設計。由于每個桿件的位置都對應一個獨特的三維坐標，因此整個結構的檁托、主次檁條等部位的定位必須嚴格依照三維坐標進行測量和定位。這種復雜的幾何形狀導致在高空操作時，嵌補桿件的安裝與焊接工作量特別大。在整個提升和安裝過程中，由于各部分受力可能不均勻，容易引起整體或局部結構的變形。為了應對這一挑戰，工程團隊通過精確計算和力學分析，預先確定了可能出現的變形值。基于這些數據，在深化設計階段采取了反變形起拱的措施。所謂反變形起拱，即是在結構設計和施工前，根據預測的變形值故意增加相反方向的拱度，以此來抵消實際施工中可能出現的變形。這種方法不僅可以在施工過程中有效控制桁架的變形，還能保證整體結構的準確對位和結構安全。通過這種預起拱的技術處理，可以大幅減少施工中因變形導致的結構安全風險，確保施工的順利進行。此外，這一技術的應用也提升了施工效率和質量，為類似復雜大型鋼結構的安裝提供了有力的技術支撐和實踐經驗［2］。

2.2 屋蓋樓面拼裝

在鋼結構屋蓋樓面的拼裝施工中，整個過程進行了精心設計，共分為六個關鍵步驟，以此確保整個結構的穩定性和精確對接。首先，拼裝胎架的設計為屋蓋桁架拼裝提供了堅實基礎。其主要采用Q235B鋼材構成的底座、垂直支撐、托桿及斜支撐，允許通過拖桿調整桁架標高。在A區和B區，拼裝從標高-0.1m的樓板上中間向兩側逐步展開，這樣的順序有助于保持結構的平衡和對稱，降低安裝誤差。接下來，利用全站儀精確放線和放置胎架支撐，完成兩榀主桁架胎架的安裝后，進行主桁架的分片拼裝。在預拼裝后，胎架向兩側擴展，協調各分片的對接，確保結構整體的一致性和穩定性。最終，采用相同方法繼續拼裝，直至整個結構的完工，這一階段的完成標志著屋蓋結構安裝的圓滿結束。針對C區和D區的特殊要求，C區被劃分為C-1至C-5五個小分區。C-1區在12.500m樓面進行拼裝，而C-2區則在8.300m標高樓面拼裝，后將兩區連成整體并提升至設計位置。C-3區的拼裝在-0.100m樓面進行，單獨提升到設計位置后，與C-1和C-2區連接并添加嵌補段，焊接完畢后進行整體卸載。C-4區和C-5區則需要進行對稱分片吊裝。由于D區的施工流程與C區相同，這樣的對稱操作確保了整體結構的均衡與效率。通過這一嚴謹的分步施工流程，不僅保證了施工質量和安全性，還優化了資源配置和施工效率。屋蓋樓面的拼裝工作在保證結構安全穩固的同時，也展現了高度的技術精確性和團隊協作精神。這種系統性的施工策略，為類似的大型工程提供了寶貴的實踐經驗和參考模板［3］。

2.3 屋蓋桁架提升

屋蓋桁架的提升過程是鋼結構安裝中的一個關鍵步驟，涉及精密的操作和多階段的檢查以確保整個結構的安全與準確性。第一步，在-0.100m樓面上拼裝A-1區屋蓋結構。此階段完成后，安裝提升支架及提升設備，并進行設備的調試工作。提升支架和設備的安裝要確保它們穩固可靠，能夠支持接下來的提升操作。第二步，完成提升準備工作并進行全面檢查，確認所有設備功能正常，結構安裝準確無誤后，開始試提升分級加載。此過程中，屋蓋桁架會脫離胎架約100mm，然后靜止放置約12h。這一步驟是為了測試結構在實際提升過程中的穩定性和承載能力。第三步，A-1區屋蓋桁架整體提升至設計位置。達到預定位置后，立即停止提升，并啟動提升器的機械鎖，確保桁架安全鎖定在目標位置。第四步，在桁架穩定鎖定后，進行柱頂嵌補桿件和邊桁架的安裝。這一步驟是為了進一步增強結構的穩定性和整體的連接強度。第五步，屋蓋整體卸載。完成上述步驟后，拆除提升支架、提升設備以及其它臨時結構。這標志著提升工作的結束，以及結構進入最終固定和使用階段。

關于提升支架的設計，本工程根據其位置和功能需求分為兩類。Ⅰ類提升支架為臨時性質，主要設置在無結構柱的區域，采用格構式支撐胎架，形成門形結構以增強支撐穩定性。Ⅱ類提升支架安裝在混凝土柱頂部，由提升梁、分配梁、聯系桿和立柱組成，其結構設計確保能將荷載有效傳遞至建筑的主體結構中。通過這些精細且系統的步驟，屋蓋桁架的提升操作不僅安全而且精確，為建筑工程的順利完成奠定了堅實基礎。

2.4 鋼絞線導向架

在大型鋼結構工程中，如屋蓋桁架的提升與安裝，使用提升器來控制和管理鋼絞線的張力和導向至關重要。導向架的配置和安裝是確保提升過程順暢及安全的關鍵環節。其主要作用是確保在提升或下降過程中，將由于提升器頂部可能余留的鋼絞線過多而產生的影響降至最低。若余留鋼絞線過多，可能會干擾提升器的正常運行，影響天錨和上錨的鎖定與釋放，甚至可能引起鋼絞線的纏繞或結構損害。為了防止這些潛在問題，導向架的設計和安裝需滿足以下要求。

（1）安裝位置。導向架應安裝在提升器上方，位置高于提升器的天錨1.5～2m，以確保有足夠空間來導出余留的鋼絞線。導向架的位置應偏離提升器中心5～10cm，以便調整鋼絞線的導出方向，防止其直接下墜可能導致的干擾或危險。

（2）結構設計。導向架的設計應確保其強度和穩定性，能夠承受在提升過程中可能發生的各種力的作用。導向架通常采用高強度的鋼材構建，表面處理要能抵抗長期使用中的腐蝕和磨損。

（3）附加設備。導向架不僅要順利導出鋼絞線，還應考慮安裝油管、傳感器等輔助設備的空間和位置。這些設備對于監控提升過程和確保提升器正常運行非常重要。

（4）安裝與調試。安裝后，需對導向架進行全面的測試和調試，要確保在實際提升操作中，鋼絞線可以順暢通過導向架，且不會影響提升器的功能。

通過精心設計和安裝導向架，可以大大減少施工中的風險，確保鋼結構提升工作的順利進行。此外，合理的導向架設計還可以提高工作效率，降低維護成本，是鋼結構安裝過程中不可或缺的一部分［4］。

2.5 確保施工正常有序開展

為確保施工正常有序進行，項目管理團隊采用了BIM（建筑信息模型）技術。首先，通過利用BIM技術對整個工程進行詳細建模，并與其它專業的模型進行整合，實現了全過程的模擬，包括各專業交叉施工工況。這種模擬幫助識別并解決了潛在的沖突，確保了各施工階段的順暢進行。在施工開始前，項目團隊深入溝通了所有專業的具體要求，特別是對交叉作業節點及復雜節點進行了詳細的交底。這樣的做法不僅提升了各個專業之間的理解和協調，還減少了項目初期各專業間的磨合期。施工管理人員通過BIM技術的輔助，能夠提前熟悉施工細節并及時介入解決問題，從而有效避免了施工過程中的誤差和延誤。此外，利用BIM技術的信息化管理優勢，項目團隊能夠實時查閱構件詳情，安排吊裝作業的順序和時間，確保了施工現場的有序和高效。這種技術的應用不僅提高了施工效率，也大大提升了施工安全，為項目的順利實施提供了有力保障［5］。

3 鋼結構網架安裝中，力學模擬分析幾何模型構架

在瀟河國際會展中心的鋼結構網架安裝中，進行力學模擬分析是至關重要的步驟，可確保結構的穩定性和安全性。針對本工程屋蓋提升支架的幾何模型構建，主要考慮了三種不同類型的支架，分別是Ⅰ類支架、Ⅱ類支架和Ⅲ類支架，這些支架設計用于承受在網架安裝過程中產生的各種荷載。Ⅰ類支架是一種格構式的臨時支架，設置在樓面上。此類支架主要承擔較大的豎向荷載，并提供必要的穩定性來支持重型結構件的安裝。具體來講，Ⅰ類支架在樓面標高-0.1m處，高度為30m，承受的豎向荷載為527KN；另一個設置在樓面標高8.3m處，高度為16m，豎向荷載為665KN。這樣的設計可以適應不同高度的安裝需求，并確保在整個施工過程中的安全與效率。Ⅱ類和Ⅲ類支架則是利用現有的混凝土和鋼結構柱來設置的較小支架，這些支架雖小，但也要承受相對較大的荷載。Ⅱ類支架承受的豎向荷載為681KN，而Ⅲ類支架的豎向荷載為377KN。這些支架通常用于維持結構的局部穩定性，并幫助進行細致的調整和定位。在進行力學模擬時，這些支架的幾何模型和荷載數據被輸入到專用的結構分析軟件中。通過模擬，工程師可以預測在不同加載條件下支架和整個屋蓋結構的行為，包括應力分布、位移和可能的失穩情況。這一步驟對于驗證設計的合理性、預防潛在的結構問題以及優化安裝策略至關重要。通過這樣的分析，可以確保工程的施工安全，避免在實際安裝過程中出現不可預見的問題，從而保證整個會展中心的建設質量和安全性［6］。

4 結語

本文深入分析了建筑工程中鋼結構網架的安裝技術，通過實例講解了桁架預起拱、屋蓋樓面拼裝、屋蓋桁架提升以及鋼絞線導向架的具體施工方法。在此基礎上，本文的力學模擬分析為工程實踐提供了理論依據和技術支持，使施工過程更加精準和高效。研究表明，綜合運用現代測量技術和力學分析工具，可以顯著提高結構安裝的精度和安全性，減少施工過程中的潛在風險。未來，隨著新技術的不斷發展和應用，鋼結構網架的安裝方法將繼續向著更高效、更安全的方向發展，進而為復雜大型結構的建設提供更加可靠的施工保障。

參考文獻：

［1］徐桂琛.大跨度空間網架安裝方案比選與施工技術研究［J］.天津建設科技，2024，34（1）：73-75.

［2］陳勇.大跨度鋼結構網架安裝施工技術實踐［J］.城市建設理論研究（電子版），2024（2）：135-137+141.

［3］王燦，彭睿，龔浪，等.大跨度鋼結構網架安裝技術應用［J］.四川建筑，2023，43（5）：246-248.

［4］裴龍昌.建筑工程鋼結構網架安裝施工技術分析［J］.中華建設，2023（9）：154-156.

［5］張艷平.基于公共建筑大跨度空間的鋼結構安裝施工技術［J］.中國建筑金屬結構，2023，22（7）：4-6.

［6］熊宏武，蔡大鵬，張立朝，等.大跨度螺栓球節點鋼網架安裝施工技術［J］.城市建筑，2023，20（14）：195-197+217.