現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

崔明偉

沈陽中辰鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司

現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

崔明偉

沈陽中辰鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司

鋼結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)成本低、堅(jiān)固耐用、可反復(fù)拆卸等優(yōu)點(diǎn)，不僅保證了建筑工程的使用質(zhì)量，而且外觀優(yōu)美，符合現(xiàn)代人的審美要求。近年來，隨著人們對(duì)建筑功能需求的提升，國內(nèi)高層建筑和大跨度建筑數(shù)量不斷增加，鋼結(jié)構(gòu)由于具有自重輕、性能好等特點(diǎn)，在大型廠房、體育場(chǎng)等建筑中得到了廣泛應(yīng)用，文章首先簡(jiǎn)述了大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，隨后分析了該技術(shù)的施工特點(diǎn)，最后就如何進(jìn)一步優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)提出了幾點(diǎn)建議。

大跨度建筑；鋼結(jié)構(gòu)；發(fā)展現(xiàn)狀；施工技術(shù)

前言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)了我國建筑行業(yè)的變革。現(xiàn)代大跨度鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)在我國建筑結(jié)構(gòu)施工中得到了相應(yīng)的應(yīng)用。其在體育館、會(huì)展中心和機(jī)場(chǎng)建筑等方面應(yīng)用比較普遍。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)涵蓋的施工范圍比較廣，技術(shù)要素也比較多。

1 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)特點(diǎn)

首先，空間鋼結(jié)構(gòu)鋼板比較厚，且跨度大。近年來，建筑行業(yè)快速發(fā)展，建筑形式也更加多樣化?，F(xiàn)代大跨度空間結(jié)構(gòu)滿足了建筑行業(yè)的施工要求。同時(shí)，其與高強(qiáng)度級(jí)別鋼材同步應(yīng)用，提升了整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定度和安全性，鋼板材料的厚度和質(zhì)量也得到了相應(yīng)的保障。

其次，與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)形式相比，大跨度空間結(jié)構(gòu)類型更加多樣化。以奧運(yùn)會(huì)羽毛球館為例，其將大跨度弦支彎頂作為其鋼結(jié)構(gòu)，并將泡沫理論多面體作為空間結(jié)構(gòu)的水立方，加之生態(tài)化的設(shè)計(jì)理念，使現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用更加自由，也促進(jìn)了建筑形式向多樣化方向發(fā)展。

第三，現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度比較大，涉及到的構(gòu)件也比較復(fù)雜。體育館、會(huì)展中心的大型建筑結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，其涉及到的建筑材料和施工工序比較多，很大程度上加大了施工難度。同時(shí)，也對(duì)建筑工程的具體施工進(jìn)度造成了一定的影響。建筑部門要重視大跨度空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)等，符合建筑標(biāo)準(zhǔn)后，將其投人應(yīng)用，以提升其整體施工質(zhì)量。

第四，嚴(yán)格規(guī)定構(gòu)件精確度，加大了焊接難度。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工中涉及到諸多焊接技術(shù)的應(yīng)用。其對(duì)施工質(zhì)量有較高的要求。進(jìn)行大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工的時(shí)候，要對(duì)施工過程中的構(gòu)件進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保其符合具體的施工標(biāo)準(zhǔn)，并注重焊接技術(shù)的選擇和應(yīng)用。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工中涉及到材質(zhì)預(yù)裝和焊接問題，工程負(fù)責(zé)人要提升整體工程要求，應(yīng)用先進(jìn)的施工技術(shù)和施工理念，以確保施工安全性和整體工程質(zhì)量。

2 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析

2.1 設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，建筑工程設(shè)計(jì)通常也采用計(jì)算機(jī)制圖工具，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和精準(zhǔn)度。如CAD技術(shù)和CAM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)中起輔助作用，它的運(yùn)用為建筑提供三維空間和立體感，實(shí)現(xiàn)了圖文之間的轉(zhuǎn)換，減少設(shè)計(jì)的誤差，提高工作效率。

2.2 安裝施工仿真技術(shù)

在建筑施工中，通常忽視施工中的安全隱患，而只關(guān)注建筑的使用性安全。但是，有些工程在建筑過程中就能體現(xiàn)它的最大承載負(fù)荷，尤其是大型的工程建筑，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)建筑就是其中一種。因此，應(yīng)該足夠重視施工過程中的安全問題，關(guān)注施工的質(zhì)量，重視施工工人的安全。仿真模擬技術(shù)的運(yùn)用是大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)建筑工程的一項(xiàng)重要的措施，在施工過程中，關(guān)注施工設(shè)備的運(yùn)行情況，檢查跨度和節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確度，對(duì)于結(jié)構(gòu)安裝和卸載等過程進(jìn)行仿真模擬，確保對(duì)整個(gè)施工過程的控制。

2.3 選用合理的安裝方法

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)復(fù)雜，選用合適的施工技術(shù)和方法有利于建筑施工的安全。鋼結(jié)構(gòu)的施工建筑需要進(jìn)行技術(shù)革新，選擇滿足經(jīng)濟(jì)、安全的要求。在鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速的時(shí)代，工程師不斷地創(chuàng)造了各種高技術(shù)含量的施工技術(shù)，如整體滑移技術(shù)、高空分榀組裝等技術(shù)。根據(jù)施工的具體需要，選擇符合要求的工程技術(shù)，從而使工程安裝得到最大優(yōu)化。

2.4 厚板及管結(jié)構(gòu)的全位置焊接技術(shù)

在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工中，保證鋼材間的高質(zhì)量焊接對(duì)于提升整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定程度有關(guān)鍵性影響，直接決定了空間鋼結(jié)構(gòu)的使用年限?，F(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了盡可能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的多樣化，往往采用不同類型、不同尺寸的鋼材，這就給焊接帶來了較高的難度。除此之外，在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，需要面臨來自外界環(huán)境的多重因素影響，例如溫度變化、風(fēng)速、濕度等，都會(huì)給焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了解決上述問題，必須有針對(duì)性的采用焊接工藝，確保每個(gè)焊頭的施焊均勻和母材的充分融合。

2.5 高空滑移技術(shù)

高空滑移技術(shù)是指在現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將結(jié)構(gòu)的分條或者分塊進(jìn)行組裝，然后通過預(yù)先設(shè)定好的滑軌進(jìn)行滑移。其要對(duì)空間鋼結(jié)構(gòu)的具體形式進(jìn)行構(gòu)建，以確保主體架的規(guī)范和一致。當(dāng)滑移到要求的位置之后，按照具體施工要求，將其拼裝成一個(gè)整體。目前，高空滑移技術(shù)包括逐條累積滑移和單條滑移兩種。其施工中的要求相對(duì)較少，并且施工成本也比較低，不會(huì)對(duì)施工場(chǎng)地有太大限制和要求。

2.6 分段吊裝法

根據(jù)結(jié)構(gòu)桿件特點(diǎn)及起吊設(shè)備能力來劃分主體結(jié)構(gòu)區(qū)段，之后再使用吊裝機(jī)械將在地面拼裝成型的各區(qū)段單元吊裝至指定高度，最后焊接總拼成型的施工工藝。依據(jù)劃分單元形狀可分成分塊吊裝和分條吊裝兩種類型，沿跨度較長(zhǎng)方向?qū)⒔Y(jié)構(gòu)分割成條狀區(qū)段即為分條吊裝法；若沿縱橫兩向劃分結(jié)構(gòu)成若干個(gè)塊狀單元?jiǎng)t為分塊吊裝法。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分時(shí)，應(yīng)注意保證分塊單元或分條單元具有足夠的剛度和幾何不變性，否則應(yīng)采用臨時(shí)桿件進(jìn)行加固處理。

條(塊)單元在地面完成拼裝，高空作業(yè)量大大減小，安裝精度及質(zhì)量得以保證，且由于無需搭設(shè)腳手架，施工經(jīng)濟(jì)性良好，充分利用起重設(shè)備，加快施工進(jìn)程；但此方法對(duì)輔助支撐結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐胎架要求較高，施工前應(yīng)分析該支撐胎架的承載力，保證其穩(wěn)定性。

分段吊裝法適用于劃分區(qū)段后的單元?jiǎng)偠?、受力特性改變量小的鋼結(jié)構(gòu)安裝。國家大劇院是采用分條吊裝法對(duì)其屋蓋進(jìn)行安裝。

結(jié)束語

通過對(duì)大型空間鋼結(jié)構(gòu)常用施工方法進(jìn)行概述，了解各施工工藝特點(diǎn)及其適用范圍，可大體選擇出合理的施工方案，再結(jié)合施工力學(xué)理論及有限元模擬分析方法，對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行各種施工安裝方案下的仿真模擬分析。如何選擇合理的施工安裝方案，是大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)研究的重點(diǎn)課題。

[1]賈洪晨.現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2014，14：179.

[2]梁岳峰.淺析大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代施工技術(shù)[J].門窗，2014，06：151-152.

[3]王崇革，王鵬，孫哲.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與現(xiàn)代施工技術(shù)[J].城市住宅，2015，06：97-99.

[4]李華楠.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究[J].城市地理，2014，10：52.