大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)分析

【摘要】隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，大跨度空間運(yùn)用的越來(lái)越廣泛，相應(yīng)的桁架結(jié)構(gòu)吊頂施工技術(shù)成為了其主要應(yīng)用技術(shù)之一。本文對(duì)大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明，并總結(jié)了常見的桁架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)問(wèn)題，提出了優(yōu)化方案。

【關(guān)鍵詞】大跨度空間;桁架結(jié)構(gòu);吊裝施工技術(shù)

大跨度空間的桁架結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)建筑穹頂結(jié)構(gòu)不同，多不采用在空間中設(shè)支柱的方式進(jìn)行建造，這大大提高了桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工難度。設(shè)計(jì)和施工人員需要對(duì)施工流程、施工難度、桁架結(jié)構(gòu)的外形、重量等進(jìn)行多方位的考慮。在桁架的吊裝過(guò)程中，往往會(huì)面臨一些設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題，有效解決這些問(wèn)題，才能夠使大跨度空間桁架施工得以順利進(jìn)行。

1、大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的特點(diǎn)

大跨度空間對(duì)桁架的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等有著更高要求。大跨度空間桁架需要結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度足夠，不發(fā)生桁架塑性變形或斷裂的現(xiàn)象。這就要求在桁架在選材上要更為精心。大跨度空間要求桁架的剛性和穩(wěn)定性是足夠強(qiáng)的，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，要選用適合的結(jié)構(gòu)形式，并對(duì)桁架的各個(gè)連接處的節(jié)點(diǎn)位置、連接方式等做出合理設(shè)計(jì)，并要求施工人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)施工[1]。根據(jù)建筑自身功能以及所處地理位置，桁架的設(shè)計(jì)要滿足一些條件，包括：抗風(fēng)、抗震能力，載荷能力等。

2、大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)形式分類

桁架結(jié)構(gòu)按照使用材料可以分為許多種類，但是用在大跨度空間中的桁架結(jié)構(gòu)大部分是以鋼桁架為主。鋼桁架結(jié)構(gòu)具有良好的抗風(fēng)、抗震性能，由于鋼材本身的特質(zhì)，鋼桁架還具有強(qiáng)度大、空間荷載能力高的特點(diǎn)。鋼桁架與其他桁架類型，如混凝土桁架結(jié)構(gòu)，相比而言具有重量輕的優(yōu)點(diǎn)，這也使得鋼桁架結(jié)構(gòu)在大跨度空間中的使用更為廣泛。

從桁架的空間結(jié)構(gòu)上分析，還可分為三角形桁架、多邊形桁架、空腹桁架等多種桁架結(jié)構(gòu)[2]。在選用桁架結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要考慮到各種桁架結(jié)構(gòu)的荷載能力、用料量、施工條件、施工量，盡量選用低施工成本的桁架結(jié)構(gòu)。

3、大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題

3.1安裝問(wèn)題

如今，主要的施工安裝模式分為：分開安裝法、高空散裝法、整體吊裝法、高空滑移法等。但是大空間的桁架安裝難度隨著空間橫跨的跨度增加而提高，這就會(huì)使桁架結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，使原有的安裝方法不能夠滿足當(dāng)前工程的安裝要求。施工工人在安裝復(fù)雜的桁架結(jié)構(gòu)時(shí)，容易失去章法，沒有規(guī)則可尋，從而容易產(chǎn)生延誤工期、安裝錯(cuò)誤、結(jié)構(gòu)失調(diào)等安裝施工問(wèn)題。在大跨度的空間穹頂安裝過(guò)程中，施工人員需要使用各種安裝手段和工具，以確保安全施工。

3.2設(shè)計(jì)問(wèn)題

設(shè)計(jì)人員在對(duì)如游泳館、歌劇院等大跨度空間的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，多使用CAD軟件工具進(jìn)行圖紙繪制，構(gòu)造三維模型，處理各個(gè)支點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)，標(biāo)注規(guī)格尺寸等。CAD軟件還能夠幫助設(shè)計(jì)人員管理土層和文字資料，大大提高了技術(shù)人員的設(shè)計(jì)效率。而CAD軟件工具給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)便捷的同時(shí)也引起了一些設(shè)計(jì)問(wèn)題，比如設(shè)計(jì)預(yù)算與其他形式文檔得出的預(yù)算結(jié)果存在差異，這些誤差在施工過(guò)程中是必須要設(shè)法消除的。

4、大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)優(yōu)化方法

4.1施工安裝的優(yōu)化方法

一般情況下，大空間跨度的建筑都是以鋼筋混凝土為框架建造而成的，建筑具有面積大、跨度大、高度高等特點(diǎn)，這就要求在吊裝桁架結(jié)構(gòu)時(shí)，要注意考慮建筑體各個(gè)部分所受應(yīng)力的情況，并將吊裝高度和作業(yè)強(qiáng)度控制在一定范圍內(nèi)。在進(jìn)行大空間跨度建筑的吊裝施工時(shí)，設(shè)計(jì)人員與施工人員可在施工前對(duì)施工方式進(jìn)行探討和試驗(yàn)，可對(duì)原有的多種施工方式結(jié)合運(yùn)用。在分次吊裝施工時(shí)，施工人員要注意使用臨時(shí)胎架做輔助支撐，確保分次吊裝中已吊裝和正在吊裝的桁架順利安裝。施工技術(shù)人員要先安裝主桁架結(jié)構(gòu)，再安裝桁架的其他次要部分，這樣能夠很好地提高桁架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度。施工技術(shù)人員在安裝主桁架結(jié)構(gòu)時(shí)，可能會(huì)面臨桁架高度高、跨度大的問(wèn)題，可使用單機(jī)吊方式在兩側(cè)混凝土支柱上同時(shí)進(jìn)行主桁架的吊起和安裝。而主桁架的中間部分，高度最高，吊裝難度最大，為確保主桁架垂直，這時(shí)候就需要對(duì)主體桁架結(jié)構(gòu)的中間部分使用雙機(jī)抬吊的辦法進(jìn)行吊裝。

在整個(gè)吊裝過(guò)程中，技術(shù)人員需要預(yù)先設(shè)計(jì)好施工順序，施工人員需要按照施工順序有序進(jìn)行，合理選用施工方法。在具體施工過(guò)程中，施工人員與設(shè)計(jì)人員、以及施工人員之間要相互配合，才能夠確保桁架結(jié)構(gòu)按照的位置處于準(zhǔn)確、合理、完善的狀態(tài)，共同完成大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)的吊裝工作。

4.2桁架結(jié)構(gòu)拼接技術(shù)的優(yōu)化方法

在吊裝桁架結(jié)構(gòu)時(shí)，可執(zhí)行“三步走”的拼接過(guò)程。

第一步、先要做好臨時(shí)支柱的架設(shè)工作。臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的固定是十分必要的，在臨時(shí)胎架固定好后，在胎架上要鋪設(shè)木方，并使用捆扎方式固定木方。這一步施工中，要注意木方與工字鋼的捆扎一定要牢固，要注意胎架的架設(shè)位置與高度。在確保胎架的臨時(shí)搭建工作完成后，才能進(jìn)行下一步桁架結(jié)構(gòu)吊裝。

第二步、將柱間桁架吊至臨時(shí)胎架上，在臨時(shí)胎架上調(diào)整其與主體桁架結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，并在交界處進(jìn)行拼接。在這一過(guò)程中要注意柱間桁架的位置和高度是否達(dá)到了設(shè)計(jì)安裝的要求，如未達(dá)到要求，需要與設(shè)計(jì)人員及時(shí)溝通，尋找解決辦法。

第三步、當(dāng)所有桁架結(jié)構(gòu)吊裝完畢后，要保證整體桁架結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)中，施工人員利用千斤頂制造桁架與胎架之間的縫隙，并趁此縫隙解除木方與工型鋼之間的捆綁，撤去胎架上鋪設(shè)的木方，從而撤除胎架，完成桁架結(jié)構(gòu)的安裝。

在安裝時(shí)，施工人員要注意構(gòu)件安裝的連接節(jié)點(diǎn)，注意焊縫厚度和螺栓強(qiáng)度，以保證桁架結(jié)構(gòu)的安全、堅(jiān)固。設(shè)計(jì)人員在桁架結(jié)構(gòu)的安裝過(guò)程中要全程跟進(jìn)，確保能夠通過(guò)分步安裝來(lái)解決設(shè)計(jì)圖紙與安裝過(guò)程中的誤差問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)：

桁架結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)的逐步完善，能夠確保大型建筑具有更大跨度的內(nèi)部空間。在未來(lái)的建筑行業(yè)發(fā)展中，相關(guān)技術(shù)研究人員要重視大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究，以促進(jìn)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]高云強(qiáng).大跨度落地空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能與施工技術(shù)研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2016（1）：22-30.

[2]徐長(zhǎng)春.某體育場(chǎng)大跨度鋼管桁架施工技術(shù)研究[D].青島理工大學(xué)，2016（2）：12-15.

作者簡(jiǎn)介：

楊柏芳，中鐵二十一局集團(tuán)第二工程有限公司，甘肅蘭州。