大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

趙乾輝

摘 要：大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的建筑指的是橫向跨度大于30m的特殊結(jié)構(gòu)形式的建筑。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)指的是在大跨度空間的鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行施工的技術(shù)，具有很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性。為了促進(jìn)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用，有必要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行分析和探討。

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

1 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的類(lèi)型分析

1.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析

在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是在建筑施工過(guò)程中被應(yīng)用最頻繁的一種大跨度空間結(jié)構(gòu)。指的是根據(jù)特殊的空間布局將諸多建筑構(gòu)件連接起來(lái)而形成的一種空間架構(gòu)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以對(duì)屋頂起到支撐的作用，并且性能十分優(yōu)越，而其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下部則形成了懸空空間。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)有三點(diǎn)，第一，支撐力超強(qiáng)，第二穩(wěn)定性能強(qiáng)，第三外形漂亮。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的缺陷有三點(diǎn)，第一，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工難度大，第二，施工效率低，第三，施工成本高。在某種程度上，這些缺陷影響了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用。

1.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析

在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)就是所謂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件以網(wǎng)狀分布的形式呈現(xiàn)出來(lái)而命名。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，可以對(duì)其添加水平壓力以及拉力，從而使建筑物的頂部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有以下四點(diǎn)。第一支撐力相對(duì)穩(wěn)定、第二施工方便、第三自重低，第四具有可靠性。所以該結(jié)構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.3 懸索結(jié)構(gòu)分析

在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中，懸索結(jié)構(gòu)也是應(yīng)用非常普遍的一種結(jié)構(gòu)形式，主要是通過(guò)柔性繩索的拉力來(lái)達(dá)到結(jié)構(gòu)承重。所以柔性繩索的材質(zhì)越好，性能越好，結(jié)構(gòu)的承重性能越好。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種新型的柔性材料也不斷地涌現(xiàn)，導(dǎo)致繩索的力學(xué)性能大幅度提升，進(jìn)而也使得懸索結(jié)構(gòu)的承重性能較之以前上升了一個(gè)等級(jí)，變成建筑行業(yè)中應(yīng)用最重要的一種結(jié)構(gòu)形式。懸索結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)具有四點(diǎn)。第一自重輕，第二施工便利，第三跨度大，第四節(jié)省材料。所以懸索結(jié)構(gòu)也會(huì)在未來(lái)建筑行業(yè)中廣泛的應(yīng)用，目前已經(jīng)在橋梁工程以及水利工程中應(yīng)用的比較多。

2 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

2.1 施工材料特點(diǎn)

施工材料的質(zhì)量決定著建筑工程的施工質(zhì)量?，F(xiàn)階段，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的橫向跨度已經(jīng)不滿(mǎn)足于30m，已經(jīng)朝著更大跨度的趨勢(shì)發(fā)展。在這種情況下，施工材料的可靠性以及穩(wěn)定性直接決定著結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)作用，決定著建筑結(jié)構(gòu)的載荷穩(wěn)定性。所以就需要認(rèn)真選擇強(qiáng)度較高、尺寸夠厚的施工材料來(lái)加強(qiáng)建筑物的載荷穩(wěn)定性。

2.2 空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)階段，大跨度空間結(jié)構(gòu)的空間造型已經(jīng)朝著多樣化趨勢(shì)發(fā)展，基本的空間造型只能滿(mǎn)足人們?nèi)藗儗?duì)于場(chǎng)內(nèi)空間的需求，卻無(wú)法滿(mǎn)足人們更高的審美要求。所以相關(guān)人員通過(guò)參考仿生學(xué)的設(shè)計(jì)靈感創(chuàng)造出了很多新型的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)，不僅造型美觀(guān)，而且結(jié)構(gòu)合理，極大的滿(mǎn)足了人們對(duì)于建筑的需求。

2.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)大量的桿件連接而成，存在大量的節(jié)點(diǎn)。一旦桿件的空間位置出現(xiàn)偏差，或者某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接不牢靠，將會(huì)影響整個(gè)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，引發(fā)極大的危害性。所以大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的計(jì)算，并嚴(yán)格審核計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的科學(xué)合理性。近幾年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于提升大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率以及設(shè)計(jì)質(zhì)量具有十分重要的意義，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)模擬軟件來(lái)反復(fù)驗(yàn)證大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可靠性，提升了大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。

2.4 構(gòu)件的安裝特點(diǎn)

與普通的建筑結(jié)構(gòu)對(duì)比，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的中間區(qū)域的力學(xué)支撐相對(duì)薄弱，必須要通過(guò)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式有效傳遞力學(xué)。在傳遞力學(xué)的時(shí)候，必須要確保建筑各個(gè)構(gòu)件的位置正確，連接精準(zhǔn)而牢靠。如果構(gòu)件的位置或者連接出現(xiàn)問(wèn)題，力學(xué)傳遞不順暢，那么整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)將會(huì)失去平衡，降低建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以在安裝構(gòu)件的時(shí)候務(wù)必要具備較高的精準(zhǔn)度，確保構(gòu)件空間的位置合理，構(gòu)件連接的牢固性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑的承載性能。

3 大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究

3.1 高空原位單元安裝法分析

高空原位單元安裝法需要在設(shè)定的位置布置構(gòu)件，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行靈活的安裝，既可以借助其他建筑設(shè)施的支撐下搭建高空操作平臺(tái)，又可以合理劃分空間鋼結(jié)構(gòu)，實(shí)施吊裝操作。如果選擇吊裝操作，如果建筑結(jié)構(gòu)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，務(wù)必要確保建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。最大限度的避免鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性變形，影響建筑施工質(zhì)量。另外，要注意提前預(yù)定鋼結(jié)構(gòu)拼接的焊接順序，加快拼接效率，保證建筑施工的經(jīng)濟(jì)性。具體的安裝步驟是，第一，搭建穩(wěn)定的高空作業(yè)平臺(tái)，先達(dá)到安裝的空間要求；第二，固定構(gòu)件，在此過(guò)程中一定要注意對(duì)安裝結(jié)構(gòu)造成破壞；第三，采取多點(diǎn)施工法，盡可能的提升焊接速度，確保結(jié)構(gòu)支撐的穩(wěn)定性。

3.2 滑移施工法分析

滑移施工法主要以大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的分調(diào)結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)，利用滑軌進(jìn)行滑移至預(yù)定位置，然后完整鋼結(jié)構(gòu)的拼接。所以滑移施工法需要在特定的條件下才能實(shí)施。第一結(jié)構(gòu)類(lèi)型規(guī)范、整齊；第二支撐軸線(xiàn)滿(mǎn)足相關(guān)要求；第三主桁架結(jié)構(gòu)一致。并且在使用滑移施工法之前，要先檢查被滑物體、滑移軌、滑靴等的準(zhǔn)備情況?；剖┕しㄖ饕腥齻€(gè)階段。第一階段是卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引滑移，第二階段是壓千斤頂鋼絞線(xiàn)束牽引滑移，第三階段是液壓頂推千斤頂夾軌頂推滑移。在實(shí)際的施工過(guò)程中，要結(jié)合建筑工程的特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)選擇適合的滑移方法?；剖┕しㄖ饕獞?yīng)用于機(jī)場(chǎng)、博物館等大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的建筑施工過(guò)程中。并且在施工成本以及施工復(fù)雜程度上具有極大的優(yōu)勢(shì)。

3.3 整體提升施工法分析

整體提升安施工法的施工步驟是，第一先將目標(biāo)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)劃分為若干單元；第二，借助提升設(shè)備將第一個(gè)單元提升到一定高度，然后與第二個(gè)單元連接，連接好之后再將兩個(gè)單元一起，利用提升設(shè)備提升到一定高度，與第三個(gè)單元進(jìn)行連接，就這樣循環(huán)操作，直到達(dá)到設(shè)計(jì)的高度后，再與整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼裝。整體提升施工法的施工具有以下優(yōu)點(diǎn)。第一，提升設(shè)備無(wú)需太大，主要應(yīng)用于小網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工中，施工成本低。第二，因?yàn)樵谔嵘^(guò)程中，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力就集中在幾個(gè)提升點(diǎn)上，這幾個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力相對(duì)集中，所以一定要提前對(duì)這些提升點(diǎn)進(jìn)行分析，以便達(dá)到應(yīng)力要求，提升施工結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。第三，需要提前在地面完成拼接，最大限度的提升施工人員的安全性。第四，整體提升施工法只能垂直提升，無(wú)法進(jìn)行水平移動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)，靈活性較差。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)具有十分重要的作用和意義。但是還需要不斷的結(jié)合建筑工程的特點(diǎn)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，不斷地優(yōu)化大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭兆英，趙偉.現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].信息化建設(shè)，2016（5）.

[2] 應(yīng)巧琴.簡(jiǎn)析大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].門(mén)窗，2016（12）：2.

[3] 劉敏.簡(jiǎn)析大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2016（12）：193.

[4] 池小蘭.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與控制的研究[J].四川水泥，2017（6）：238.

[5] 范應(yīng)中.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與施工質(zhì)量問(wèn)題探索[J].建材與裝飾，2017（2）.

[6] 張小波.現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技旬刊，2017，15（23）：68.