大跨度钢结构在建筑施工中的应用

Abstract: With the continuous improvement of the urban built form and architectural level, the large span steel structure is increasingly prevalent. This paper write from the large span steel structure of the type and application, analyzes the quality control methods of large span steel structure in the construction process various stages, and hope to help the development of the industry.

key words: Span steel structure; type; Quality Control

中图分类号：TU393.3 文献标识码： A 文章编号：

大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型，因为其结构的整体稳定性和适应变化多样的类型特点而受到广大建筑设计者的普遍欢迎。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况已经成为衡量一个国家建筑科技水平的重要标志。而大跨度结构的表现形式是多种多样的，包括拱券结构及穹隆结构、椼架结构与网架结构、壳体结构、悬索结构和膜结构等多种形式。

一、大跨度钢结构的类型和适用条件

(一)拱券结构及穹隆结构。拱形结构使人们为了突破传统建筑的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等而尝试并取得成功的一种建筑结构形式。拱形结构的特点是在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。这也就导致了拱形结构的跨度越大，用来支撑它的墙壁也越厚的特点，为了克服这种局限，在长期的实践中人们认识到，在大跨度钢结构中，如果结构的支点分散，那么平面布局和空间组合就容易受到约束;反之，支承点越集中，其灵活性就越大。于是人们在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。从半球形的穹隆结构发展成现代的带有帆拱的穹隆结构，都表明拱结构的使用能够极大的满足建筑的空间需求。

(二)椼架结构与网架结构。网架结构也是一种新型的大跨度空间结构，它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能大幅度地减轻结构自重和节省材料等优点。网架结构具有多种多样的形式，设计和使用方便灵活。网架结构可分为单层平面网架、单层曲面网架、单层平板网架和双层穹隆网架等多种形式，这些结构形式用于大跨度建筑具有很大的经济意义，能够用钢结构的支撑来减少混凝土的使用，另外，由于网架结构的高度不大，所以对于大跨度空间造型的创作，具有无比的优越性。

(三)悬索结构。悬索结构除跨度大、自重轻、用料省等特点外，还能够覆盖一般矩形平面、圆形、椭圆、正方形、菱形乃至其他不规则平面的空间，因此使用的灵活性大、适用的建筑星星多样。同时，本身这种由多变的曲面所形成的内部空间规模宏大而又具有相当的艺术感，例如主剖面下凹的曲面形式，如设计和施工处理得当，不但能够顺应功能要求，而且也能大大节省空间和取暖、通风的费用。悬索结构由于没有繁琐支撑体系的屋盖结构，所以在大跨度结构建筑选型时受到广泛欢迎。

(四)钢骨架膜结构。膜结构是空间结构中最近刚刚兴起的一种类型，它利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，使内部形成的空间范围大、立体感强。与传统的结构相比，膜结构既能承重又能起围护作用，但其重量却只有一般屋盖重量的1/10---1/30，因此大大减少了下面承重的力量，而且对于节省建筑成本也具有一定的作用。常用的有骨架支撑膜结构和复合膜结构。骨架支撑膜结构是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物;复合膜结构是膜结构中新的结构体系，由钢索、膜材及少量受压的杆件组成，由于这种结构具有变化形式灵活、空间组合多样的特点，因此一般被用于适用于大跨度的圆形或椭圆形建筑，称为“索穹顶”。

二、大跨度钢结构的施工质量控制

钢结构的施工不外乎原材料选择、钢结构焊接和钢结构安装、外层涂体施工等几个环节。下面就从桁架钢构件制作、钢结构焊接、安装等三个方面，由于大跨度钢结构的特殊性，在其施工中需要格外谨慎，下面就对大跨度钢结构的施工质量控制事项进行阐述。

(一)对桁架钢构件制作质量的控制要注意以下两个方面： ①、对于钢构件制作的胎架划线和搭设尺寸、钢构件拼装时的基准线和定位方式等进行严格检查控制。②在制作焊接完成后，对钢构件结构的每一支点的三维空间位置验收结构尺寸。

(二)钢结构焊接阶段的质量控制。①在钢结构焊接前一定要充分了解钢结构的钢种和技术交底。同时一定要认真检查操作人员的技术资格。检查内容包括：母材及焊材种类、焊接位置、焊工合格证的有效期等。②严把接头装配质量关。对坡口质量，根部间隙，对口错边量等几个关键部位进行严格把关。当发现焊接表面潮湿、有油污，或者当焊接环境不适宜，例如温度过高、遭遇雨雪、大风等恶劣天气环境时，要及时调整焊接方案，特别是焊低氢焊条时更容易出现问题，监理人员要加强对于焊接质量的检查。④严格按照标准规定要求对焊接部位进行预热，以便减少焊接过程中的焊接应力，避免出现焊接裂纹。同时做好焊接的后期处理工作，在焊接完成后应及时按标准要求进行后热。⑤对按照设计及国家规范需要进行探伤的焊缝，应对每条焊缝按比例要求进行无损探伤。探伤工作应由专业的NDT人员进行，检验后NDT人员应出具探伤报告，对发现的探伤要在报告中明确标明。同时，焊缝完成后质检人员及时按设计和相关标准要求进行外观检查和无损检验，不合格部分及时通知焊工返修。

(三)钢结构安装阶段的质量控制。要做好以下工作：①在钢结构安装前，施工单位要做好对产品合格证、设计文件与预拼装记录的检查工作，如果发现钢结构的变形和缺陷超出允许偏差要及时进行校正或者替换处理。这就要求施工方在开工前应编制详细的测量和矫正方案，并采取一定的工艺试验来保证可行性。对拼装好的屋架应预设一定的起拱度，以便减少长时间的承重造成的下降。②钢结构吊装就位后，要及时做好钢结构的安装检查工作，要组织专门人员对构件的定位轴线、标高等设计要求控制点进行测量并做好标记，检查吊装对接接头，避免出现虚焊现象。

(四)高强螺栓施工质量控制。①高强螺栓是进行钢结构连接的主要部件，对于通过其进行连接的钢结构，首先要注意高强螺栓摩擦面的加工质量——要严格按标准要求对每吨、每种规格、每种加工工艺的高强螺栓摩擦面进行抗滑移系数试验，保证高强螺栓安装后不影响钢结构的寿命和质量。②控制钢结构组架的变形率。钢构件角度偏差将严重影响构件组装时的高强螺栓穿孔率，进而影响构件之间的间隙。所以必须准备一定数量的胎架模具用来控制钢结构的变形，同时在运输时也要采取有效的固定措施来减少其变形。③加强对钢结构防污染、锈蚀的保护。同时对高强螺栓包括操作顺序、安装方法、紧固顺序、初拧、终拧等步骤的安装工艺进行严格控制检查，对拧螺栓的扭力扳手应进行标定，确保各项指标都达到要求范围。

三、结语

大跨度钢结构是现代化大型公共建筑的主要受力部分和新型屋面系统，其施工质量和标准要严格。随着新的设计理念和材料技术的迅速发展，大跨度钢结构的样式和用途必将越来越广泛，我们要在保证施工工艺符合规范的同时做好施工质量的保证措施，科学地组织各项技术工作，合理运用新技术、新工艺，提高和保证工程的质量和经济效益。

参考文献：

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