施工技术论文大跨度空间钢结构施工技术研究

　　摘要：近年来,大跨度空间结构已成为我国发展最快的结构形式之一。大跨度空间钢结构具有造型美观、形式多样化、经济性好等优点，日益受到广大建筑设计师们的青睐。但是,大跨度空间钢结构的结构形式复杂,建造过程引起的对结构受力和变形的影响难以忽略。本文主要阐述了大跨度空间钢结构的特点和施工技术。它可以为此类结构的合理施工提供参考和依据。

　　关键词：大跨度空间钢结构,施工技术,研究

　　一.前言

　　随着建筑业的蓬勃发展，大跨度钢结构主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中。近年来，各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展，呈现出跨度、规模越来越大，新材料、新技术应用越来越多，结构形式越来越丰富的特点。其结构不仅仅满足于一般的功能要求，而是在满足功能要求的前提下，逐步地向美观、新颖、独特的方向发展，跨度也越来越大，外形也由单一的平面规则形状向复杂的三维空间造型迈进。相对来说，我国大跨度钢结构施工基础较薄弱。本文阐述了大跨度空间钢结构的几种施工技术，为国内施工提供借鉴。

　　二.大跨度空间钢结构

　　大跨度钢结构是指跨度等于或大于60m的结构，主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中，近年来，各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展，相对来说，我国大跨度空间钢结构施工技术基础较为薄弱，但近年来，随着经济的发展和社会需要，我国大跨度空间钢结构施工技术也得到了较大的发展，为我国大跨度空间钢结构施工技术的发展提供了巨大的机遇，但同时也给我国施工行业带来巨大的挑战。

　　大跨度空间钢结构目前发展最快的结构类型,主要包括空间网格结构和张力结构两大类。在经济、文化飞速发展的今天,大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况与施工技术水平是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。计算机的普及和有限元分析方法的广泛运用为空间结构的加速发展创造了真正的条件,大跨度空间结构造型越来越新颖,结构体系越来越复杂,施工难度也越来越大,这无疑给我国工程技术人员提出了新的挑战

　　1.大跨度。横向跨越60米（钢结构），18米（框架结构）以上空间的各类结构形式的建筑。大跨空间结构是一种具有三维空间形体，且在荷载作用下具有三维受力特性的结构，具有受力合理、自重轻、造价低以及结构形式多样等特点，成为目前发展较快的结构类型，被认为是一个国家建筑科技水平的重要标志之一。其结构类型有折板结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、充气结构、篷帐张力结构等。

　　2.钢结构。钢结构通常由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成；各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接。有些钢结构还用钢铰线、钢丝绳或钢丝束以及铸钢等材料组成。其结构特征：

　　（1）以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜。

　　（2）材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定，材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产;

　　（3）加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。

　　三.大跨度空间钢结构施工技术

　　在大跨度钢结构工程的施工过程中,一般需要经过构件制作、构件验收、吊装、测量校正、结构焊接、压型钢板铺设等程序,在这一系列过程中存在着各种各样的矛盾,施工的过程就是一个不断解决矛盾的过程。如果对过程控制不当,不仅会延误工期,而且会对工程质量带来不利影响。

　　1.高空散装技术

　　高空散装法是直接在高空设计位置将结构杆件和节点拼成整体的安装方法，有全支架法和悬挑法两种。这种施工方法不需要采用大型起重设备，仅需要一般起重设备和脚手架就即可进行施工，施工、设计均无特殊要求，但这种施工方法需要大量脚手架，现场高空作业多，工期较长，且对于拼装节点的坐标控制有一定难度。为此，需要确定合理的拼接顺序，控制好基准轴线位置，在脚手架的选材和安装上也要特别注意，保证其荷载能力和拼装精度，以保证安全施工。

　　2.高空滑移技术

　　高空滑移法是指将结构事先分割成条状网架单元，通过预铺好的滑移轨道上，采用单条滑移至设计位置再拼接成为整体的网架施工方法。这种施工方法可应用于建筑平面为矩形、梯形或多边形的平面，当跨度较大时，可以通过增设滑轨实行三点或四点牵引的方法解决。高空滑移法具体又可分为单条滑移法和逐条累计滑移法两种。采用高空滑移法进行网架施工时，在安装前必须对管、球成品加工质量进行检验，如果采用高强度螺栓连接需要检查其出厂合格证、扭矩系数、紧固轴套力等。本施工方法也不需要太多大型吊装设备，但需要架设脚手架作为拼装支架。

　　3.整体提升技术

　　整体提升法被国外誉为空间网络结构最先进的安装方法之一，该方法先将结构在地面拼装成为整体后，再采用起重设备，通过吊杆将总拼成整体的结构提升至设计位置。这种施工方法不需要大型起重设备，仅需要采用起重比高的专用提升设备即可。由于主要工作都在地面进行，包括结构制作、装饰、电气设备安装、结构拼装等都可在地面进行，高空作业量较少，其工作效率和安全性都远高于高空散装法和高空滑移法，是一种极经济的安装方法。

　　4.整体顶升技术

　　整体顶升法是事先在结构各个支点下面安装千斤顶，在地面将结构拼装为整体，利用柱作为滑道，逐步将结构顶升到设计位置的施工方法。整体顶升法同整体提升法有一定相似之处，区别在于提升设备的安装位置不同，整体提升法提升设备位于结构支点上面，而整体顶升法则将设备安装于结构支点下面，两者的受力原理完全相反。整体顶升法进行大跨度钢结构施工，需要PLC液压同步控制技术的支持，目前常用的有直接顶升法和断柱顶升法两种。

　　四.结束语

　　大跨度空间结构体系在我国迅猛发展，随着建筑理念的不断更新，许多新型结构出现，引发了施工技术的变革。这种变革催生了新的施工技术。钢构件的制造技术、曲线滑移、非对称整体提升等施工技术，使建筑业超越传统、向更高水平迈进。因而对大跨度空间钢结构进行施工技术研究是十分必要的,传统的施工工艺已逐渐无法满足施工的需要，新的施工工艺、设备、技术也就应运而生。

　　参考文献:

　　[1]景明勇.大跨度空间钢管结构的设计分析和施工技术研究[D];清华大学;2006年

　　[2]沈世钊;;大跨空间结构理论研究若干新进展[A];第十一届空间结构学术会议论文集[C];2005年[3]周观根;方敏勇;;大跨度空间钢结构施工技术研究[J];施工技术;2006年12期[4]周观根;方敏勇;;大跨度空间钢结构施工技术研究[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年