大跨度空间钢结构施工技术研究

大跨度空间钢结构施工技术研究

乐操

武汉华中岩土工程有限责任公司 湖北武汉 430400

摘要：随着社会经济的快速发展，大跨度空间钢结构以其优良的技术经济性能，在建筑设计中备受青昧。基于此，本文详细探讨了大跨度空间钢结构施工技术。

关键词：大跨度空间；钢结构；施工技术

随着现代建筑技术的不断发展，大跨度空间钢结构在我国工程建设中的应用越来越广泛，并在具体施工中取得了良好的应用效果。作为新时期重要的节能绿色建筑技术，它不仅能加快我国建筑业和建筑技术的发展，有效地实现国家可持续发展目标，而且能为我国经济发展和社会进步做出重要贡献。

一、大跨度空间钢结构的发展现状

钢结构建筑数量和质量，从侧面反映出一个国家的工业发展水平和经济实力。我国早在19世纪末期就已开始使用现代钢结构，但受当时技术条件、建筑观念等因素影响，钢结构的应用范围具有很大局限性。新中国成立后，国内钢材的产量有了极大提升，轻钢结构的楼面和冷弯薄壁型钢架在建筑中得到了广泛应用。进入21世纪，我国钢产量跃居世界前列，在沿海经济较发达城市，钢结构在大跨度空间建筑中的应用优势得到了凸显。2008年，鸟巢、水立方等一大批钢结构建筑的出现，推动了国内钢结构的应用热潮，加上城市建设中高层建筑、大型厂房、体育场馆数量的不断增加，为钢结构在大跨度空间建筑中的应用提供了良好契机，我国在钢结构建筑的建设方面也积累了丰富经验。

二、大跨度空间钢结构施工技术特点

1、钢板厚且跨度大。近年来，建筑行业快速发展，建筑形式也更加多样化。现代大跨度空间结构满足了建筑行业的施工要求。同时，其与高强度级别钢材同步应用，提升了整体建筑结构的稳定度和安全性，钢板材料的厚度和质量也得到了相应的保障。

2、空间结构日趋多样化。目前，大跨度空间结构已不能满足于基本的空间造型，在满足场内空间需求的同时，其结构形式正日趋多样化，借助仿生学等灵感设计的新型空间钢结构形式不断涌现，极大地丰富了空间结构的形式，实现空间结构的多样化提升，为人们提供大量的造型美观、结构合理的大跨度建筑。

3、设计难度大，构件复杂。体育馆、会展中心的大型建筑结构较复杂，其涉及到的建筑材料和施工工序较多，很大程度上加大了施工难度。同时，也对建筑工程的具体施工进度造成了一定影响。建筑部门要重视大跨度空间结构的设计和试验等，符合建筑标准后，将其投入应用，以提升其整体施工质量。

4、构件精确度要求严格，焊接施工难度大。如今，许多大跨度空间钢结构的建筑工程都是国家指派的重点工程项目，它们在施工质量标准方面有较高的要求。因此，相关部门在施工中必须保证空间钢结构的构件精确度和焊缝技术，这些也加大了施工难度。此外，施工中还要求对材质进行预拼装和焊接，这些工作都需借助从国外引进的施工技术及理念。为了保证工程施工的质量及安全性，在传统的技术手段上进行钢结构的创新，工作人员应熟练掌握各种技术，克服施工中的困难。

三、大跨度空间钢结构的类型

1、网架结构。在大跨度空间钢结构施工中，网架结构最常见，根据特殊的空间布局将建筑构件进行有效连接，能对屋顶起到较好的支撑，下部形成悬空空间，性能较优越。在网架结构具体应用中，其在支撑力、稳定性、外形等方面都具有较强的优势，但具体施工难度大，施工效率不高，而且施工成本相对较高，这也在一定程度上对网架结构的应用带来了影响。

2、网壳结构。在大跨度空间钢结构中，网壳结构即网状结构，因建筑结构的相关构件以网状分布形式呈现出来而命名。网壳结构特点是，可对其添加水平压力及拉力，从而使建筑物顶部结构更加稳定。网壳结构具有支撑力相对稳定、施工方便、自重低、可靠性等优点，所以该结构具有广阔的应用前景。

3、悬挂结构。采用高强度材料拉伸性能的柔性斜拉和由张力锁定构件构成的载荷结构。绳材可选用钢缆、线束、链条、丸钢、绞线等抗拉性高的钢丝。根据材料的使用方法负荷力不同。悬挂结构有自重小、施工方便、跨度大、节约材料等优点，这种结构不仅在飞机仓库、体育馆、仓库、展示馆中广泛使用，在水利和桥梁工程中也发挥着重要作用。

四、大跨度空间钢结构的施工技术

1、高空原位单元安装法。它需在设定位置布置构件，并以此为基础灵活安装，既可借助其他建筑设施支撑搭建高空操作平台，又可合理划分空间钢结构，实施吊装操作。若选择吊装操作，如建筑结构是网架、网壳结构，务必要确保建筑结构强度、刚度及稳定性能达到相关标准，最大限度避免钢结构出现塑性变形，影响建筑施工质量。另外，要注意提前预定钢结构拼接的焊接顺序，加快拼接效率，保证建筑施工经济性。其安装步骤为：①搭建稳定的高空作业平台，先达到安装空间要求；②固定构件，在此过程中一定要注意对安装结构造成破坏；③采取多点施工法，尽可能提升焊接速度，确保结构支撑的稳定性。

2、分段吊装技术。分段吊装是指施工工作人员将构件经分条或分块后吊装到高空再拼装。分段吊装先应考虑施工中起吊设备的吊运能力，将构件分成条状或块状单元；之后需搭建拼装的临时支架，然后再使用起重设备将这些条状或块状单元分别吊运到需安装位置；最后将这些分段后劲进行总体拼装。分段吊装技术较高空散装技术而言，其很大程度上减少了高空施工作业量，此外施工中的一些焊接工作可在地面进行，这样不仅降低建筑工程消耗，也在一定程度上保障了施工安全性，提高了施工质量。需注意的是，为满足整个钢结构的稳固性，应保证这些条状或块状单元具有足够刚度和稳固性，否则应采用加固方案。

3、整体提升法。整体提升安装是在地面或适宜楼层投影位置进行结构安装，将结构组装成型后借助提升系统手段，将结构整体进行，上升到工程项目需要的设计标高。在施工过程中，一旦遇到跨度高度较大的钢结构时，施工搭设不仅复杂还需耗费大量资金，而整体提升安装就可解决这些问题。整体提升法在大屋顶工程中应用较多，提升过程一般包括4个阶段:地面拼装-支承胎架-提升阶段-结构就位。整体提升法并不适宜提升单元结构不强、刚度小、边界安装精度高的大跨钢结构，盲目应用可能会影响结构整体的精准度。

4、高空滑移技术。该技术是指建筑结构整体或结构单元在通过拼装方式应用对其组装成型，之后再根据之前设计好的滑轨进行滑移，并将构件滑移到制定位置后进行拼装的一种技术。对于该滑移技术，其主要具有两种方式，即单条滑移法及逐条累计滑移法。而根据其在滑移中所存在摩擦方式的不同，也可将其分为滚动式摩擦与滑动式摩擦两种方式。此外，对该种方式来说，其进行滑移一般在框架与圈梁完成后才能正式，能较好的起到缩短工期的作用。此外，该种技术对施工中设备也具有着较低要求，这也会使实际施工所具有的限制较小。

5、高空散装技术。该技术属于一种应用较广泛的现代大跨度空间钢结构施工技术，其施工步骤为：首先，施工人员结合设计方案内容，搭建脚手架；其次，采用吊装设备将钢结构拼接单元或散件吊装到指定位置，在脚手架上部进行拼装组合；最后，对拼装完毕的钢构件进行全面检查，针对拼装质量不过关的钢结构构件，必要时可进行二次拼装。

为保证高空散装技术得到更好的应用，工程中的施工人员要对各个散装的钢构件进行排序，并认真遵守拼装规则，保证各个钢构件得到更好的拼装组合。在高空散件拼装中，由于安装使用的支架量较大，会降低钢构件的拼装强度，施工人员可采用螺栓球节点连接方式将支架进行合理的连接，进一步提升钢构件的拼装质量。

参考文献：

[1]吕文杰.浅谈大跨度空间钢结构施工技术[J].中国高新技术企业，2016(16).

[2]曲冠峰.对大跨度空间钢结构施工技术的探究[J].建筑工程技术与设计，2017(08).

[3]王艳英.对大跨度空间钢结构施工技术的探讨[J].建材与装饰,2017(17).