现代大跨度空间钢结构施工技术

GXF360 2017-06-17

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现代大跨度空间钢结构施工技术

崔明伟

沈阳中辰钢结构工程有限公司

摘要：钢结构具有经济成本低、坚固耐用、可反复拆卸等优点，不仅保证了建筑工程的使用质量，而且外观优美，符合现代人的审美要求。近年来，随着人们对建筑功能需求的提升，国内高层建筑和大跨度建筑数量不断增加，钢结构由于具有自重轻、性能好等特点，在大型厂房、体育场等建筑中得到了广泛应用，文章首先简述了大跨度空间钢结构的发展现状，随后分析了该技术的施工特点，最后就如何进一步优化钢结构施工技术提出了几点建议。

关键词：大跨度建筑；钢结构；发展现状；施工技术

前言

社会经济的快速发展带动了我国建筑行业的变革。现代大跨度钢结构已经在我国建筑结构施工中得到了相应的应用。其在体育馆、会展中心和机场建筑等方面应用比较普遍。大跨度空间钢结构涵盖的施工范围比较广，技术要素也比较多。

1 大跨度空间钢结构施工技术特点

首先，空间钢结构钢板比较厚，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。

其次，与传统建筑结构形式相比，大跨度空间结构类型更加多样化。以奥运会羽毛球馆为例，其将大跨度弦支弯顶作为其钢结构，并将泡沫理论多面体作为空间结构的水立方，加之生态化的设计理念，使现代大跨度空间钢结构的应用更加自由，也促进了建筑形式向多样化方向发展。

第三，现代大跨度空间钢结构设计难度比较大，涉及到的构件也比较复杂。体育馆、会展中心的大型建筑结构都比较复杂，其涉及到的建筑材料和施工工序比较多，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的影响。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，将其投人应用，以提升其整体施工质量。

第四，严格规定构件精确度，加大了焊接难度。大跨度空间钢结构施工中涉及到诸多焊接技术的应用。其对施工质量有较高的要求。进行大跨度空间钢结构施工的时候，要对施工过程中的构件进行严格检查，确保其符合具体的施工标准，并注重焊接技术的选择和应用。大跨度空间钢结构施工中涉及到材质预装和焊接问题，工程负责人要提升整体工程要求，应用先进的施工技术和施工理念，以确保施工安全性和整体工程质量。

2 大跨度空间钢结构施工技术分析

2.1 设计与制造技术的应用

随着科学技术在各个领域的应用，建筑工程设计通常也采用计算机制图工具，提高设计的科学性和精准度。如CAD技术和CAM技术在钢结构施工建设中起辅助作用，它的运用为建筑提供三维空间和立体感，实现了图文之间的转换，减少设计的误差，提高工作效率。

2.2 安装施工仿真技术

在建筑施工中，通常忽视施工中的安全隐患，而只关注建筑的使用性安全。但是，有些工程在建筑过程中就能体现它的最大承载负荷，尤其是大型的工程建筑，大跨度空间钢结构建筑就是其中一种。因此，应该足够重视施工过程中的安全问题，关注施工的质量，重视施工工人的安全。仿真模拟技术的运用是大跨度空间钢结构建筑工程的一项重要的措施，在施工过程中，关注施工设备的运行情况，检查跨度和节点的准确度，对于结构安装和卸载等过程进行仿真模拟，确保对整个施工过程的控制。

2.3 选用合理的安装方法

大跨度空间钢结构技术复杂，选用合适的施工技术和方法有利于建筑施工的安全。钢结构的施工建筑需要进行技术革新，选择满足经济、安全的要求。在钢结构建筑发展迅速的时代，工程师不断地创造了各种高技术含量的施工技术，如整体滑移技术、高空分榀组装等技术。根据施工的具体需要，选择符合要求的工程技术，从而使工程安装得到最大优化。

2.4 厚板及管结构的全位置焊接技术

在大跨度空间钢结构施工中，保证钢材间的高质量焊接对于提升整体结构稳定程度有关键性影响，直接决定了空间钢结构的使用年限。现代大跨度空间钢结构设计时，为了尽可能体现结构的多样化，往往采用不同类型、不同尺寸的钢材，这就给焊接带来了较高的难度。除此之外，在大跨度空间钢结构施工时，需要面临来自外界环境的多重因素影响，例如温度变化、风速、湿度等，都会给焊接质量产生影响。为了解决上述问题，必须有针对性的采用焊接工艺，确保每个焊头的施焊均匀和母材的充分融合。

2.5 高空滑移技术

高空滑移技术是指在现代大跨度空间钢结构设计中，将结构的分条或者分块进行组装，然后通过预先设定好的滑轨进行滑移。其要对空间钢结构的具体形式进行构建，以确保主体架的规范和一致。当滑移到要求的位置之后，按照具体施工要求，将其拼装成一个整体。目前，高空滑移技术包括逐条累积滑移和单条滑移两种。其施工中的要求相对较少，并且施工成本也比较低，不会对施工场地有太大限制和要求。

2.6 分段吊装法

根据结构杆件特点及起吊设备能力来划分主体结构区段，之后再使用吊装机械将在地面拼装成型的各区段单元吊装至指定高度，最后焊接总拼成型的施工工艺。依据划分单元形状可分成分块吊装和分条吊装两种类型，沿跨度较长方向将结构分割成条状区段即为分条吊装法；若沿纵横两向划分结构成若干个块状单元则为分块吊装法。对结构进行划分时，应注意保证分块单元或分条单元具有足够的刚度和几何不变性，否则应采用临时杆件进行加固处理。

条(块)单元在地面完成拼装，高空作业量大大减小，安装精度及质量得以保证，且由于无需搭设脚手架，施工经济性良好，充分利用起重设备，加快施工进程；但此方法对辅助支撑结构的临时支撑胎架要求较高，施工前应分析该支撑胎架的承载力，保证其稳定性。

分段吊装法适用于划分区段后的单元刚度、受力特性改变量小的钢结构安装。国家大剧院是采用分条吊装法对其屋盖进行安装。