大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题

马秀超

（陕西建工机械施工集团有限公司 陕西西安 710000）

摘要：现代化城市的发展为建筑行业带来新的机遇和挑战，一些新型的复杂钢结构的工程项目数量逐渐增加，对于复杂钢结构中所应用到的力学知识以及关键技术深受建筑行业以及社会的高度关注。大型复杂的钢结构以及大跨度复杂钢结构在施工方案的制定中关于结构的受力状态有着直接的影响作用。本文就在大跨度复杂钢结构在施工过程中相关的技术问题进行相关的探讨。

关键词：大跨度钢结构；施工过程；技术问题

大跨度复杂钢结构主要应用在桥梁的建设中，水面的宽度决定了桥梁的宽度，所以较多的桥梁建设工作中多采取此方法进行建设。除此之外，在社会生活中一些建筑如：体育馆、歌剧院、展览中心等也充分利用大跨度复杂钢结构进行建筑的设计以及施工建设。随着市场经济的发展，科学技术的发展进步为大跨度复杂钢结构提供了新型材料以及技术的支持，促使结构的施工工艺逐渐趋向成熟，但是在对跨度以及规模的要求提升的同时，也给大跨度复杂钢结构的施工带来一定的难题，对大跨度复杂钢结构的可靠性和安全性的要求也进一步的提高，所以针对此类结构在施工中的相关技术进行整合很有必要。

1 大跨度复杂钢结构的特点概述

1.1 预应力技术应用较普遍

现代建筑在设计施工中关于预应力技术的应用已经十分普遍，在大跨度复杂钢结构中关于预应力技术的应用集中在索穹顶、索膜以及整体张拉等各种新型的结构体之上。在建筑体承受荷载之前通过施加与荷载力作用相反的预应力，对构件的刚度有很好的提升作用，并增加了构建的耐久性。

1.2 材料要求严格

在大跨度复杂钢结构中随着建筑设计的多元化，其跨度范围越来越大，例如2008年修建的国家体育馆鸟巢的跨度有296m，国家游泳中心水立方的跨度为177m，如此大的跨度为了确保建筑的安全性和可靠性，所以需要依靠高强度的建筑材料来确保建筑的稳定性和安全性。

1.3 构建施工难度大

既然是大跨度复杂钢结构，顾名思义在施工中结构较为复杂，并且工程量十分巨大，需要由上万甚至几十万个构建才能确保建筑的完工。在这些数量众多的构建中其形式结构也各不相同，尺寸有大有小，所以在施工过程中极大的增加了施工放样的难度，并且在相关构建所使用的材料结构具有一定的特殊性，所以在使用该类材料前还需要进行复杂的试验确保稳定性后才能投入使用。

1.4 构建加工难度大

大跨度复杂钢结构的工程项目通常情况下都是国家重点的工程项目，一定程度上已成为一个国家的标志象征，代表着国家的现代化形象建设。所以在施工中对工程质量的要求很高，对材料的加工要求中要确保加工的精密性，在运用到建筑体上时进行焊接作业时，对焊缝的要求也极为严格，必须达到一级焊缝标准[1]。

2 大跨度复杂钢结构的力学理论概述

2.1 吊点原则

高空焊接作业对焊接作业人员的安全性有极大的威胁，加之操作技术具有一定的难度，所以焊接的工作效率不是很高，通过吊装方案将空间框架作为吊装单元，降低了焊接作业的高度，有效的提高了工作效率，增加了施工的安全性。大跨度复杂钢结构中在对较大跨度平面和空间的桁架结构选择采用吊装方案时，关于吊装方案的选择以及吊点分布是方案制定首要考虑的因素。例如一个简单的直线型支架，要吊装到设计的高度，并将支架的两端与其他构建要进行连接，所以在吊点的选择中要确保支架吊起后能够维持平稳的状态，与此同时还要减少支架两端在吊起时受重力的影响产生变形。所以为确保以上的原则，吊点的选择要充分满足两个条件：吊件两端的轴向相对变形等于或接近于零；吊件的变形和弯矩分布均匀并且数值最小。

2.2 支承柱

临时支承柱几乎在所有的大跨度复杂钢结构施工中一定会遇到的问题，但是支承柱的设置有助于充分改善结构的受力性能，但是也改变了结构的受力状态对临时支承点的位置以及周边的位置内力加大，容易在安装的过程造成对结构的破坏。所以在设置支承柱时，拱脚的水平推力和竖向反力极大的降低，但是在内力分布和设计状态存在较大的差异性，所以要加强对其的验算以确保结构的安全性，将临时支承柱拿除以后，拱脚的水平推力和竖向反力提高[2]。澳门体育馆就是充分利用了支承柱的原理，该馆平面投影为椭圆形，长轴328m，短轴223m，在椭圆形的屋盖结构主要为主桁架拱、次桁架拱以及相关的联系构件。其设置的相关支承柱有或者无时水平推力和竖向反力如表1。

表1

3 大跨度复杂钢结构在施工中的技术应用

3.1 分块安装

该方法主要是将结构构件在地面上分割成条状或者块状的单元，通过起重设备将结构单元吊装到建筑高空设计的安装位置后进行与其他构件的整体性拼接。分块安装法解决了需要在地面设置大量的支架问题，可以充分依据起重设备的负重能力将结构自由的进行切割成条状或者块状的结构单元。在安装时具有一定的灵活性。

3.2 高空散装

该方法的施工特点带有一定的传统性，施工时主要是通过将整体结构划分为若干散体，再借助悬挑法或者满堂支架法将散体在建筑高空中进行拼装形成整体。该法通常适用于在空心球节点、螺栓球节点等具有较多节点的非焊接的网架结构中，在现实生活中的难进国际展览中心，再起屋盖主拱架就是充分运用了高空散装的方法。

3.3 整体吊装

该方法在拼接过程中较之前两个施工方法具有较大的不同，主要是先将结构自地面进行拼接形成整体后，再借助起重设备将结构吊装到建筑体设计的标高位置，在进行固定。整体吊装法较之高空进行结构件的拼接焊接作业，对焊接质量有充足的保证，并且对结构体相关的尺寸能够较为精准的进行把握，所以在网架结构中通常使用整体吊装法。

3.4 高空滑移

高空滑移法有两种类型：单条滑移法以及逐条累计滑移法。单条滑移法的施工形式主要是逐条滑移在进行逐条连接，将已经切割呈条状或者块状的结构单元先分条滑移到建筑体高空设计位置，然后依次进拼装形成整体；逐条累计滑移法主要是通过分段式连接和滑移的方法，从第一条进行滑移到相应位置并能与第二条拼接预留一定的位置，将第二条和第一条进行连接，然后将连接好的第一条和第二条的整体进行滑移，到与第三条拼接预留相应的位置后与第三条进行拼接，如此类推循环直至所有的结构单元完成。

3.5 折叠展开

通常情况下杆件组成的网壳状钢结构的安装采用折叠展开安装法，在安装时可以充分通过对钢结构的空间的立体作用进行分解。安装原理为将整体构建将局部的较少的抽取，各空间通过活动节点连接。所以其最大的优势结构可以折叠，便于在靠近地面的高度进行杆件连接作业，最后将连接好的整体展开，借助液压千斤顶将结构升至建筑体高空设计的位置[3]。

4 结束语

综上所述，大跨度复杂钢结构在社会中的应用越来越广泛，并且在实践应用中大跨度复杂钢结构在施工中的相关技术已趋向成熟，加之经济的发展对科学的促进作用，为其提供了先进的技术支持和材料支持，确保了大跨度复杂钢结构的稳定性和安全性。但是在相关的应用技术中仍存在一定的不足和问题，这需要建筑行业以及相关技术人员的充分立足于实际发展状况，不断在实践应用中完善和改进，从而促进大跨度复杂钢结构的施工技术进一步完善和进步。

参考文献：

[1]唐伟.分析大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨[J].建设科技，2014，Z1：171～172.

[2]刘强.分析大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题[J].城市建筑，2014，04：81.

[3]廖龙俊.大跨度钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨[J].中国建筑金属结构，2013，20：30～31+34.

中图分类号：TU765

文献标识码：A

文章编号：1673-0038（2017）10-0008-02

收稿日期：2017-2-13