淺談大跨空間鋼結構的施工

楊金

摘 要：近年來，隨著現代建筑工業的蓬勃發展，我國建筑行業也有了較大突破，大跨空間鋼結構的產生證明了我國建筑工業實力。由于大跨空間結構的應用性廣、涉及領域多等特點，大跨空間鋼結構占據了我國工業建筑行業的主要地位。大跨空間鋼結構在不斷摸索創新中取得了應有的成績。本文對大跨空間鋼結構的特點作出總結，同時粗略闡述建筑領域中涉及到的常用大跨空間鋼結構的施工方法及對大跨空間鋼結構發展進行深入研究。

關鍵詞：大跨空間鋼結構；施工方法；建筑工業

大跨空間鋼結構是由于現代建筑工業的發展需求而產生的，工業建筑中常常需要一些建筑大跨度的建筑，例如工業廠房、橋梁或體育場、候機大廳等大型場館等。近幾年，對于大跨空間鋼結構的建筑領域引入不少新科技，使大跨空間鋼結構體系更為豐富，也使其操作性、成本控制、先進性得以充分展示。

1 大跨空間鋼結構的特點及分類

1.1 大跨空間鋼結構的特點。大跨空間鋼結構可以巧妙的協調各支點的內力和支撐點，結構中可以受力均勻，使大跨空間鋼結構的施工操作更加簡單。空間結構是根據三維受力的方法構成的一種空間形體，它可以有效的抵擋外界承載的壓力，具有受力性強、自身輕、成本低及結構變換多樣等特點廣泛使用到各種大型建筑領域中。這種含有三維空間的建筑技術是代表一個國家建筑行業發展水平的重要衡量標準之一。

1.2 大跨空間鋼結構的分類。大跨空間結構的建筑分為五大類：薄殼結構、網殼結構、膜結構、網架結構和懸索結構。這五大類分別涵蓋于各種大型跨空間結構施工中。近年來，空間結構發展又出現新的結構，比如現在發展迅猛的雜交空間結構或組合空間結構。空間結構建筑技術融合了結構分析和計算機程序技術，這種大空間結構建筑技術在建筑領域占有重要地位，同時引領人們不斷創新、開發出更多形式的空間結構。

2 大跨空間鋼結構的施工方法

大跨空間結構的施工方法有很多，要因地制宜的選擇不同的施工方法。施工方法的選擇直接影響到建筑本身，從施工成本預算到施工進度調整，最后對工程質量也具有嚴重影響。

2.1 高空散裝法。此施工方法是將所有的桿件和小節點直接在高空進行安裝，這種安裝方法需借助腳手架的輔助，或者利用懸挑法進行高空安裝。高空腳手架多用于散件拼裝，懸挑法多用于小節點高空拼裝。高空散裝法，顧名思義，施工時需要高空作業，所以需要大量的腳手架設備進行輔助工作，這種安裝法適合安裝網架、桁架或網殼等非焊接連接，技術關鍵在于高空作業中各節點的坐標掌握，不能產生偏差。

2.2 分條（分塊）安裝法。這種安裝法適用于將整體切割成若干條或塊，分別利用機械吊裝，將各條或塊進行焊接拼裝。因此，這種安裝法也被稱作小片安裝法。改變其剛度、大小、受力面積等方法進行拼裝，分條（分塊）安裝法的操作相比高空散裝法較為簡單，高空作業少，能夠很好的控制拼接質量，也減少了高空散裝法所使用的大量腳手架設備。

2.3 高空滑移法。高空滑移法又被分為單條滑移法和逐條累計滑移法。滑移法就是將結構重新分割，在建筑物上鋪設滑移軌道，利用滑移軌道將分割單元從一端滑向另一端，最終拼成整體的單元。

單條滑移法是將單元分割成單條，然后從滑移軌道的一端滑向另一端。最后各單條單元之間分別在高空連接，形成整體單元。這種方法操作簡單、應用性強。

逐條累計沒滑移法不同，它是先將分割好的條狀單元滑移到第二條單元的距離，然后再加入第二條單元后，兩條單元一同滑移到第三條單元的距離，再加入第三條單元，三條單元一起滑移到第四條距離，再加入第四條單元……一直循環到連接至最后一條單元為止。

這種操作法的不需利用腳手架的輔助，這樣減少了設備能源的浪費，同時滑移法可同其它工程一起作業，充分利用時間，將總體工期縮短。滑移軌道可鋪設在已建建筑物上，不僅不占用工地，更可以空出空間給其它工程施工。支架安裝也十分簡單，若沒有現成的支架，可以在一端安裝拼裝平臺，大約兩個節點左右的寬度。條狀單元在地面拼裝好后用機械吊車裝到拼裝平臺，然后進行滑移。這種作業設備簡單、占地小、可同步工程作業、成本低，適合在工程場地狹小或需要跨越其他結構的情況下使用。

2.4 整體吊裝法。如果需要焊接來連接網架，就需要用到整體吊裝法進行操作。這種方法是將結構在地面拼接成形，然后利用起重設備將結構吊裝至固定安裝地點或固定高度，這種方法適用于場外總拼，能保證焊接質量和位置的準確性。但此操作方法需要使用大型起重機械，且對地基耐力要求高，因此會影響工程的整體施工。

2.5 整體提升法。如果整體吊裝法的設備不具備，采用整體提升法是最好的辦法。整體提升法的前提和整體吊裝法相同，將單元在地面整體拼裝，然后通過小型起重設備將結構提升至固定位置。利用小型起重設備安裝大型鋼結構，使吊裝成本大大降低，此操作方法用處頗多，全部在地面施工，然后再提升至固定位置，這樣大大節省施工成本。

2.6 整體頂升法。整體頂升法也是利用滑道進行施工，頂升法的滑道呈柱狀，將千斤頂等起重器械安裝在結構各支點的下方，再將結構頂升到固定位置。整體頂升法和整體提升法的操作類似，但原理相反，一種是從下而上，一種是從上而下。

2.7 折疊展開安裝法。折疊展開安裝法是完成穹頂的施工法，穹頂是以自身為中軸橫向環繞一周而成。因此穹頂的立體空間是很大的，是由縱向拱和環向箍疊加產生的，由桿件組成的網殼去掉了一部分的環向桿。穹頂結構擁有縱向的自由度，不用高空作業，這種自由度可通過液壓頂升和氣杖等方式來折疊穹頂，然后將擁有自由度的穹頂頂升到固定位置。

以上七種方法是最常用的結構形式的施工方法，雖然施工方法利用率頻繁，但在實際施工中仍然存在許多問題，例如：高空節點誤差、設備誤差、鋼構件長度誤差、分析情況誤差等。雖然施工過程中是允許少許誤差，但誤差大小難以控制，這些誤差可能會產生工程質量下降、工期延長、重復施工等情況。所以，在施工過程中，需要根據實際情況正確選擇施工方法，并對施工方法做好調整。

3 結語

大跨空間鋼結構的形式越來越多，施工方法也需要隨著建筑結構形式而選擇，就我國目前來看，工業建筑一直處于國家重點項目。工業廠房、橋梁或體育場、候機大廳等大型場館等都需要大跨空間結構形式的建筑。因此，人們對大跨空間結構的施工技術與施工方法的問題越來越重視。技術人員與施工人員相互探討學習，從而摸索出越來越多、越來越適合的施工技術，使大跨空間鋼結構得到更好的發展。

參考文獻

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