大跨度空間鋼結構施工技術研究

吳顯林

（桑植縣澧源建筑安裝工程有限公司湖南桑植　427100）

大跨度空間鋼結構施工技術研究

吳顯林

（桑植縣澧源建筑安裝工程有限公司湖南桑植427100）

隨著建筑工程施工技術的快速發展，人們對建筑物的要求也越來越高。此外，隨著我國用地矛盾以及環境污染情況的日益緊張，輕質、經濟、便捷的結構體系已成為當今建筑物建設的關鍵部分，本文在此背景下，對大跨度空間鋼結構施工技術進行了研究，進而為之后的建筑物的大跨度空間鋼結構施工提供有效的幫助。

大跨度；鋼結構；施工技術

引言

現階段，隨著社會經濟以及科學技術的快速發展，我國的建筑行業也得到了較快的發展。此外，通過對國外先進技術以及經驗、理論的積極運用，新型建筑物越來越多，不少大型的公共建筑都采用了大跨度空間鋼結構作為建筑物的屋蓋結構體系的，本文主要針對此結構體系施工進行了具體探討。

1　大跨度空間鋼結構類型

1.1網架結構

網架結構是指采用多根桿件，并按照一定的網格形式，利用節點連接而形成的空間結構，如圖1。在實際運用中，網架結構具有工業化程度高、自重輕、穩定性好、外形美觀等特點。

1.2網殼結構

一般來說，網殼結構和空間桿系結構是差不多的，且平板網架型的空間桿結構是一種利用桿件，并按照一定的規律組成的網格，然后再結合殼體結構設置為一定的空間結構，如圖2。基于此，網殼結構不僅具有桿系包括的性質，同時還具有殼體的性質。此外，網殼結構主要通過殼內兩個方向的拉力、壓力或剪力來實現逐點傳力的目的。

1.3懸索結構

所謂懸索結構，其主要是由柔性受拉索以及其邊緣構件構成的承重結構。此外還可將鋼絲束、鋼絲繩、鋼鉸線、鏈條、圓鋼與其他具有良好受拉性能的線材，一同作為索的制作材料。同時，在大跨度空間鋼結構中，懸索結構主要是利用高強材料的抗拉性能進行施工的，其具備較大的跨度、自重較小、可節省施工材料以及便于施工等優勢。除了在我國的大跨度橋梁工程中得到了廣泛的應用之外，其目前還廣泛應用于我國體育館、飛機庫等大跨度屋蓋結構的施工。

2　大跨度空間鋼結構施工技術特點

2.1鋼材強度要求較高

隨著科學技術的快速發展，對建筑物鋼結構跨度的要求也越來越高。現階段，我國超過百米的跨度在橋梁和殼體結構的應用中已取得了良好的效果。例如，國家水立方工程跨度177m，鳥巢跨度更是達到了296m。跨度越大，則在該懸臂上承受的荷載就越大，這就要求鋼材具備足夠的強度。傳統的建筑中，通過設置梁體與柱體等方式來減小跨度的長度，其主要是為了減少同一構件承受的荷載大小。在大跨度的設計理念基礎上，沒有柱子的支撐作用，在荷載的作用下，極易產生較大的剪力，懸臂承受荷載的過程就是克服剪力的過程。在現有項目的建設體系中，不少工程會增加鋼材的厚度，以此來加強其強度，但是厚度的增加會對結構本身產生較大的作用力，所以，在現代科技的發展趨勢下，一般選用強度較高的鋼材，常見的有Q390C、Q420C，在技術的發展下，新型的鋼材不斷涌現，現在市場上出現了Q460E的鋼材，在強度上以及剛度上都優于前兩者。

圖1　網架結構圖

圖2　網殼結構圖

2.2現代預應力技術的應用

在建筑工程施工過程中，并在正式將工程構件投入使用之前，對工程施加適當的預應力，能夠大大提高鋼材的強度。作為一項新興的技術，預應力我國建筑工程中的廣泛使用，使其解決了很多技術上的難點與問題。特別是在張拉結構與索穹頂的使用中，預應力表現出了其非凡的實用性。此外，在進行抗震性建筑結構的構建時，施加適當的預應力還可有效緩解彈性形變，從而增強構件的耐久性，延長使用壽命。除了上述作用之外，預應力還分為先張法和后張法，并可依據建筑工程施工的不同需要，分別采用合適的方法。

2.3實際焊接工程量較大

在建筑物大跨度空間鋼結構設計過程中，還需對眾多節點進行適當的處理，且較為常見的處理方式是焊接。同時，在對其進行焊接的過程中，瞬間的高溫會改變鋼材的特性，基于此，在進行焊接工作之前，應做好一系列的準備工作，而不是單純性地將兩根鋼材對接。在進行焊接施工時，兩管對接部位需要做上凹槽，并測算焊接縫隙的長度，此時可依據焊縫實際長度確定鋼管凹槽的開設深度。兩管之間的連接板采用圍焊固定，對于連接板的方向也有一定的要求，一般順著鋼構件剪切力的方向擺放，為了防止板材的外漏，外漏的寬度還需要滿足焊接縫的要求。

3　大跨度空間鋼結構施工技術分析

3.1滑移施工法

對于滑移施工法，一定要在保證鋼結構類型規范、整齊以及規則化的基礎上才可實行，例如圓形結構或長方形結構。除了上述條件之外，還需保證建筑物，且其支撐軸線也要規范、整齊。此外，滑移施工方法主要運用于土建結構以及支撐柱等工程施工中，且該施工方法的有效運用，能夠在很大程度上降低施工承包。但在施工場地較小的情況下，只可以在部分區域內組裝和吊裝構件。現階段，滑移施工法已在我國建筑工程中得到了廣泛的運用，例如鄭州的會展館、深圳的大運會主場館、哈爾濱的會展館、蘇州的國際博覽中心等，不僅提高了施工質量，還取得了良好的施工效益。

3.2分段吊裝施工技術

在大跨度空間鋼結構施工中，如果要采用分段吊裝施工方法，首先需要明確起重機的選用以及其具體的站位，然后還需要確定大體積鋼結構的分段以及重心選擇的方式。現階段，分段吊裝法主要在我國體育館、會展館等公共建筑物的大跨度空間鋼結構施工中運用，并取得了良好的效果。

3.3高空散裝施工技術

目前，高空散裝施工技術主要是在建筑工程中單位面積用鋼數量不多的建筑工程施工中運用，特別是網架結構、張拉弦的管桁架結構中，更是得到了廣泛的運用。高空散裝施工技術具有易操作、易控制、施工安全與較高可靠性等特征。通過運用高空散裝施工技術，可有效保障公共建筑工程施工質量以及施工效率。但高空散裝施工技術在實際施工時需要大量的腳手搭架，這不僅大大增加的建筑工程的施工成本，還給工程施工速度以及施工效率帶來了嚴重的影響，不利于建筑工程的順利完成。

3.4高空原位單元安裝技術

在建筑結構施工中，高空原位單元安裝技術是一種在高空原位散裝法的基礎上進行改變與發展而形成的施工技術。此外，在運用高空原位單元安裝技術時，需要先將構件放置在預先設計好的位置上才可進行安裝施工。在安裝時，可利用相應基礎設施來支撐布置高空操作的平臺，還可將空間鋼結構依據結構具體形式等特征，劃分為多個部分，然后再進行安裝工作。此外，對于網架結構或是網殼結構，在劃分單元時，還需確保空間鋼結構的穩定性、剛度和強度等，進而避免在安裝過程中發生塑性變形狀況，最終對工程質量造成嚴重的影響。同時，在進行拼接施工時，還要確保是按照一定的順序進行焊接的，從而以此來提高施工速度，最終提升整個工程的經濟效益。

3.5整體提升施工技術

在建筑結構施工中，整體提升施工技術對支撐結構體系質量的要求較高，且整體提升施工技術的施工成本也相對較高，所以一般不會在會展館、體育場等建筑物結構形式施工中運用此種施工技術。但該施工技術對總體鋼結構質量要求較小，且對支撐結構體系要求也較低，所以可在網架結構形式或單位面積含鋼量較低的會展中心屋蓋施工中運用，必將取得良好的施工效果。

4　結語

總而言之，科技的日漸發展能夠讓我國引進許多先進的技術。同時，我國的相關工作人員還結合當代的行業特點和實踐經驗不斷地分析現狀、深入研究完善傳統的結構體系，并總結出了新的技術手段，這些都在很大程度上推動了我國建筑行業的發展。

[1]王嘉琳，蒙炳穆.關于大跨度空間鋼結構施工控制的探討[J].建筑施工，2010（32）：659～662.

[2]郭正興，羅斌.大跨空間鋼結構預應力施工技術研究與應用——大跨空間鋼結構預應力施工成套技術[J].施工技術，2011（40）：96～102.

[3]葉杭鋒.關于現代大跨度空間鋼結構施工技術的研究[J].中國水運月刊，2013（13）：287～288.

TU758

A

1673-0038（2015）40-0016-02

2015-9-12

吳顯林（1969-），男，工程師，本科，主要從事工程技術管理工作。