關于大跨度空間鋼結構施工控制的探討

扈憲偉

云南建投鋼結構股份有限公司

關于大跨度空間鋼結構施工控制的探討

扈憲偉

云南建投鋼結構股份有限公司

為了滿足人們日益增加的需求，現代建筑功能也呈現出多元化發展趨勢。以國家體育場(鳥巢))為例，它不僅要設置各類體育比賽場地，而且還要設置觀眾席、運動員休息室、后勤場館。這些功能的實現，對體育館的總面積提出了較高的要求。鳥巢是大跨度空間鋼結構建筑的典型代表，外形結構由門式鋼架組成，不僅節省了大量的建筑材料，而且保證了體育場館的質量安全。因此，加強大跨度空間鋼結構施工技術的研究，具有重要的應用價值。

大跨度空間；鋼結構；施工控制

引言

作為現代建筑常用的建筑類型，鋼結構建筑有著其它結構形式無法比擬的優點，其在建筑工程中的普及和應用，引起了建筑行業顛覆性的變革；從傳統的磚混結構、鋼筋混凝土結構迅速演變成以鋼結構為主要結構形式的現代建筑模式；從建筑造型的新穎性、施工周期的便捷性到使用功能的完美度等方面，鋼結構建筑都有著它獨特的優勢。

1 鋼結構施工優勢

1.1 自重輕、強度高、抗震性能好

鋼結構與傳統的鋼筋混凝土結構相比自重要輕30%以上，而強度卻明顯增強。特別是鋼材所具有良好韌性與塑性的特點，使得鋼結構建筑的整體抗震性大大增強。我們國家在經歷汶川5.12地震之后，更是涌現出一大批鋼結構公共建筑，如學校、體育館、車站等。

1.2 空間布置靈活、施工周期短

鋼結構建筑室內空間分隔靈活，對于建筑的外觀造型能完美凸顯，特別是在滿足大跨度的空間結構功能方面，使得鋼結構在許多特殊領域，如飛機維修機庫、大型工業廠房的施工中應用更加廣泛。而且鋼結構建筑采用拼裝式的施工特點，有著安裝速度快、施工周期短的優點。

1.3 綠色環保、可持續發展

鋼結構建筑相對于傳統土建施工，有著噪音小、粉塵少、資源利用較為單一，施工更加綠色環保等優點。目前，鋼結構構件一般都在工廠里加工制造，在施工現場只是安裝就位，能有效減少施工污染和建筑工業垃圾。此外鋼結構建筑還有便于拆卸，循環利用率高的優勢。

2 大跨度空間鋼結構的施工技術淺析

2.1 高空原位單元安裝技術

該種安裝技術屬于原位安裝技術，即將構件直接運輸到預先設計的安裝位置進行固定，然后對構件之間采取焊接方式連接，完成安裝工作。這種安裝方式省略了吊運和拼裝的實際，但是對施工提出更高的要求。具體來說，首先，應該搭建穩定的高空作業平臺，滿足安裝的空間要求；其次，對構件進行合理固定，避免因固定不當導致的安裝結構的破壞；最后，注意焊接的效率和速度，盡可能采取多點施工，提升施工的效率，盡早形成穩定的結構支撐。

2.2 分段吊裝技術

所謂分段吊裝是指進行吊裝前先對構件進行小區域的拼裝，形成相對獨立的穩固單元，之后對單元進行吊裝，在預先設計的位置進行拼接，最終形成統一的空間結構。該種結構形式能夠減少一定量的高空安裝任務，降低施工的高峰風險，對高空吊裝設備的需求相對較大，是大跨度空間鋼結構施工的常用技術。

2.3 整體安裝技術

整體安裝技術是對分段吊裝技術的極限化，結構的所有構件在地面拼裝完成，之后通過高空起重設備起吊到設計為主，進行固定，完成整個安裝工作。該種安裝技術能夠大度降低高空安裝的工作量，給予施工極大的安全和質量保證。此外，在地面完成整個拼裝工作，臨時固定點的需求少，節省相應的固定工作量。根據鋼結構的提升方式的不同，整體安裝技術可以細分為整體提升安裝技術、整體吊裝安裝技術和頂升安裝技術三種。①整體提升安裝技術。該技術是通過起重機或提升設備將地面組裝的鋼結構提升到合適的高度進行安裝，在實際的施工中應用最為普遍，其施工的難點在于控制提升的高度。近年來，隨著機械自動化技術的發展，提升過程借助計算機軟件可以實現有效的過程控制。②整體吊裝安裝技術。與提升安裝技術不同，吊裝技術是借助特殊的機械設備實現鋼結構的吊運提升。③頂升安裝技術。該種安裝技術的主要設備為千斤頂和輔助支架，借助千斤頂將鋼結構抬升一定的高度，然后用臨時支架進行輔助支撐和固定，之后在此應用千斤頂進行抬升，重復上述過程，直到到達設計位置。相較而言，該種安裝技術的應用較少。

2.4 高空滑移技術

滑移法分為兩種，①滑移上部結構塊體；②滑移下部支撐平臺。采用滑移法施工首先應劃分構件安裝塊體的大小，根據安裝塊體大小設置塊體支撐平臺。然后根據工藝要求進行滑移施工，滑移施工前應設置穩定的滑移軌道。滑移軌道一般采用工字鋼或槽鋼，在滑移方向上經受力計算后設置兩道或多道軌道，在實施滑移過程中，應配備相應的滑移用品，如鋼絞線、電動倒鏈或爬行器等工具。在進行滑移施工時，首先對滑道采取穩定和潤滑措施，確保滑移架體在前進過程中能同步行進。并隨時控制軌道處的行進速度保持單位行程的距離，采取調節手段保證架體滑移過程的安全、同步、順暢。

2.5 液壓同步控制提升施工技術

液壓同步提升技術以柔性鋼絞線作為承重索具，通過提升油缸集群、液壓同步提升原理，結合現代化控制手段，采用計算機控制技術，可以將數千噸甚至萬噸的鋼結構從地面整體提升到預定位置，實現結構的區域整體安裝就位。該工藝施工安全、可靠性高，可實現大噸位、大跨度、大面積構件整體同步提升。該項技術是鋼結構行業適應現代施工管理、規模化施工、提高工藝技術含量所用到的一項新型施工技術。

3 結論

綜上所述，隨著社會的發展和人們對建筑空間的需求提升，大跨度空間鋼結構將成為建筑物的重要結構形式之一。廣大的設計與施工人員應該結合行業的發展實際，積極探索大跨度空間鋼結構的形式和施工技術，提升施工的效率和質量，降低施工中的風險，為社會提供優質高效的大跨度空間鋼結構建筑。

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