大型复杂钢结构建筑工程技术的应用 朱红兵

大型复杂钢结构建筑工程技术的应用朱红兵

发表时间：2019-05-07T15:35:06.290Z 来源：《建筑细部》2018年第21期作者：朱红兵[导读] 我国钢材产量居于全球首位，且呈逐年上升的趋势；这也使得我国以钢结构为主的大型复杂钢结构建筑工程越来越多。而在大型复杂钢结构建筑工程中，选择何种技术一直是建筑单位所面临的难点。本文主要研究大型复杂钢结构建筑工程技术的应用，以供业内人士参考。

摘要：我国钢材产量居于全球首位，且呈逐年上升的趋势；这也使得我国以钢结构为主的大型复杂钢结构建筑工程越来越多。而在大型复杂钢结构建筑工程中，选择何种技术一直是建筑单位所面临的难点。本文主要研究大型复杂钢结构建筑工程技术的应用，以供业内人士参考。

关键词：大型；复杂钢结构；建筑工程技术；应用 ?

前言

我国市场经济不断发展的同时也带动了建筑行业的迅猛发展，尤其是以钢结构为主的建筑，其发展势头更为迅速；造成这一趋势的原因主要由两个方面，一是人们对公共建筑要求的不断提高，二是钢产量的剧增；加之，大型复杂钢结构建筑工程在人们生产、生活中的作用越来越不可或缺。而在大型复杂钢结构建筑工程中应用新技术，对提升施工的质量、保障建筑单位经济与社会效益尤为重要。

1.大跨度钢结构类型

当前，我国大跨度钢结构主要分为三类；一类是刚性钢结构（如立体桁架、网壳、网架等）；一类是柔性刚结构（如膜结构、索穹顶等）；一类是杂交钢结构（如弦支穹顶、张弦梁、拉索-网壳、拉索-网架等）。

1.1 刚性钢结构类型

刚性钢结构主要是指使用传统的材料建造的钢筋混凝土结构、砌体结构等；此种结构的特征是结构主体大部分使用的是刚性材料。大跨度的刚性钢结构主要包括了立体桁架、网壳、网架等；而传统大跨度刚性钢结构类型在理论和设计方案等方面已经比较成熟，且得到广泛应用。

1.2 柔性钢结构类型

柔性钢结构类型具备几何非线性特征，因此其表现形式主要是以高耸结构、大跨度结构为主；柔性钢结构类型主要包括了：膜结构、索穹顶等。

1.3 杂交刚结构类型

不同结构受力子系统组合而成的结构类型称之为杂交钢结构，此种结构的优势在于能够综合利用不同结构子系统的经济指标、结构性能等，进而让每个结构的子系统、材料等发挥出最大潜能，最终提升整个结构受力的类型、丰富大跨结构形式；主要包括弦支穹顶、张弦梁、拉索-网壳、拉索-网架等。

2.大型复杂钢结构建筑工程应用一体化协同时变分析系统 2.1 钢结构动态三维变形预调的技术

动态三维变形预调技术多应用于大悬挑、倾斜、闭环等结构形式的建筑结构中。比如，我国 CCTV 主楼结构的建设十分复杂，若根据最初设计的方案安装构建，极易在工程完工以后因自重作用而发生变形；因此，在安装前，技术人员应对每一个构件进行安装位形，再确立三维坐标。且在施工期间，应首先计算所有构件施工变形的预调值，并研究结构内力、位形等发展的规律；同时分析幕墙体系容差限制、地基沉降等对于施工变形预调值的影响，进而为工程的建设提供有关数据支持。

2.2 钢结构整体的提升技术

大跨度屋盖建筑结构工程中多应用的是整体提升技术，此种技术主要是通过提高塔架、拉索、提升设备等来提升在地面完成拼接的屋盖结构，使其到达安装的位置。在实际工程运用中，应注意几点：一是，若结构提升后的受力值与设计不相符合时，应研究提升点位置与结构受力状态的关系，并及时做出调整；二是，分析研究被提升拉索、塔架、结构等之间的作用关系；三是塔架、结构等提升期间，应进行人为控制，并保护好易受损构件；最后，安全评估提升期间的温度、断锁和风荷载等问题。

2.3 钢结构整体的滑移技术

一体化协同时变分析系统能够有效控制滑移支撑体系、滑移结构在不同位置、不同施工程序上相互的作用力，比如，某省博物馆结构的建设过程中，所要建设的钢结构屋盖重量是 8850t，而在施工中采用整体滑移技术能够滑移 125m，且还能够通过一体化协同时变分析系统有效分配和调节，进而降低了轨道对于刚度、承载力等的要求。

2.4 钢结构整体的落架技术

钢结构整体的落架技术只有在对落架进行全过程的模拟以后方能拟定科学合理的落架方案以及临时支撑设计，其主要针对的是分段组装和高空组装等的临时支撑架；并在完工后对其进行落架和再拆除；其是临时支撑与主体结构之间受力状态的转换过程。

2.5 钢结构整体的张拉技术

钢结构整体的张拉技术应用，受限要对初始的预应力情况进行分析，并确保初始的预应力状态处于施工目标状态（即起始状态），这一点对于屋盖结构的张拉施工尤为关键。而传统找形分析法不能和施工分析有效结合在一起，因此，需采用有限元软件进行找力分析。例如，某体育馆屋盖结构施工需行车辐式的整体张拉结构，其平面的投影是 230×235m，并由 35 个索桁架组合而成。因此，技术人员应首先在地面上设置上环索与上径向索，并将上径向索与环梁、张拉等连接；其次安装下环索、下径向索、飞柱等，最后张拉下径向索[1]。

2.6 钢结构整体的起板技术

钢结构整体的起板技术具有工期较短、施工成本较低、安全性较高、受力清晰等优势，该种技术多用于巨型钢拱结构或巨型环状钢结构的施工中。首先，科学拼装巨型刚拱起板结构，并设置起板旋转轴线，另一端则设置“A”字形的塔架，同时连接起吊索和平衡索，使其形成一个平衡的状态；然后将千斤顶安装在塔架上，并牵引吊索，使起板结构能够旋转至设计时的数值位形上。

3.大型复杂钢结构建筑工程“力”与“形”的控制技术