现代大跨度空间钢结构施工技术
现代大跨度空间钢结构施工技术
发表时间：2017-10-16T16:09:22.047Z 来源：《基层建设》2017年第18期作者：魏文龙1 吴鑫2
[导读] 摘要：建筑是伴随人类文明的发展而兴起的，从最初的遮风挡雨到后来的生活、生产场所，建筑在社会发展中的地位与日俱增，成为人类日常活动的重要基础要素。
1身份证号码：42232419851007xxxx；2身份证号码：34082819860805xxxx 中国十七冶集团有限公司冶金工程技术公司摘要：建筑是伴随人类文明的发展而兴起的，从最初的遮风挡雨到后来的生活、生产场所，建筑在社会发展中的地位与日俱增，成为人类日常活动的重要基础要素。近些年，得益于建筑施工技术的发展和材料技术的更新，诸多先进的设计理念得以实现，为人们提供更加广阔的室内空间，满足人类活动对空间的需要。其中，大跨度空间结构就是为满足人们的空间需要而形成的建筑结构，能够提供相对广阔
的室内空间，满足体育场馆、博物馆、大型会展中心等场所的需要。
关键词：现代大跨度空间；钢结构；施工技术
1大跨度空间钢结构施工技术应用特点
相关研究表明，大跨度空间钢结构施工技术应用特点主要体现在三个方面，即钢材强度要求高、预应力控制效果好以及焊接工程量大。随着钢结构跨度的不断增加，使得超过百米以及壳体结构在工程建设中得到良好的实践应用。具体来说，工程建设的跨度越大，其悬臂所要承受的荷载就越大，这就要求钢材的强度必须得到设计要求标准。在以往传统的建筑结构中，对于大跨度问题，是通过设置柱体或是梁体，来减小跨度长度，从而提高整个结构的承载能力的。但大跨度的设计理念下，没有柱子或是梁体来提供支撑，因此，设计人员要控制好钢材应用的强度，来克服剪力。在预应力方面，其重要体现的张拉结构与索穹顶，能够大幅度增强钢材的使用强度。例如，当预应力施加于抗震性系统构建，其不仅能够缓解结构的弹性形变，还能增强构件应用的耐久性，从而延长其使用寿命。值得注意的是，目前可供选择的预应力技术包括：后张法与先张法，技术人员要根据工程项目的实际情况，采用具有适用性的张拉方法。大跨度空间钢结构中，对于众多节点的连接大多采用焊接施工方法。因焊接瞬间高温作业会改变钢材的性能效果，因此，在焊接前，施工技术人员要做好一系列的准备工作，即在钢筋对接位置设置凹槽。此过程，施工人员要通过测算焊接接缝的长度，来确定昂管凹槽的设置深度。而对于两个焊接钢材的连接板应采用围焊固定的方式，或是将连接件方向设置在沿着钢构件剪切力摆放，来防止板材外漏问题的出现。
2大跨度钢结构施工技术问题分析
2.1仿真技术
以往，大跨度钢结构的真实受力情况是当时工作人员所真正注重的，但在施工期间钢结构的受力状态却往往被人们所忽视。现如今，随着经济社会和建筑业的不断发展，钢结构的跨度在不断增大，从而在工程施工过程中出现了诸多的技术安全问题。然而，钢结构在施工期间以及使用受力过程中出现了各种不同之处，从而造成在钢结构在不同的时期出现不同的受力状态。通过仿真计算分析，能预先发现施工过程中的薄弱环节和重点控制部位，能直观实现对结构整个施工过程的控制并最终实现正确的形状尺寸。在大跨度施工过程中，仿真技术有以下应用：①卸载期间出现的仿真模拟；②大跨度钢结构安装时，有效利用预变形技术，从而确保钢结构安装位置的准确性；③在大跨度钢结构施工中进行吊装时，大型构件的仿真；④钢结构拼接时的仿真；⑤在钢结构施工过程中，工程实际情况模拟仿真等。
2.2支撑柱设置问题
一般而言，在进行大跨度钢结构施工时，在整体结构达到设计受力状态之前，需要采取措施对钢结构承担一部分作用力，此时就需要用到支撑柱。虽然说支撑柱在短期内能够支撑钢结构，有利于钢结构施工，但是从长久来看，支撑柱可能会给钢结构带来比较严重的负面作用。由于支撑柱只是在进行钢结构施工时而对其的一个短期承担，并非一直支撑着，施工完成后需要拆除，因而在前期对其进行设计时，应充分考虑施工周期、交叉影响、吊装半径、分段受力状态等因素，特别是整体结构受力，避免钢结构中的一些作用力分布出现问题，临时支撑点处及附近区域内力加大，从而对工程整体的安全性和稳定性带来影响，引起安装过程中结构构件的破坏。
2.3平面稳定性问题
在进行大跨度钢结构施工时，吊装也是必不可少的一个环节。通常为确保施工中吊件的稳定性，需要特别注意不可让吊件发生平面失衡情况。所谓平面失衡，一般说的是那些较大的构件或拼装单元。因而在目前的大跨度钢结构施工过程中，还存在许多构件平面失稳情况，发生这种情况主要是由于构件或节点的强度不足而破坏，一旦发生这种情况，整个钢结构施工工程的稳定性都会受到极为严重的影响，破坏力极大。与此同时，若是施工时构件太过沉重或是吊点位置过多，也会造成平面结构失衡不稳，因此在吊装过程中应重点考虑和解决如何选择吊点问题。
3大跨度空间钢结构的施工技术浅析
3.1高空原位单元安装技术
该种安装技术属于原位安装技术，即将构件直接运输到预先设计的安装位置进行固定，然后对构件之间采取焊接方式连接，完成安装工作。这种安装方式省略了吊运和拼装的实际，但是对施工提出更高的要求。具体来说，首先，应该搭建稳定的高空作业平台，满足安装的空间要求；其次，对构件进行合理固定，避免因固定不当导致的安装结构的破坏；最后，注意焊接的效率和速度，尽可能采取多点施工，提升施工的效率，尽早形成稳定的结构支撑。
3.2分段吊装技术
所谓分段吊装是指进行吊装前先对构件进行小区域的拼装，形成相对独立的稳固单元，之后对单元进行吊装，在预先设计的位置进行拼接，最终形成统一的空间结构。该种结构形式能够减少一定量的高空安装任务，降低施工的高峰风险，对高空吊装设备的需求相对较大，是大跨度空间钢结构施工的常用技术。
3.3整体安装技术
整体安装技术是对分段吊装技术的极限化，结构的所有构件在地面拼装完成，之后通过高空起重设备起吊到设计为主，进行固定，完成整个安装工作。该种安装技术能够大度降低高空安装的工作量，给予施工极大的安全和质量保证。此外，在地面完成整个拼装工作，临时固定点的需求少，节省相应的固定工作量。根据钢结构的提升方式的不同，整体安装技术可以细分为整体提升安装技术、整体吊装安装技术和顶升安装技术三种。①整体提升安装技术。该技术是通过起重机或提升设备将地面组装的钢结构提升到合适的高度进行安装，在实际的施工中应用最为普遍，其施工的难点在于控制提升的高度。近年来，随着机械自动化技术的发展，提升过程借助计算机软件可以实现