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(jié)構(gòu)施工技術(shù)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(shù)的快速發(fā)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(huán)境污染情況的日益緊張，輕質(zhì)、經(jīng)濟、便捷的結(jié)構(gòu)體系已成為當今建筑物建設(shè)的關(guān)鍵部分，本文在此背景下，對大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進行了研究，進而為之后的建筑物的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工提供有效的幫助。

大跨度；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

引言

現(xiàn)階段，隨著社會經(jīng)濟以及科學技術(shù)的快速發(fā)展，我國的建筑行業(yè)也得到了較快的發(fā)展。此外，通過對國外先進技術(shù)以及經(jīng)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(jié)構(gòu)作為建筑物的屋蓋結(jié)構(gòu)體系的，本文主要針對此結(jié)構(gòu)體系施工進行了具體探討。

1　大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)類型

1.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是指采用多根桿件，并按照一定的網(wǎng)格形式，利用節(jié)點連接而形成的空間結(jié)構(gòu)，如圖1。在實際運用中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有工業(yè)化程度高、自重輕、穩(wěn)定性好、外形美觀等特點。

1.2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

一般來說，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和空間桿系結(jié)構(gòu)是差不多的，且平板網(wǎng)架型的空間桿結(jié)構(gòu)是一種利用桿件，并按照一定的規(guī)律組成的網(wǎng)格，然后再結(jié)合殼體結(jié)構(gòu)設(shè)置為一定的空間結(jié)構(gòu)，如圖2。基于此，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)不僅具有桿系包括的性質(zhì)，同時還具有殼體的性質(zhì)。此外，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)主要通過殼內(nèi)兩個方向的拉力、壓力或剪力來實現(xiàn)逐點傳力的目的。

1.3懸索結(jié)構(gòu)

所謂懸索結(jié)構(gòu)，其主要是由柔性受拉索以及其邊緣構(gòu)件構(gòu)成的承重結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)中，懸索結(jié)構(gòu)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(jié)省施工材料以及便于施工等優(yōu)勢。除了在我國的大跨度橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用之外，其目前還廣泛應(yīng)用于我國體育館、飛機庫等大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的施工。

2　大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)特點

2.1鋼材強度要求較高

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，對建筑物鋼結(jié)構(gòu)跨度的要求也越來越高?，F(xiàn)階段，我國超過百米的跨度在橋梁和殼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)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(tǒng)的建筑中，通過設(shè)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(gòu)件承受的荷載大小。在大跨度的設(shè)計理念基礎(chǔ)上，沒有柱子的支撐作用，在荷載的作用下，極易產(chǎn)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(xiàn)有項目的建設(shè)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(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生較大的作用力，所以，在現(xiàn)代科技的發(fā)展趨勢下，一般選用強度較高的鋼材，常見的有Q390C、Q420C，在技術(shù)的發(fā)展下，新型的鋼材不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了Q460E的鋼材，在強度上以及剛度上都優(yōu)于前兩者。

圖1　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖

圖2　網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)圖

2.2現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

在建筑工程施工過程中，并在正式將工程構(gòu)件投入使用之前，對工程施加適當?shù)念A(yù)應(yīng)力，能夠大大提高鋼材的強度。作為一項新興的技術(shù)，預(yù)應(yīng)力我國建筑工程中的廣泛使用，使其解決了很多技術(shù)上的難點與問題。特別是在張拉結(jié)構(gòu)與索穹頂?shù)氖褂弥校A(yù)應(yīng)力表現(xiàn)出了其非凡的實用性。此外，在進行抗震性建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)建時，施加適當?shù)念A(yù)應(yīng)力還可有效緩解彈性形變，從而增強構(gòu)件的耐久性，延長使用壽命。除了上述作用之外，預(yù)應(yīng)力還分為先張法和后張法，并可依據(jù)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(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還需對眾多節(jié)點進行適當?shù)奶幚?，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(yīng)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(jù)焊縫實際長度確定鋼管凹槽的開設(shè)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(gòu)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(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析

3.1滑移施工法

對于滑移施工法，一定要在保證鋼結(jié)構(gòu)類型規(guī)范、整齊以及規(guī)則化的基礎(chǔ)上才可實行，例如圓形結(jié)構(gòu)或長方形結(jié)構(gòu)。除了上述條件之外，還需保證建筑物，且其支撐軸線也要規(guī)范、整齊。此外，滑移施工方法主要運用于土建結(jié)構(gòu)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(qū)域內(nèi)組裝和吊裝構(gòu)件?，F(xiàn)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(zhì)量，還取得了良好的施工效益。

3.2分段吊裝施工技術(shù)

在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的分段以及重心選擇的方式?，F(xiàn)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(jié)構(gòu)施工中運用，并取得了良好的效果。

3.3高空散裝施工技術(shù)

目前，高空散裝施工技術(shù)主要是在建筑工程中單位面積用鋼數(shù)量不多的建筑工程施工中運用，特別是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、張拉弦的管桁架結(jié)構(gòu)中，更是得到了廣泛的運用。高空散裝施工技術(shù)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(shù)，可有效保障公共建筑工程施工質(zhì)量以及施工效率。但高空散裝施工技術(shù)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(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)施工中，高空原位單元安裝技術(shù)是一種在高空原位散裝法的基礎(chǔ)上進行改變與發(fā)展而形成的施工技術(shù)。此外，在運用高空原位單元安裝技術(shù)時，需要先將構(gòu)件放置在預(yù)先設(shè)計好的位置上才可進行安裝施工。在安裝時，可利用相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施來支撐布置高空操作的平臺，還可將空間鋼結(jié)構(gòu)依據(jù)結(jié)構(gòu)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(wǎng)架結(jié)構(gòu)或是網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，在劃分單元時，還需確保空間鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、剛度和強度等，進而避免在安裝過程中發(fā)生塑性變形狀況，最終對工程質(zhì)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(jīng)濟效益。

3.5整體提升施工技術(shù)

在建筑結(jié)構(gòu)施工中，整體提升施工技術(shù)對支撐結(jié)構(gòu)體系質(zhì)量的要求較高，且整體提升施工技術(shù)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(jié)構(gòu)形式施工中運用此種施工技術(shù)。但該施工技術(shù)對總體鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求較小，且對支撐結(jié)構(gòu)體系要求也較低，所以可在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)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(jié)語

總而言之，科技的日漸發(fā)展能夠讓我國引進許多先進的技術(shù)。同時，我國的相關(guān)工作人員還結(jié)合當代的行業(yè)特點和實踐經(jīng)驗不斷地分析現(xiàn)狀、深入研究完善傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，并總結(jié)出了新的技術(shù)手段，這些都在很大程度上推動了我國建筑行業(yè)的發(fā)展。

[1]王嘉琳，蒙炳穆.關(guān)于大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究與應(yīng)用——大跨空間鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工成套技術(shù)[J].施工技術(shù)，2011（40）：96～102.

[3]葉杭鋒.關(guān)于現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)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(shù)管理工作。