大跨度空间钢结构施工技术探讨及分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇大跨度空间钢结构施工技术探讨及分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要:大跨度空间钢结构由于其在建筑及力学等方面的特点，近年来得到了广泛的应用。作者针对大跨度钢结构的特点做了一定的介绍和分析，对目前常用的几种大跨度钢结构施工方法进行了详细的阐述，为相关工程施工提供参考。

关键词:大跨度；钢结构；施工技术

中图分类号：TU931文献标识码： A

1 引言

当前，由于材料技术和结构分析技术的长足发展，使得大跨度空间结构得到了空前的发展，国内外一些主要的体育场馆、展览馆及候车大厅等屋盖结构几乎毫无例外地采用了大跨度空间钢结构，并且结构体系呈现多样化、复杂化的发展趋势。对于这些新的结构形式，虽然有以往较为成熟的施工经验可供借鉴，但依然存在很多值得注意的地方，本文将对此类结构的特点和一些主要的施工方法进行分析和介绍。

2 大跨度空间钢结构的主要特点及分析

2.1 复杂多样的结构形式

目前，国内外大跨度空间结构形式繁多，尚不能用单一的标准进行简单的区分，传统上将空间结构区分为三大空间结构，即薄壳结构、网格结构以及张拉结构。但对于一些新型的结构体系尚难以归纳，因此文献[1]按照基本单元进行分类，主要包括板壳单元、梁单元、杆单元及索单元等，这些基本单元通过组合组成各种复杂的结构体系，如悬索结构、索穹顶结构、悬索桁架结构等等。

2.2材料等级要求提高

从力学层面分析，大跨度结构需要抵抗更大的外荷载响应，这要求杆件截面大，从而结构用于克服自重的材料比例增加，经济性下降。从建筑学角度分析，也需要结构轻盈美观，从而要求较高的材料等级以克服较大的截面形式。此外，从目前国内外建筑钢结构材料的加工技术来看，也远远满足大跨度钢结构的要求，如Q345、Q390等材质已在大跨度空间钢结构中得到了广泛的应用。

2.3节点形式复杂多样

空间结构，尤其是大跨度空间钢结构体系的特点，决定了结构在受力和变形方面的特点，从而要求结构传力路径明确，部分节点需要抵抗一定变形和位移，以达到和设计模型相一致，因此要求实际结构中的节点尽量与理论模型趋同，从而节点构造较为复杂，如单向及双向盆式支座，用以销轴连接的纯铰接节点以及多杆汇交处的刚结铸钢节点等等。

2.4构件加工精度要求高

加工精度不仅对建筑的几何外形有所影响，同时对工程的施工进度、质量有所影响，更重要的是会涉及到工程的安全问题，尤其对于结构中的重要节点及杆件的加工精度，直接决定了工程的成败。对于大跨度复杂空间钢结构，结构杆件数量及形式众多，加工难度较大，加工精度不当会直接导致杆件连接处错位、搭接或留有缝隙等问题，影响到工程的进度和质量。

2.5施工技术难度大

大跨度空间钢结构是在充分发挥材料优势和结构体系优势的基础发展起来的一种结构体系，其杆件往往协同受力，相互影响，形成密不可分、协调统一的最终受力体系。然而，在实际施工过程中，杆件需要按照一定的施工步骤进行安装，这使得施工过程中的受力状态和最终的设计受力状态存在一定差异。因此，如何选择适当的施工技术，安全高效地完成复杂体系的施工，是目前大跨度空间钢结构普遍面临的首要问题。

3大跨空间钢结构施工方法及其特点

目前，大跨度空间钢结构有多种安装方法可供选择，具体采用时要综合分析结构体系的受力特点、工期要求、场地条件、机械选择以及施工环境等因素，根据工程具体特点加以甄别，最终选取恰当的安装方法。

常见的施工方法有高空散装法、分块或分条安装法、滑移法、提升法、顶升法以及整体吊装法等，较为先进的方法还有高空曲线滑移法、网壳结构折叠展开式整体提升法以及滑架法等，对于较为复杂的工程，可以将多种施工方法结合起来，以达到安全可控、经济合理的目标。下面介绍几种有代表性的施工方法。

3.1 高空原位拼装法

高空原位拼装法是指在结构设计空间位置直接将节点和杆件进行拼装的一种施工方法。由于该方法在设计位置对结构直接进行拼装，无需其他辅助技术措施，因此是一种最为直接和较为有效的方法，得到了非常广泛的应用。

该方法一般采用塔吊或汽车吊等起重设备进行散件或分块拼装，由于直接在高空拼接，难度较大，同时为了保证结构体系的稳定，往往需要设置大量的临时支撑，待整个结构拼装完毕，再对临时支撑进行拆除。通常与土建等施工存在交叉作业，施工周期较长。采用该方法时需要制定合理的拼装顺序，要求节点定位坐标精准。

3.2提升安装法

提升安装法是利用提升设备将结构提升至指定位置再进行安装的一种施工方法，由于待提升结构在较低位置进行拼装，因此有效地减少了高空作业量，高空风险小，是一种技术先进、高效经济的施工方法[2-4]。相对于高空散装法，该方法节省了临时支撑，拼装难度降低，施工周期较短，施工质量较易保证，但需要一定的专业提升设备和临时提升平台等辅助措施。

目前广泛应用的一种是计算机控制液压同步提升系统，该系统通常由液压提升器、液压泵源系统和计算机同步控制及传感检测系统组成。一般通过采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具。液压提升过程一般通过上锚紧伸缸拔下锚下锚紧同步缩缸四步循环完成，一个流程为液压提升器一个行程，当液压提升器周期重复动作时，被提升结构则逐步完成上移。

由于采用较少的受力点对结构进行提升，受力点容易产生应力集中，因此，需要对提升吊点、提升平台等临时结构的布置和形式进行设计。由于该方法安装质量较高，且可以节约临时支撑，因而成本较低，施工较快，所以在大跨度钢结构施工中应用广泛。

3.3滑移安装法

滑移安装法是将结构在异地拼装，待拼装结束后利用滑移设备将整个钢结构滑移至设计坐标处的一种施工方法。该方法可以有效避免交叉作业，目前应用较广[5-7]。根据滑移就位方式的不同分可以分为：整体滑移法和累积滑移法。前者将待滑移结构整体从拼装位置滑到设计位置直接就位安装，而后者是将待滑移结构分解为若干个滑移子结构，施工时先在拼装区域完成第一个子结构后滑移一段距离，然后在拼装区域完成第二个子结构，与第一个子结构相连后滑移一段距离，依次重复进行完成所有结构。按照滑移路线不同又可以分为直线滑移法和曲线滑移法。

由于滑移法在异地对结构进行拼装，因此该方法有效地避免了与土建等施工的交叉作业，缩短整个工程的施工周期，施工质量和精度容易保证，但需要投入较大的临时轨道设施和液压滑移系统。与液压同步提升系统类似，目前大多采用计算机控制液压同步滑移系统，采用该方法，当轨道标高不同或曲线的半径不同时，对液压爬行器有特殊要求，有时需要特殊改造。同时，液压推进点的布置和形式也是需要考虑的重点之一。

3 结语

随着大跨度空间钢结构的发展，结构形式越来越复杂多样，这对施工技术也提出了新的挑战，成为摆在技术人员面前的首要问题。本文通过对当前大跨度空间钢结构的特点和主要施工方法的阐述和分析，使该类工程在实际施工时有规律可循，以期能对相关工程提供相应的参考。

[1]董石麟，钱若军等．预应力索杆结构论文集[C].杭州，2006:3-9.

[2]李瑞锋，刘建普．潮汕机场航站楼屋盖钢网架结构提升施工验算分析[J].施工技术，2012,41(369):135-149.

[3]张文学，刘明国，吕兆华．国家图书馆钢结构万吨整体提升施工理论计算分析[J]．建筑技术，2008,39(4):302-304.

[4]樊华君，陈胜伟，刘国普等．大跨度千吨桁架液压整体提升工法[J]．建筑技术，2011, 42(5):446-450.

[5]赵英泰，王旭峰．现代空间钢结构高空滑移法施工技术[J]．建筑钢结构进展，2006, 8(6):11-14.

[6]陈安英．大跨度钢结构胎架整体滑移法施工技术[J]．钢结构，2008, 9(23):74-76.

作者简介：

1.韩涛,(1984 - ), 男，助理工程师，主要从事钢结构工程施工技术与管理工作。

2.韩向科，(1982 -) , 男，工学博士，工程师，主要从事结构风工程，钢结构施工方面的研究。