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摘要：文章介紹了大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)，分析了大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的主施工技術(shù)和方法，并結(jié)合實(shí)例探討其在房屋施工中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)；主要特點(diǎn)；技術(shù)方法；應(yīng)用

一、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)形式多樣化和復(fù)雜化

新型大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)形式多樣，并不拘泥于傳統(tǒng)的單一結(jié)構(gòu)，在其發(fā)展中不斷地涌現(xiàn)出各種各樣的結(jié)構(gòu)形式。

2、結(jié)構(gòu)跨度大、鋼板厚

現(xiàn)代建筑對(duì)審美和功能性要求比較高，因此空間鋼結(jié)構(gòu)之間的跨度就愈來(lái)愈大。端方向上的跨度已超過(guò)百米的建筑越來(lái)越多，例如“鳥(niǎo)巢”的短向跨度已達(dá)到296m，這種鋼結(jié)構(gòu)選用的都是高強(qiáng)度的鋼材，高板厚度甚至超過(guò)10cm。

3、預(yù)應(yīng)力技術(shù)的大量應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力技術(shù)的充分應(yīng)用，使其涌現(xiàn)出了一批新型的建筑結(jié)構(gòu)，如張拉整體結(jié)構(gòu)、索穹頂及索膜結(jié)構(gòu)。

4、節(jié)點(diǎn)形式復(fù)雜多樣

現(xiàn)代大空間結(jié)構(gòu)為了滿足建筑造型的需求，通常選用各種節(jié)點(diǎn)形式的仿生態(tài)建筑。例如鍛鋼節(jié)點(diǎn)、鑄鋼節(jié)點(diǎn)、球鉸節(jié)點(diǎn)等。

5、構(gòu)件數(shù)量及截面類型多、設(shè)計(jì)難度大

針對(duì)大型建筑來(lái)說(shuō)，它通常是由上萬(wàn)個(gè)，甚至于是幾十萬(wàn)個(gè)構(gòu)件組成，而且構(gòu)件的長(zhǎng)度、形狀、尺寸、截面均有不同，所以給建筑施工單位的放樣工作帶來(lái)了很大的難度。對(duì)于部分彎扭構(gòu)件必須進(jìn)行專門的試驗(yàn)才能投入使用。

6、現(xiàn)場(chǎng)的焊接工作量大，施工技術(shù)難度高

在當(dāng)前的大跨度空間鋼施工過(guò)程中，存在著較多的需要進(jìn)行焊接處理的施工環(huán)節(jié)，并且其對(duì)焊接工作的質(zhì)量要求較高，給焊接施工帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)。

二、大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的主施工技術(shù)和方法

1、整體提升法

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中的整體提升施工法對(duì)支撐結(jié)構(gòu)體系的質(zhì)量要求較高，且其通常情況所耗費(fèi)的施工成本相對(duì)較大，所以其在各種大型體育場(chǎng)館建設(shè)中的運(yùn)用相對(duì)較少。由于該施工技術(shù)方法對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)的體系要求以及鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求較小，其在單位面積或者網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式的房屋建設(shè)中得到了較多的應(yīng)用。

2、滑移施工法

對(duì)于滑移施工法的運(yùn)用，需要一定的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其所采用的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)具有規(guī)范化、整齊劃和規(guī)則化的基礎(chǔ)，比如長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)或者的圓形結(jié)構(gòu)。除此之外，在滑移施工法的運(yùn)用過(guò)程中，還應(yīng)注意保持主桁結(jié)構(gòu)的一致性，其支撐軸線應(yīng)具有一定的規(guī)范性和整齊性。在工程實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，滑移施工法較多的運(yùn)用在土建結(jié)構(gòu)和支撐柱的施工中，其能有效的在較小的施工場(chǎng)地上進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的構(gòu)建組裝。

3、高空原位單元安裝法

高空原位單元安裝法是在對(duì)散裝法的改善基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其主要施工工序由焊接工序和拼接工序，且其能通過(guò)有效的減少相應(yīng)的臨時(shí)支撐的建設(shè)，降低施工中所耗費(fèi)的成本，達(dá)到了一定的經(jīng)濟(jì)效益。首先，單元安裝法在對(duì)起重機(jī)能力以及結(jié)構(gòu)形式考慮的基礎(chǔ)上，對(duì)吊裝單元進(jìn)行合理的劃分。其次，通過(guò)對(duì)空間梁柱結(jié)構(gòu)反彎點(diǎn)靜分段的設(shè)置，形成具有一定穩(wěn)定性和強(qiáng)度的空間鋼結(jié)構(gòu)，并且對(duì)以上單元在工廠進(jìn)行預(yù)拼接，從而保證現(xiàn)場(chǎng)單元的順利拼接，確保施工質(zhì)量。

三、房屋施工中大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的主要施工工序

1、煨彎及切割

通常來(lái)講，對(duì)于主桁架的選擇應(yīng)保證其具備一定的弧度，從而滿足設(shè)計(jì)和造型方面的要求。煨彎過(guò)程中的冷煨彎和加熱煨彎是鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中較為重要的工序之一，一般情況下在進(jìn)行煨彎處理時(shí)，通常采用校正的方式來(lái)保障工程的順利開(kāi)展，如果出現(xiàn)煨彎時(shí)的較大誤差，可能會(huì)給相對(duì)貫口的施工增加一定的難度。

2、鑄鋼件施工

鑄鋼件有著良好的力學(xué)性能和成型性能，能夠較大程度的滿足房屋建筑施工所需要的質(zhì)量要求，但是鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位置上的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，所以在施工過(guò)程中可以采取鑄鋼件的節(jié)點(diǎn)方式，但是需要注意以下情況：首先其所選取的鑄鋼件的力學(xué)性能應(yīng)符合要求，同時(shí)應(yīng)達(dá)到相關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)，避免其對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生的影響。其次應(yīng)注意鑄鋼件表面是否存在著氣孔并對(duì)其外形和蜂窩麻面、規(guī)格、外形和尺寸進(jìn)行檢查。第三，在鑄鋼件焊接過(guò)程中應(yīng)注意環(huán)境溫度和預(yù)熱溫度的控制，使焊條烘烤條件能夠滿足相關(guān)要求。

3、吊點(diǎn)的設(shè)置

吊點(diǎn)的設(shè)置相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的一道工序，但是對(duì)于異行施工空間來(lái)說(shuō)，其需要進(jìn)行相應(yīng)的建模計(jì)算，并根據(jù)起重機(jī)的位置和吊裝物的基本特征確定出吊點(diǎn)的長(zhǎng)度以及位置等信息。

4、地面拼接

地面拼接的主要拼接方法有側(cè)拼、正拼和倒拼，其拼裝方法的選擇主要是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)組裝空間、分段位置、桁架結(jié)構(gòu)以及矢高等因素而決定性，其安裝效果可能會(huì)受到安裝精度以及地面拼樁質(zhì)量的影響，所以在進(jìn)行地面拼裝的過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)胎架剛度、拼裝方法、放線和安裝順序進(jìn)行控制，從而保障正確的焊接精度和節(jié)點(diǎn)位置。

四、結(jié)合工程實(shí)踐分析大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

1、工程概況

某建筑工程總面積為20680m2，建筑設(shè)計(jì)為了使空間利用最大化，在屋蓋設(shè)計(jì)時(shí)選用了大跨度鋼拱支撐空間管桁架+實(shí)腹式工字鋼梁結(jié)構(gòu)受力體系。主體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)拱和十八個(gè)榀鋼架組成。桁架拱跨度為91+48m，矢高為29m。平面桁架最大跨度38m，實(shí)腹式工字鋼梁最大跨度16m，梁高800mm。

2、施工方案分析

在本工程施工中，難度最大的要屬桁架拱的安裝，在屋頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選用了格構(gòu)式的構(gòu)造，這樣在很大程度上降低了其吊裝過(guò)程中的重量，但在本工程中整體吊裝法在吊裝高度達(dá)到33m高度難以實(shí)現(xiàn)。在通過(guò)對(duì)幾種施工方案的對(duì)比選擇之后，最終采用了分段吊裝法施工。在本工程中桁架拱的尺寸比較大，在對(duì)拱做分段處理時(shí)，必須要全面考慮吊裝中的各部分構(gòu)件變形及其經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)反復(fù)對(duì)比分析后最終選用了大約24m的分段，可采用散件出廠，現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸。

3、結(jié)構(gòu)施工

3.1主體構(gòu)件加工

桁架拱的截面是三角管的形狀，為本工程鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，其總跨度約為140m，根據(jù)上述方案采用的是分段吊裝的方式，其桁架拱單元吊裝尺寸為24m，各桁架邊長(zhǎng)均大于5m。

①主要材料

本工程主要運(yùn)用的鋼構(gòu)件有圓鋼管和H型鋼兩種。

②胎架布置及要求

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，最終采用路基箱、H型鋼以及千斤頂共同搭設(shè)而成的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行桁架拼裝焊接。胎架的布置必須要在安全的基礎(chǔ)上滿足施工所需強(qiáng)度，保證路基箱與胎架底部焊接安全可靠。

③構(gòu)件拼裝流程

在進(jìn)行構(gòu)件拼裝時(shí)首先要在兩側(cè)胎架上下部位各放置上弦桿和第一根下弦桿，并且將上下弦桿之間的腹桿焊接，然后在其中一側(cè)的胎架上方布置第二根下弦桿，最后在第二根下弦桿和上弦桿之間焊接腹桿。

3.2結(jié)構(gòu)吊裝

從建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工程現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境，桁架拱的施工應(yīng)該選用分段吊裝法，此方法的實(shí)施需要一臺(tái)不低于150t的履帶吊車，吊裝桁架拱時(shí)，必須對(duì)其分成最少六段進(jìn)行吊裝。對(duì)兩榀桁架拱間的工字鋼梁進(jìn)行吊裝施工時(shí)應(yīng)選用一臺(tái)不低于50噸的履帶吊，吊裝開(kāi)始時(shí)必須要在桁架拱節(jié)點(diǎn)的正下方的位置進(jìn)行措施桁架的搭設(shè)，桁架搭設(shè)完成后還必須對(duì)桁架拱的位置進(jìn)行調(diào)整找正，完成后再進(jìn)行分段吊裝。兩榀桁架拱之問(wèn)的字鋼梁工字鋼梁是由一個(gè)直線段和兩個(gè)v形段所組成，由于v形段的水平長(zhǎng)度超過(guò)了3m，因此在吊裝過(guò)程中在直線段與v形段相交處的正下方進(jìn)行臨時(shí)支撐措施的搭設(shè)，搭設(shè)完成調(diào)整完成后開(kāi)始吊裝。吊裝開(kāi)始時(shí)先吊裝v形段，將其與桁架拱相拼接后，再吊裝直線段。需要注意的是，在進(jìn)行吊裝時(shí)，必須結(jié)合場(chǎng)地的實(shí)際情況選擇符合的吊裝機(jī)械，以此來(lái)確保整體拼裝的精度。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展勢(shì)態(tài)還相對(duì)較為迅猛，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和房屋建筑設(shè)計(jì)及造型的需要，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的施工難度也會(huì)隨之進(jìn)一步增強(qiáng)，應(yīng)在當(dāng)前的施工過(guò)程中不斷的進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，從而為后期的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工積累相應(yīng)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

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