大跨度钢结构施工技术要点

大跨度钢结构施工技术要点

王宇

中国京冶工程技术有限公司  北京市 海淀区 100000

摘要：近年来，国内外对大跨钢结构进行了大量的研究，取得了较大的进展。目前，国内外各大体育场馆、会展中心和候车厅的屋面结构均为大跨钢结构，其结构体系也呈现出多元化和复杂化的发展态势。尽管这类新型钢结构体系具有一定的参考价值，但仍有许多值得关注的细节问题。根据大跨空间钢结构的主要特征，对其构造要点及防坠措施进行了较为详尽的论述。

关键词：大跨度钢结构，施工技术，关键要点

1.大跨度钢结构的主要特点

1.1.复杂多样的结构形式

目前，对于大跨度钢结构的研究已有相当多的成果。当前，国内外大型体育场馆、会展中心、候车厅等建筑都采用了大跨度的钢屋盖，其结构形式也日趋多样化、复杂化。虽然这种新的结构体系有很好的借鉴意义，但是在具体的设计中还有很多需要注意的地方。针对大跨度空间钢结构体系的特点，详细讨论了大跨度空间钢结构体系的构造要点和防坠措施。

1.2.材料等级要求提高

大跨径钢结构一般承载着较大的质量，所以对高强高韧性钢材的选择提出了更高的要求。由于大跨钢结构在建造及服役期间均受风荷载的作用，故对其抗风性能要求很高。大跨钢结构是大型场馆和体育馆等建筑的重要组成部分，对其抗震性能提出了更高的要求，目前已有Q345和Q390等材料在大跨径钢结构中得到了广泛的应用。

1.3.节点形式复杂多样

空间结构，尤其是大跨钢结构，在受力与变形上都有其特殊性。为此，对结构的受力路径进行了详细的分析，并对某些连接部位进行了必要的受力分析。为了实现这一目标，工程中的节点应尽量接近于理论模型，因而其节点构造非常复杂，如单、双向盆式支座、销轴连接式铰链、多杆件交汇部位钢结构等。

1.4.构件加工精度要求高

大跨径钢结构由于其截面尺寸比较大，对其尺寸精度提出了更高的要求。若零件的尺寸精度不够，则可能造成组装与建造过程中的对接困难，进而影响整体结构的稳定与安全。由于大跨径钢结构对制造精度的要求很高，所以在构件的制作中必须对各工序的精度进行严格地控制，以保证构件的尺寸、表面质量以及材料的机械性能。只有采用科学、合理的制造方法，并对其进行严格的质量检查，才能使其达到设计要求，进而保证整体结构的稳定与安全。

1.5.施工技术难度大

跨度钢结构部件较大，通常需要使用大型吊装设备进行吊装，对施工现场要求高，需要充分考虑安全和稳定性，施工难度较大。大跨度钢结构通常需要在高空进行拼装，因此需要对拼装部件进行精准地测量和定位，同时保证各部件之间的配合和连接质量，施工难度较大。大跨度钢结构通常需要进行大量的焊接工作，涉及的焊接工艺和焊接材料要求较高，需要具备专业的技术和经验，施工难度较大。

2.大跨度钢结构施工技术关键要点

2.1.整体滑移施工技术

滑移施工技术在大跨度钢结构施工过程中发挥着重要作用，能够解决在空间结构形成整体之前的稳定问题。施工前必须进行充分的工程测量和设计，确定整体滑移方案和滑动轨道的几何形状和尺寸，确定整体滑移的起点和终点，保证整个过程的安全和可控。在整个滑移过程中，必须保持钢结构的水平度和垂直度，防止因施工不当而引起的变形和损坏。在进行整体滑移前，必须对滑动轨道进行充分的清理和处理，保证其表面平整、无杂物和黏附物，以保证滑移过程的顺利进行。整体滑移结束后，必须进行充分的验收和测试，确保钢结构的安全和稳定性，以及整个工程的质量和安全。

2.2.柔性结构的成型

索穹顶由中心撑杆、环索、斜索、脊索、外压钢圈梁等组成，是一种典型的空间张力结构。其中，最为关键和主要的问题是其施工技术与计算方法。总体而言，索穹顶结构的施工程序主要有两种。第一种方式为：采用临时施工塔支承中心桁架或者中部拉力环，将两个构件吊装到设计位置，再对两个构件进行定位，由外环向内拉紧斜拉桥。第二种方式为：首先将吊绳、吊绳与外缆接头固定好，再由外向内斜拉钢索、提升桅杆，最终提升内拉环。目前，中国已经有不少研究人员对其进行了系统的研究，并取得了一定的研究成果，为其在工程上的推广提供了重要的理论依据。因此，在外国文献中，由于技术保密的原因，只是简单地介绍了有关施工方面的技术。

2.3.复杂钢结构施工过程的动态结构计算机控制

计算机控制技术是一个新兴的技术领域，对于施工来说至关重要。其基本思路是，首先通过建立复杂钢结构的有限元模型，对其在施工过程中的动态响应进行数值模拟和分析；然后根据分析结果，设计相应的控制策略和控制器，实现对复杂钢结构的运动轨迹、振动幅值等参数的控制。复杂钢结构施工过程的动态结构计算机控制是一项复杂而高端的技术，它可以提高钢结构施工的精度和效率，降低安全风险和成本，具有重要的应用价值。

2.4.施工过程跟踪模拟计算

对于大跨或特大跨结构，监理人员需对其施工全过程进行跟踪仿真，以保证施工全过程的安全性和有效性，同时保证各构件满足刚度、强度和稳定性等特定需求。大跨建筑工程往往历时很久，很难确保各施工阶段各部分的内力、位移保持恒定。为避免或更改工艺尺寸，使其精度更高，需对项目进行追踪计算，并采取相应的有效措施。

2.5.高空无支托拼装施工技术

采用高精度无支托法进行施工时，应采用合理的吊装次序，对结构体系进行分段，从而避免了塔身在施工时设置支撑平台的问题。其次，要充分利用构件的刚度，形成整体的稳定性；四是要形成完整的结构。在大型空间工程中，悬臂吊装是一项很有意义的技术革新。

3.防止高空坠落的措施

3.1.临边防护

大跨钢结构是一种典型的网架结构，它的屋盖结构比较复杂，施工过程也比较多。为了保证工人们的人身安全，当网架基本完成后，将在网架的上弦处安装一张水平安全网，然后在网架上铺一条木道，每一层都要有一条生命线，并在每一层都安装一条安全绳。当屋顶地板安装完成后，就可以拆下水平网格。当桁架在空中对接时，对接点正好在支架的顶端，支架的顶端也就是工人的工作平台。

3.2.施工安全爬梯和生命线

散体零件运抵工地后，需进行组装成形。在构件吊装之前，需先在桁架上焊接一条临时梯子。为保证安全，梯子的焊接能力必须严格依照规程执行。梯子采用75mm-6mm的角钢，Φ12mm圆钢，间距300mm。在建筑工作范围内，应设置救生带。生命线可用75mm-6mm的角钢竖直焊于钢件的表面，或通过搭扣将钢缆直接固定于桁架或其他坚固的土木结构。钢丝绳直径为8毫米，通过5米的距离，通过和绑在一起。

3.3.安全施工吊篮

为保证各桁架间的界面达到充分的熔透和充分焊接，必须采用安全篮，在管接头下部区域进行焊接，以保证工人能在其上正常、安全地进行操作。该吊篮的框架采用75mm×6mm角钢或者φ50mm的钢管焊接而成，篮架的脚底板是φ12-16mm的圆钢，脚底板的圆钢间距不超过80毫米，4根立柱与管桁架焊接得很牢固。吊篮骨架的四个部分焊接到对应的网架上，全部焊接完成后，吊篮的整体承载力达到1000kN×4倍。

4.结束语

综上所述，随着我国大跨钢结构的快速发展，其结构型式日趋复杂，其构造方法也随之出现新的难题，已成为工程设计工作者必须面对的重要课题。文章通过对目前大跨径钢结构体系的特征及主要构造措施的论述与分析，以期能对实践中的大跨钢结构体系有一定的借鉴意义。

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