浅谈大跨空间钢结构的施工

杨金

摘 要：近年来，随着现代建筑工业的蓬勃发展，我国建筑行业也有了较大突破，大跨空间钢结构的产生证明了我国建筑工业实力。由于大跨空间结构的应用性广、涉及领域多等特点，大跨空间钢结构占据了我国工业建筑行业的主要地位。大跨空间钢结构在不断摸索创新中取得了应有的成绩。本文对大跨空间钢结构的特点作出总结，同时粗略阐述建筑领域中涉及到的常用大跨空间钢结构的施工方法及对大跨空间钢结构发展进行深入研究。

关键词：大跨空间钢结构；施工方法；建筑工业

大跨空间钢结构是由于现代建筑工业的发展需求而产生的，工业建筑中常常需要一些建筑大跨度的建筑，例如工业厂房、桥梁或体育场、候机大厅等大型场馆等。近几年，对于大跨空间钢结构的建筑领域引入不少新科技，使大跨空间钢结构体系更为丰富，也使其操作性、成本控制、先进性得以充分展示。

1 大跨空间钢结构的特点及分类

1.1 大跨空间钢结构的特点。大跨空间钢结构可以巧妙的协调各支点的内力和支撑点，结构中可以受力均匀，使大跨空间钢结构的施工操作更加简单。空间结构是根据三维受力的方法构成的一种空间形体，它可以有效的抵挡外界承载的压力，具有受力性强、自身轻、成本低及结构变换多样等特点广泛使用到各种大型建筑领域中。这种含有三维空间的建筑技术是代表一个国家建筑行业发展水平的重要衡量标准之一。

1.2 大跨空间钢结构的分类。大跨空间结构的建筑分为五大类：薄壳结构、网壳结构、膜结构、网架结构和悬索结构。这五大类分别涵盖于各种大型跨空间结构施工中。近年来，空间结构发展又出现新的结构，比如现在发展迅猛的杂交空间结构或组合空间结构。空间结构建筑技术融合了结构分析和计算机程序技术，这种大空间结构建筑技术在建筑领域占有重要地位，同时引领人们不断创新、开发出更多形式的空间结构。

2 大跨空间钢结构的施工方法

大跨空间结构的施工方法有很多，要因地制宜的选择不同的施工方法。施工方法的选择直接影响到建筑本身，从施工成本预算到施工进度调整，最后对工程质量也具有严重影响。

2.1 高空散装法。此施工方法是将所有的杆件和小节点直接在高空进行安装，这种安装方法需借助脚手架的辅助，或者利用悬挑法进行高空安装。高空脚手架多用于散件拼装，悬挑法多用于小节点高空拼装。高空散装法，顾名思义，施工时需要高空作业，所以需要大量的脚手架设备进行辅助工作，这种安装法适合安装网架、桁架或网壳等非焊接连接，技术关键在于高空作业中各节点的坐标掌握，不能产生偏差。

2.2 分条（分块）安装法。这种安装法适用于将整体切割成若干条或块，分别利用机械吊装，将各条或块进行焊接拼装。因此，这种安装法也被称作小片安装法。改变其刚度、大小、受力面积等方法进行拼装，分条（分块）安装法的操作相比高空散装法较为简单，高空作业少，能够很好的控制拼接质量，也减少了高空散装法所使用的大量脚手架设备。

2.3 高空滑移法。高空滑移法又被分为单条滑移法和逐条累计滑移法。滑移法就是将结构重新分割，在建筑物上铺设滑移轨道，利用滑移轨道将分割单元从一端滑向另一端，最终拼成整体的单元。

单条滑移法是将单元分割成单条，然后从滑移轨道的一端滑向另一端。最后各单条单元之间分别在高空连接，形成整体单元。这种方法操作简单、应用性强。

逐条累计没滑移法不同，它是先将分割好的条状单元滑移到第二条单元的距离，然后再加入第二条单元后，两条单元一同滑移到第三条单元的距离，再加入第三条单元，三条单元一起滑移到第四条距离，再加入第四条单元……一直循环到连接至最后一条单元为止。

这种操作法的不需利用脚手架的辅助，这样减少了设备能源的浪费，同时滑移法可同其它工程一起作业，充分利用时间，将总体工期缩短。滑移轨道可铺设在已建建筑物上，不仅不占用工地，更可以空出空间给其它工程施工。支架安装也十分简单，若没有现成的支架，可以在一端安装拼装平台，大约两个节点左右的宽度。条状单元在地面拼装好后用机械吊车装到拼装平台，然后进行滑移。这种作业设备简单、占地小、可同步工程作业、成本低，适合在工程场地狭小或需要跨越其他结构的情况下使用。

2.4 整体吊装法。如果需要焊接来连接网架，就需要用到整体吊装法进行操作。这种方法是将结构在地面拼接成形，然后利用起重设备将结构吊装至固定安装地点或固定高度，这种方法适用于场外总拼，能保证焊接质量和位置的准确性。但此操作方法需要使用大型起重机械，且对地基耐力要求高，因此会影响工程的整体施工。

2.5 整体提升法。如果整体吊装法的设备不具备，采用整体提升法是最好的办法。整体提升法的前提和整体吊装法相同，将单元在地面整体拼装，然后通过小型起重设备将结构提升至固定位置。利用小型起重设备安装大型钢结构，使吊装成本大大降低，此操作方法用处颇多，全部在地面施工，然后再提升至固定位置，这样大大节省施工成本。

2.6 整体顶升法。整体顶升法也是利用滑道进行施工，顶升法的滑道呈柱状，将千斤顶等起重器械安装在结构各支点的下方，再将结构顶升到固定位置。整体顶升法和整体提升法的操作类似，但原理相反，一种是从下而上，一种是从上而下。

2.7 折叠展开安装法。折叠展开安装法是完成穹顶的施工法，穹顶是以自身为中轴横向环绕一周而成。因此穹顶的立体空间是很大的，是由纵向拱和环向箍叠加产生的，由杆件组成的网壳去掉了一部分的环向杆。穹顶结构拥有纵向的自由度，不用高空作业，这种自由度可通过液压顶升和气杖等方式来折叠穹顶，然后将拥有自由度的穹顶顶升到固定位置。

以上七种方法是最常用的结构形式的施工方法，虽然施工方法利用率频繁，但在实际施工中仍然存在许多问题，例如：高空节点误差、设备误差、钢构件长度误差、分析情况误差等。虽然施工过程中是允许少许误差，但误差大小难以控制，这些误差可能会产生工程质量下降、工期延长、重复施工等情况。所以，在施工过程中，需要根据实际情况正确选择施工方法，并对施工方法做好调整。

3 结语

大跨空间钢结构的形式越来越多，施工方法也需要随着建筑结构形式而选择，就我国目前来看，工业建筑一直处于国家重点项目。工业厂房、桥梁或体育场、候机大厅等大型场馆等都需要大跨空间结构形式的建筑。因此，人们对大跨空间结构的施工技术与施工方法的问题越来越重视。技术人员与施工人员相互探讨学习，从而摸索出越来越多、越来越适合的施工技术，使大跨空间钢结构得到更好的发展。

参考文献

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