基于预应力基础梁的大跨度钢结构施工控制技术

李志颖

摘 要：由于现今建筑市场对建筑的需求多样化使大跨度钢结构在实际中的应用越来越多，但是大跨度钢结构的施工程序非常复杂，目前我国的技术水平无法满足大跨度钢结构的多种需求，因此在施工中需要对其进行控制。本文从力学及施工工艺的角度对大跨度钢结构进行分析，对预应力基础梁的大跨度钢结构中所需要注意的施工要点进行探讨并提出几点可对此结构施工进行控制的方法，以此来探索及完善大跨度钢结构的施工技术。

关键词：预应力基础梁；大跨度钢结构；施工技术；控制技术

在现今建筑工程施工中常在建筑的混凝土结构上施加预应力，以此来提升结构的使用性能及稳固性，对基础梁施加预应力可以降低其混凝土结构出现开裂情况的几率，提高结构的抗拉伸力。同时应用预应力基础梁可以在构建大跨度钢结构时通过对其结构的调整及应力分布的调控提高结构的可载荷量，从而减少结构在施工中的用钢数量，避免大跨度钢结构钢筋分布过于复杂，影响建筑的整体效果。

一、大跨度钢结构的发展现状

在大跨度钢结构的应用上我国起步较晚，其中预应力基础梁结构的设计多数为借鉴国外先进的工程设计设计成果，其结构形式逐渐成熟，目前在基础梁的大跨度钢结构的使用中，可以对建筑的承重柱进行有效连接，同时在预应力的使用下可以避免张拉力对其结构的破坏。在大型建筑中此种结构使用较多，例如大型商场、车站、体育场等，同时使这种结构施工非常复杂，虽然我国建筑行业大跨度钢结构的使用已经趋于成熟，但是仍需要对其施工进行全面的控制。

二、大跨度鋼结构施工控制技术

预应力基础梁是一项复杂的系统性工程，为了在施工中将预应力基础梁的力学性质与外部形态尽可能的还原为大跨度钢结构的设计初始形态，对其进行全面的施工控制是必不可缺的环节，在整个过程中其需要对钢结构进行制作、安装及张拉进行控制。

1.分析和工艺的结合

在进行预应力基础梁施工之前需要对其力学性质及外形要求进行综合考虑，因此其结构的要求比普通的钢筋结构要复杂许多。在进行大跨度钢结构的设计时需要将其力学性质及形态进行共同设计，使预应力基础墙的力学性质与外形相统一。因此在预应力基础墙施工之前需要对其大跨度钢结构的特征、要求进行全面的分析、掌控，对其各项施工参数进行有效控制，尽量减少施工与设计之间存在的误差，强化结构的性能。

（1）结构性能分析。预应力基础梁结构中对拉索的分析及掌控是必要的环节，通过对其结构拉索的分析比对可以减少施工事故，同时可以合理优化预应力，掌握初始态和工作态下的结构状态和结构特点，特别是结构自重初始态，确定施工目标；掌握拉索对结构的主要作用，为施工控制打下基础。

（2）施工力学分析。预应力基础梁在施工中需要对其整体结构进行张拉施工，因此必须进行详细的拉索力学分析，从而找准施工方案，精确的计算施工拉索张拉参数，同时进行力学分析也可以对施工的各个过程中大跨度钢结构的形态进行确定，从而制定出更加安全、可靠的结构优化方案，在预应力基础梁的施工中主要依据力学分析数据作为监工的参考依据。

2.钢构和拉索施工的结合

预应力钢结构是个有机的整体，其通过拉索及其中的张力，来形成结构和改善结构性能。拉索张拉后，结构预应力状态不仅是拉索的索力，还包括钢构内力和支座反力以及结构位形等。设计初始态的要求是针对整个结构的，而非仅仅针对拉索。因此，钢构和拉索施工须紧密结合，以实现最终的结构整体目标。钢构和拉索施工的结合，具体体现在施工方案、全过程分析、相互施工误差影响等方面。

（1）施工方案。施工方案包括钢构安装方法和顺序、胎架支撑系统、支座条件、拉索安装和张拉的方法、顺序和时机等。两者施工相互穿插，流水作业。优良的施工方案，在保证施工质量下，大大节省施工费用和工期。

（2）全过程分析。由于拉索不可能全部同时张拉，需要分批次张拉，为考虑先后批次索力相互影响，须进行张拉过程分析。在许多工程中，并不是待所有钢构均安装后再进行拉索张拉，而是单体子结构的刚构拼装后就张拉该单体内的拉索，从而不仅存在单体子结构内索力的相互影响，还存在相邻连系的单体子结构之间状况的相互影响。因此，须进行包含刚构安装过程和拉索张拉过程的全过程分析。

（3）相互施工误差影响。由于成品索有限的索长调节量，钢构的安装误差直接影响到拉索的长度和线形，甚至难以挂索和精准施加张拉力。而拉索上索夹位置偏差和索力偏差，会影响钢构内力、支座反力和结构位形等，其中对结构位形的影响是最直接的，导致支座难以就位、增加后批钢构安装难度。

3.拉索控制

首先，制作确定制作索长及其相应的索长张力，并根据可能的施工误差，确定合理的索长调节量；其次，安装根据索长制作误差，并现场实测钢构安装误差，调节索长和索夹安装位置等；最后张拉根据分析得到的施工张拉力和主控项目允许偏差进行张拉，同时辅以相关位移、索力等监测。

预应力大跨度钢结构的发展满足的现代社会对建筑工程大空间的要求，在预应力基础梁的施工中其即需要考虑建筑的外形条件，又需要满足建筑钢结构的质量、性能要求，其中存在的影响因素过多，因此在施工的全过程需要应用科学、合理的技术对其进行控制。目前在预应力基础梁的发展中其衍生出了多种大跨度钢结构形式，使其的应用性能得到了大幅度的提升，而通过对施工工艺及技术的分析结合，可以使其在力学及外形上可以得到更好的统一。

参考文献：

[1] 韩启中，李锋，陈量.大跨度预应力空间张弦梁桁架钢结构施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2015（4）.

[2] 李东原.采用预应力基础梁的大跨度钢结构施工控制关键技术探究[J].工程技术：全文版，2016（2）：00029-00029.