大跨度空间钢结构施工技术与控制的研究

(福建林业职业技术学院 福建 南平 353000)

大跨度空间钢结构施工技术与控制的研究

池小兰

(福建林业职业技术学院 福建 南平 353000)

当代，随着建筑技术的进步，我国的建筑设计理念也有了较大的革新，我国在建筑领域也有了极大的进步，像会展中心、影剧院、机场以及体育馆这样一些代表性的新型建筑给我们留下了非常深刻的印象，这些造型各异的建筑在设计当中不乏有采用大跨度空间钢结构建筑施工技术，大跨度空间钢结构施工技术在建筑行业所发挥的作用也是越来越明显。与此同时，建设施工技术作为关系工程质量以及人身安全的重要技术，尤其大跨度空间钢结构施工技术这里大型建筑技术对于施工技术的控制显得尤为重要。因此，本文主要就选用科学合理的大跨度空间钢结构施工技术以及如何对施工控制进行了探讨。

大跨度空间钢结构；施工技术；施工控制

引言：随着对建筑的要求越来越高，科学技术的进步为建筑施工技术的革新奠定了良好的基础，大跨度空间钢结构施工技术在我国许多大型建筑中的应用开始获得建筑师的认可，但是由于大跨度空间钢结构存在着施工技术复杂多变等情况素使得在具体建筑施工时比较困难。为了有效解决施工难的问题，我们必须掌握好大跨度空间钢结构施工中各个环节的施工技术，并加上严格的施工控制，这样不仅能够促进建筑施工效率的提高，还能保障建筑质量以及建筑安全的提高。

1 大跨度空间钢结构施工技术特点

与其他施工技术相比大跨度空间钢结构施工技术的成功，主要是因为其具有其他施工技术所不具备的优势。首先，大跨度空间钢结构造型多样，大跨度空间钢结构是有许多钢板根据实际要求组合而成，其能很好的满足建筑的多样化要求，比如我们熟知的北京奥运会羽毛球馆建筑，其在应用大跨度空间钢结构施工技术时将大跨度弦支弯顶作为其钢结构，再将多面体泡沫嵌入钢结构当中，这样不仅表现出大跨度空间钢结构独特性和多样性，更表现出了生态建筑的建筑理念。其次，大跨度空间钢结构具有很强的坚固耐用性。随着人们对于建筑的坚固耐用性的要求越来越高，现代大跨度空间钢结构施工中较多的使用了一些厚且坚硬的钢板材料，大大提升了建筑的坚固耐用性，保障了建筑的稳固和安全。然后，大跨度空间钢结构具有一定的复杂性，大跨度空间钢结构会使用到许多构件，因此在对大跨度空间钢结构进行设计时很大程度上增大了设计的难度。比如会展、体育馆等公共大型建筑，越是大的建筑其涉及到的建筑材料和施工工序越是繁多，也便增加了大跨度空间钢结构的复杂性。最后，大跨度空间钢结构具较好的精确性，大跨度空间钢结构主要由许多的构件组合而且，我们必须对每个构件进行严格的检查，从而保证构件符合实际施工的相关标准。不仅如此，大跨度空间钢结构施工中材质的预装以及钢材的焊接都需要非常精准，因此，大跨度空间钢结构施工技术表现出精准性的特点。

2 大跨度空间钢结构的具体施工技术

随着科学技术的发展，大跨度空间钢结构具有多种钢结构形式，其有着空间结构和平面结构两类体系的区别。其中空间结构体系又分为悬索、网壳以及网架结构等三种形式，平面结构体系又分为桁架结构、以及拱式结构等形式，。以下笔者便针对常见的几种施工技术加进行详细的分析。

2.1高空散装技术

高空散装技术是大跨度空间钢结构最为常见的一种施工技术，其具体操作步骤如下：第一步，在事先设计好的位置处搭建脚手架或者临时支架；第二步，用起吊设备将钢结构的小拼单元或是钢结构散件吊运到构件所设计的位置，然再在支架上进行拼合。一般情况而言，高空散装技术在不需要大型的起重设备的情况下便可完成整个安装工程，但是，由于高空散装技术，通常都是很多散件在高空进行作业，散件越多工作量也就越大出现误差的几率也就越大，因此为了减少误差的产生我们必须选取最为合理的散件拼装顺序，并且在拼装过程中严格控制标高和轴线的位置。此外，在高空散件安装中若支架用量过多，对于拼装支架的强度、刚度以及稳定性等要求也是越来越高，很难保障工程的施工质量。因此，高空散装技术往往应用于螺栓球节点的连接以及高强螺栓连接当中。

2.2分段吊装技术

所谓的分段吊装是指施工工作人员将构件经过分条或者分块后吊装到高空再进行拼装。分段吊装首先应考虑到施工中起吊设备的吊运能力，将构件分成条状或块状的单元；其次需要搭建拼装的临时支架，然后再使用起重设备将这些条状或块状单元分别吊运到需要安装的位置；最后便是将这些分段的后劲进行总体拼装。分段吊装技术较高空散装技术而言，其很大程度上减少了高空施工作业量，此外施工中的一些焊接工作可以在地面进行，这样不仅降低建筑工程的消耗，也在一定程度上保障了施工安全性，提高了施工的质量。需要注意的是，为了满足整个钢结构的稳固性，应保证这些条状或块状单元也具有足够刚度和稳固性，否则应采用加固方案。

2.3整体顶升技术

整体安装技术是指在地面上变完成整个结构顶的拼装工作然后再完成的后的结构定升到设计的位置。其具体操作步骤如下：第一步，在地面上根据实际安装设计完成结构顶的拼装工作；第二步，利用千斤顶将整个结构顶上升到之前设计好的位置。整体安装技术在地面操作操作简单，工作量少，非常适合点支撑的大跨空间结构的施工当中，比如一些车站候车大厅的屋盖搭建等。需要注意的是，如果顶升支撑结构柱为原建筑结构柱，我们必须检验原建筑结构柱的稳定性，保证搭建好的结构顶的稳固耐用。

2.4高空滑移技术

所谓的高空滑移技术是在将拼装好的单元通过轨道滑移到设计的位置。起具体操作步骤如下：第一步，在高空预先设计好的位置前搭设拼装平台；第二步，将构件划分为若干拼装单元并在设计好的位置处安装滑移轨道；第三步，将拼装单元通过轨道滑移至拼装平台，完成整个结构的拼装工作。高空滑移技术拼装平台较小，只需要搭建局部支架，无需大型起吊机械，这样不仅大大减少了高空的复杂操作步骤，降低工程的造价，还能更好保障整个工程质量与安全。高空滑移技术常被用于堂、影剧院等工程。需要注意的是，高空滑移技术需要确保滑移过程的同步控制，想做到同步控制是非常困难的，这样在一定程度上也就增加了工程难度系数。

3 大跨度空间钢结构技术控制的必要性

随着科学技术的发展，我国的建筑施工技术有了很大的变革和创新，不断涌现出一些新型建筑理念，我国的建筑业开始逐渐走在世界前沿。现代大跨度空间钢结构施工技术便是我国当前运用比较广泛且先进的代表性建筑施工技术之一。但是，大跨度空间钢结构的施工中如果存在控制不到位的情况，很容易发生建筑的质量问题，进而导致了很大的经济损失，甚至发生人员伤亡的情况。因此，我们必须掌握好大跨度空间钢结构控制的技术，避免造成经济损失以及人员伤亡。

4 大跨度空间钢结构施工控制方法分析

在大跨度空间钢结构的施工过程中存在着许多不确定因为，为了有效避免这些因为对于施工的影响，我们必须采用合理的控制方法来减少这些因素对于施工的影响。目前，我们常用的几个施工控制方法主要源于三种控制理论：经典控制理论主要依据简单的函作为运算的基础，适用于一些简单的施工；现代控制理论主要通过方程运算，计算较为精准；智能控制理论是一种模仿人力行为思想的一种控制方法，其具有接近零误差的特点而被认为是目前最为先进的施工控制方法。以下笔者针对三种控制方法进行了详细分析。

4.1大跨度空间钢结构施工的开环控制

开环控制最为常见也是最早的施工控制方法，正是因为其发展比较早，这种控制方法比较完善和成熟，起较多的被运用于建筑施工的控制当中。但是，开环控制会随着我们对于建筑要求的提高，其在施工中对于施工的现状等缺陷也就越加明显。开环控制是由以简单函数作为基础的经典控制理论发展而来，在大跨度空间钢结构施工中运用开环控制技术，对于大跨度空间钢结构施工的控制是单向的，控制不到位会出现不能与施工实际完美结合的情况。此外，开环控制方法在施工过程中遇到的一些不可测事情而无法完美控制到位。因此，在大跨度空间钢结构施工用运用开环控制的方法，其更为适用于一些比较简单的施工项目中，也就是简单的大跨度空间钢结构的施工当中。

4.2大跨度空间钢结构施工的闭环控制

随着我国的不断发展，为了满足大型复杂建筑对于施工控制的要求，也为避免开环控制对于大型复杂建筑对于施工控制不到位的缺陷，科学家经过不断地探索和创新，设计出了闭环控制。在较为复杂的大跨度空间钢结构施控制中，闭环控制对于大跨度空间钢结构施工的控制效果明显，因为闭环控制方法可以进行反推，再次检验了施工的正确性，提高了施工的质量，也减少了事故发生几率。同时，闭环控制的反馈系统对于施工控制更为精确，对于大跨度空间钢结构这种对于精确性要求非常高的工程有着非常重要的意义，它不仅减少了大跨度空间钢结构误差的出现，也提升了大跨度空间钢结构的施工质量，也让我国建筑业的发展更为稳固。

4.3大跨度空间钢结构施工的自适应控制

在建筑施工控制当中，近些年使用较多自适应控制方法，在这种控制方法进行不断的重复计算中，系统自身进行磨合，实现自适应，不断地与施工实际状况进行数据对比，从而计算出最为符合建筑设计的数据，正是因为这种控制方法有着误差小的特点而深受建筑师的推崇。可以说自适应控制是目前最为先进的施工控制方法之一，由于以往的控制方法的误差存在主要是每一次计算过程中取近似值，从而产生了微小的误差。而自适应控制方法能够很好的避免这种误差的产生，大大提高建筑工程的质量。在建筑施工过程中，对于一些如材料容量、截面宽度等等需要计算的数学量，也许刚开始这些微小的误差在不会在施工中明显地表现出来，久而久之，随着施工增长，误差也在增长，对于建筑质量和安全都会有着非常大的影响。而在建设施工中运用自适应控制，这种控制方法能够不断地进行重复循环的计算，因而产生误差的几率非常小。相比开环控制和闭环控制而言，自适应控制的准确度更高， 其属于智能控制理论的范畴。需要注意的是，自适应控制也不是全是优点，其也有许多不足之处。由于自适应控制方法主要是将对施工有影响的因素以数据的计算，对于一些无法计算的因为，比如人为因素等都无法计算，进而使得计算会有所偏离。

5 结束语

当前，随着我国经济越来越繁荣，科学技术也越来越先进，我国在建筑领域也取得了很大的进步。现代大跨度空间钢结构施工技术更多应用于大型建筑建造当中，其在建筑领域中肩负着非常重要的使命也是越来越重。为了更好满足越来越多的建筑对于大跨度空间钢结构施工技术的需求，当前我们必须把握好具体的大跨度空间钢结构的各种施工据说，在实际建筑施工当中选用最为科学合理的施工技术，有效提高建筑质量和建筑安全。同时，为了对大跨度空间钢结构施工进行有效的控制，我们必须选用最为适合建筑工程实际的施工控制方法，减少施工的误差，提高施工的质量，推动我国建筑业走在世界的前沿。

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TU75

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1007-6344（2017）06-0238-02

池小兰（1984-），女，福建闽清人，本科工学学士，福建林业职业技术学院讲师，主要研究方向：土木工程建筑工程