大跨度空间桁架结构吊装施工技术分析

【摘要】随着建筑行业的发展，大跨度空间运用的越来越广泛，相应的桁架结构吊顶施工技术成为了其主要应用技术之一。本文对大跨度空间桁架结构特点进行了说明，并总结了常见的桁架结构施工技术问题，提出了优化方案。

【关键词】大跨度空间;桁架结构;吊装施工技术

大跨度空间的桁架结构与传统建筑穹顶结构不同，多不采用在空间中设支柱的方式进行建造，这大大提高了桁架结构的设计和施工难度。设计和施工人员需要对施工流程、施工难度、桁架结构的外形、重量等进行多方位的考虑。在桁架的吊装过程中，往往会面临一些设计和施工问题，有效解决这些问题，才能够使大跨度空间桁架施工得以顺利进行。

1、大跨度空间桁架结构施工技术的特点

大跨度空间对桁架的材质、结构等有着更高要求。大跨度空间桁架需要结构的强度足够，不发生桁架塑性变形或断裂的现象。这就要求在桁架在选材上要更为精心。大跨度空间要求桁架的刚性和稳定性是足够强的，需要设计人员在设计时，要选用适合的结构形式，并对桁架的各个连接处的节点位置、连接方式等做出合理设计，并要求施工人员严格按照设计的标准施工[1]。根据建筑自身功能以及所处地理位置，桁架的设计要满足一些条件，包括：抗风、抗震能力，载荷能力等。

2、大跨度空间桁架结构形式分类

桁架结构按照使用材料可以分为许多种类，但是用在大跨度空间中的桁架结构大部分是以钢桁架为主。钢桁架结构具有良好的抗风、抗震性能，由于钢材本身的特质，钢桁架还具有强度大、空间荷载能力高的特点。钢桁架与其他桁架类型，如混凝土桁架结构，相比而言具有重量轻的优点，这也使得钢桁架结构在大跨度空间中的使用更为广泛。

从桁架的空间结构上分析，还可分为三角形桁架、多边形桁架、空腹桁架等多种桁架结构[2]。在选用桁架结构时，设计人员需要考虑到各种桁架结构的荷载能力、用料量、施工条件、施工量，尽量选用低施工成本的桁架结构。

3、大跨度空间桁架结构的施工技术质量问题

3.1安装问题

如今，主要的施工安裝模式分为：分开安装法、高空散装法、整体吊装法、高空滑移法等。但是大空间的桁架安装难度随着空间横跨的跨度增加而提高，这就会使桁架结构越来越复杂，使原有的安装方法不能够满足当前工程的安装要求。施工工人在安装复杂的桁架结构时，容易失去章法，没有规则可寻，从而容易产生延误工期、安装错误、结构失调等安装施工问题。在大跨度的空间穹顶安装过程中，施工人员需要使用各种安装手段和工具，以确保安全施工。

3.2设计问题

设计人员在对如游泳馆、歌剧院等大跨度空间的钢结构进行设计时，多使用CAD软件工具进行图纸绘制，构造三维模型，处理各个支点、节点，标注规格尺寸等。CAD软件还能够帮助设计人员管理土层和文字资料，大大提高了技术人员的设计效率。而CAD软件工具给设计人员带来便捷的同时也引起了一些设计问题，比如设计预算与其他形式文档得出的预算结果存在差异，这些误差在施工过程中是必须要设法消除的。

4、大跨度空间桁架结构的施工技术优化方法

4.1施工安装的优化方法

一般情况下，大空间跨度的建筑都是以钢筋混凝土为框架建造而成的，建筑具有面积大、跨度大、高度高等特点，这就要求在吊装桁架结构时，要注意考虑建筑体各个部分所受应力的情况，并将吊装高度和作业强度控制在一定范围内。在进行大空间跨度建筑的吊装施工时，设计人员与施工人员可在施工前对施工方式进行探讨和试验，可对原有的多种施工方式结合运用。在分次吊装施工时，施工人员要注意使用临时胎架做辅助支撑，确保分次吊装中已吊装和正在吊装的桁架顺利安装。施工技术人员要先安装主桁架结构，再安装桁架的其他次要部分，这样能够很好地提高桁架结构的稳定程度。施工技术人员在安装主桁架结构时，可能会面临桁架高度高、跨度大的问题，可使用单机吊方式在两侧混凝土支柱上同时进行主桁架的吊起和安装。而主桁架的中间部分，高度最高，吊装难度最大，为确保主桁架垂直，这时候就需要对主体桁架结构的中间部分使用双机抬吊的办法进行吊装。

在整个吊装过程中，技术人员需要预先设计好施工顺序，施工人员需要按照施工顺序有序进行，合理选用施工方法。在具体施工过程中，施工人员与设计人员、以及施工人员之间要相互配合，才能够确保桁架结构按照的位置处于准确、合理、完善的状态，共同完成大跨度空间桁架结构的吊装工作。

4.2桁架结构拼接技术的优化方法

在吊装桁架结构时，可执行“三步走”的拼接过程。

第一步、先要做好临时支柱的架设工作。临时支撑结构的固定是十分必要的，在临时胎架固定好后，在胎架上要铺设木方，并使用捆扎方式固定木方。这一步施工中，要注意木方与工字钢的捆扎一定要牢固，要注意胎架的架设位置与高度。在确保胎架的临时搭建工作完成后，才能进行下一步桁架结构吊装。

第二步、将柱间桁架吊至临时胎架上，在临时胎架上调整其与主体桁架结构的位置关系，并在交界处进行拼接。在这一过程中要注意柱间桁架的位置和高度是否达到了设计安装的要求，如未达到要求，需要与设计人员及时沟通，寻找解决办法。

第三步、当所有桁架结构吊装完毕后，要保证整体桁架结构处于稳定状态中，施工人员利用千斤顶制造桁架与胎架之间的缝隙，并趁此缝隙解除木方与工型钢之间的捆绑，撤去胎架上铺设的木方，从而撤除胎架，完成桁架结构的安装。

在安装时，施工人员要注意构件安装的连接节点，注意焊缝厚度和螺栓强度，以保证桁架结构的安全、坚固。设计人员在桁架结构的安装过程中要全程跟进，确保能够通过分步安装来解决设计图纸与安装过程中的误差问题。

结语：

桁架结构吊装施工技术的逐步完善，能够确保大型建筑具有更大跨度的内部空间。在未来的建筑行业发展中，相关技术研究人员要重视大跨度空间桁架结构的相关研究，以促进建筑行业实现发展目标。

参考文献：

[1]高云强.大跨度落地空间钢管桁架结构的力学性能与施工技术研究[D].西安建筑科技大学，2016（1）：22-30.

[2]徐长春.某体育场大跨度钢管桁架施工技术研究[D].青岛理工大学，2016（2）：12-15.

作者简介：

杨柏芳，中铁二十一局集团第二工程有限公司，甘肃兰州。