2.中煤建筑安装工程集团有限公司 河北省邯郸市 057150
摘要：对于大跨度的空间钢结构建筑而言，它是指横向跨度大于三十米的空间结构形式的建筑，通常来说包括三种形式，分别为网架结构、悬索结构以及网壳结构。在现代大跨度空间钢结构的建筑施工技术中，通常采用高空滑移技术、分段吊装技术、高空散装技术、高空原位单元安装技术以及整体安装施工技术。
关键词：大跨度；空间钢结构；施工技术
一、大跨度空间钢结构的特点
1.1结构多样化
现在的大跨度钢结构已经颠覆了传统的单一结构形式，越来越多的结构组合以及搭配层出不穷，例如我国的奥运游泳馆“水立方”使用了泡沫形的多方位立体钢结构，而奥运主会馆则展现的是一种扭曲复杂的高级钢结构，现代的建筑对于钢结构的特点及跨度要求越来越高，因此，对于大跨度空间钢结构的研究具有不可忽视的现实意义。
1.2钢材等级高
钢材等级高主要是指与传统钢材相比，大跨度空间钢结构的钢材在硬度、厚度以及材料性能等方面均有了较大的提升，根据现代建筑的需求，对于跨度大于120米（超过需做超限审查）的钢结构已经屡见不鲜，例如国家游泳馆的跨度就高达177m，并且现在的建筑钢板厚度都较大，部分钢板的厚度都大于10cm，对此，我国相关部门甚至制定了相关的标准与条规。
1.3构件数量庞多，拼接工作难
在一般情况下，大跨度空间钢结构的施工都需要几万，甚至几十万的构件，且这些构建的结构、形状、体积等都不相同，因此，施工单位在庞多构件的选择与使用方面存在较大的难度，且部分结构比较复杂构件的选择，还需靠专业性实验后才能做出。与此同时，在施工过程中为了保证建筑工程的质量，许多构件都需要预先进行拼装焊接，这对于施工单位又是一大难点。
二、现代大跨度空间钢结构施工技术方法分析
2.1分段吊装施工技术
根据结构杆件特点及起吊设备能力来划分主体结构区段，之后再使用吊装机械将在地面拼装成型的各区段单元吊装至指定高度，最后焊接总拼成型的施工工艺。依据划分单元形状可分成分块吊装和分条吊装两种类型，沿跨度较长方向将结构分割成条状区段即为分条吊装法；若沿纵横两向划分结构成若干个块状单元则为分块吊装法。对结构进行划分时，应注意保证分块单元或分条单元具有足够的刚度和几何不变性，否则应采用临时杆件进行加固处理。
条（块）单元在地面完成拼装，高空作业量大大减小，安装精度及质量得以保證，且由于无需搭设脚手架，施工经济性良好，充分利用起重设备，加快施工进程；但此方法对辅助支撑结构的临时支撑胎架要求较高，施工前应分析该支撑胎架的承载力，保证其稳定性。
分段吊装法适用于划分区段后的单元刚度、受力特性改变量小的钢结构安装。国家大剧院是采用分条吊装法对其屋盖进行安装。
2.2高空原位单元安装法
此方法要在构件布置在设定位置的前提下进行，在安装的过程中既可以利用其他设施提供的支撑作用，搭建高空操作平台，又可以通过对空间钢结构进行合理的划分，然后分别落实吊装操作，在应用后项方法的过程中，如果空间钢结构为网架结构或网壳结构必须以保证结构的强度、刚性、稳定性等为前提，以此防止钢结构在安装的过程中产生塑性变形，对整体的质量产生消极的影响。由于钢结构拼接工程量通常较大，为保证经济效益，应结合预定的焊接顺序，有意识的提升拼接的效率。
2.3高空滑移施工法
此方法即大跨度空间钢结构中分条结构单元或结构整体在拼装的条件下先组装成型，然后利用滑轨实现滑移，直至其达到预定的位置后拼接整体的过程。可见其应用要以空间钢结构类型的规范、结构的整齐性，与主桁架结构是否保持一致、支撑轴线是否满足要求等为前提，在应用前还需确定被滑物体、滑移物体下的滑靴、滑移轨三部分，其在应用的过程中分为简单的卷扬机牵引滑移、液压千斤顶钢绞线束牵引滑移、液压顶推千斤顶夹轨顶推滑移三个阶段。南京奥体中心游泳馆钢桁架屋盖滑移法安装应用了简单的卷扬机牵引滑移技术。在具体施工的过程中应结合工程的特点选择具体的滑移方法，如单榀滑移、搁置底座的支撑胎架滑移等，还需考虑到钢结构的安全性，在应用此方法的过程中要先对滑移的全过程进行施工仿真计算。
由于此方法在施工成本、施工复杂程度等方面具有显著的优势，所以现阶段在机场、博览馆等现代大跨度空间钢结构建筑施工中得到较广泛的应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆逐条累计滑移和单条滑移现阶段应用较常见，其通常应用在圈梁、框架施工后，在优化工期、降低起重机和卷扬机等级、减少脚手架使用等方面具有积极的作用。
2.4整体安装施工法
现阶段此方法受到施工成本和对支撑结构体系质量高要求的影响，应用的范围受到一定的限制，但由于其对总体钢结构质量的要求相对较低，所以在网架结构或含钢量相对较低的大跨度空间钢结构中应用效果较为明显，此方法实质上是将大部分高空作业转变为地面或低空作业，使钢结构形成统一的整体。例如在施工中通过将槽身在地面预制拼装，将斜缆在低空安装、张拉，此时大跨度钢结构受到环境负荷作用力技术更好，柔细斜拉结构施工质量可以得到保证。
此方法相比传统的散装方法在临时支撑点、安装环境、工期等方面具有明显的优势，但在应用的过程中应注意结构体系、边界条件变化、支点数量与分布、提升是否同步等因素的影响。现阶段在应用的过程中整体吊装、整体提升、提升安装等具体方法都得到了较为广泛的应用。
2.5高空散装施工法
此方法在应用的过程中，不仅安全性、可靠性等方面可以得到保证，而且施工效率、质量也占有一定的优势，但在应用的过程中对搭建脚手架的依赖性较强，所以在应用过程中成本方面的控制难度较大。其主要通过吊车将在地面上拼装完成的诸多小单元吊到设计的位置，然后由高空作业人员实现其与起步网架的连接，可见此方法对前期的设计合理性与准确性以及施工现场的人员分配与管理等方面的专业性要求较强。但此方法在现阶段大跨度空间钢结构施工中的应用范围也比较广泛。
三、大跨度空间钢结构施工中应注意的问题
3.1CAD设计与CAM制造技术
随着计算机技术、信息化技术和先进数控设备的应用，空间钢结构产品需要信息技术、设计技术、制造技术、管理技术的综合应用，提高生产效率和实现定制化目标，从而提高空间钢结构产品的创新能力和管理水平，这就需要用到钢结构CAD设计与CAM制造技术，此技术属于钢结构辅助制造技术范畴，包括整体三维实体建模，杆件和板材的优化下料，钢管相贯节点和各类异型节点的设计、分析、制造等。
3.2安装施工仿真技术
随着工程的不断大型化、规模化，结构施工阶段的安全问题日益突出。实际上，有些工程在结构施工过程中的受力状况完全不同于使用阶段，甚至有些工程的结构最不利的受力阶段，出现在施工阶段，这就需要用到钢结构施工安装仿真技术。它主要包括以下五个方面：一是大型构件的吊装过程仿真；二是施工过程各阶段各工况仿真模拟；三是结构安装的预变形技术，包括构件的起拱与预变位；四是结构构件的预拼装模拟；五是卸载过程模拟。应用仿真计算分析技术能预先发现施工过程中的薄弱环节，并对重点部位进行控制，从而能直观的对整个结构的施工过程进行控制并最终保证正确的形状尺寸。
3.3安装方法的合理选用
现代空间钢结构跨度大、体型复杂，无固定的安装模式，并且使用大量新材料、新技术，若不对这些单一传统安装方法进行革新或创造，并且做出合理安装方法的选择，就不能顺利完成安装任务，有时甚至很难完成。通过大量的工程实践，现涌现出了许多具有创新性的施工技术，如高空曲线滑移技术、网壳结构折叠展开式整体提升技术、滑架法施工技术等，而这几种基本方法进行巧妙组合或者再创造就可应用在现代空间钢结构的安装方法上。同时由于机械设备、计算理论和计算机技术的快速发展，也为钢结构安装方法的合理选用提供了有力的支持。
结语
随着经济、文化建设需求的扩大以及人们对建筑欣赏品位的提高，大跨度空间钢结构以其形式多样、造型美观、经济性好等特点，越来越受到设计师们的青睐，相信随着理论研究的深入和工程实践的增加，我国科技人员必将进一步研制开发出适应我国大跨空间钢结构需要的新体系、新技术、新材料，更能充分地应用在大跨度空间钢结构的施工方面，让其的施工技术的先进性、经济性与合理性，来促使我国大跨空间钢结构的施工技术更积极、健康的发展。
参考文献
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[2]林志野.大跨度空间钢结构滑移法施工全过程力学行为研究[J].沈阳建筑大学，2015.
[3]邢文彬.大跨度拱形管桁刚架空间网格钢结构施工阶段结构分析[J].建筑钢结构进展，2015.
作者简介
闫志敏（1988.3-），男，山西平遥人，太原理工大学本科，业务经理，单位：中煤建安集团技术研发中心
卢强（1987.11-），男，山东邹城人，烟台职业学院机电一体化技术（现代控制技术），专科学历，助理工程师，单位：中煤建筑安装工程集团有限公司，研究方向：机电一体化技术（现代控制技术）。
论文作者:闫志敏1,卢强2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/13
标签：钢结构论文; 结构论文; 方法论文; 空间论文; 技术论文; 大跨度论文; 过程中论文; 《基层建设》2017年第24期论文;