摘要：在近些年我国公共建筑工程的持续发展下，各地出现了越来越多的高强度钢结构公共建筑，此种建筑结构不同于传统混凝土结构，具有更高的节能性和环保性，有助于实现工程效益的最优化。而为了进一步增强此类公共建筑的美观性与实用性，部分高强度钢结构公共建筑会采用螺旋形屋盖，其安装施工对整体工程施工质量具有直接的影响作用。基于此，本文将结合具体建筑工程项目，重点针对高强度钢结构公共建筑螺旋形屋盖的安装工艺进行简要分析研究。
关键词：高强度钢结构；公共建筑；螺旋形屋盖；安装工艺
引言：通过以真实工程项目为例，探究高强度钢结构公共建筑螺旋形屋盖的安装工艺，一方面可以为相关研究人员提供必要理论参考，并帮助人们加深对螺旋形屋盖安装施工工艺的理解与认知。另一方面也可以为施工人员实际开展高强度钢结构公共建筑螺旋形屋盖的安装施工操作给予相应实践指导，从而有效保障整体工程质量。
一、工程概况
为更好地说明高强度钢结构公共建筑螺旋形屋盖的安装施工及其工艺技术，本文以某城市广场公共建筑工程为例。该城市广场中除主体购物中心建筑外，还包括商务写字楼、餐厅与其他独栋建筑以及复式店铺等，而其中作为主体建筑的购物中心建筑屋盖采用独具特色的高强度钢结构螺旋形屋盖，其结构属于典型的空间多变曲面。具体来说，购物中心建筑屋盖主要由10片平面环形双曲面共同构成，其环内与环外直径分别为110m和217m，环内边高20m。整体高强度钢结构螺旋形屋盖的结构构成包括大跨度主次梁以及单层网壳，并将后者填充至前者当中。图1展示的就是该高强度钢结构公共建筑的螺旋形屋盖平面示意图：
二、高强度钢结构公共建筑螺旋形屋盖安装施工工艺分析
（一）安装施工流程
在安装高强度钢结构公共建筑的螺旋形屋盖时，根据国家相关施工技术规程规定，要求施工人员首先在做好前期各项准备工作，包括全面搜集整理关于建筑工程周围环境、建筑结构特点、所需施工仪器设备等在内的各项信息资料等之后，规范安装底座并对混凝土结构进行加固处理[1]。其次，需要施工人员严格参照具体施工图纸要求，确定屋盖内心圈构件安装施工位置，在完成支架安装后利用准备完毕的起吊设备吊装屋盖内心圈构件，并对固定拉杆进行牢固焊接。此时如果屋盖内心圈构件已经具备一定的牢固度，则需要施工人员按照既定施工顺序，依次规范安装支撑桅杆、主梁与次梁，最后安装玻璃并对所有产生的安装接缝进行注胶处理即可。待通过最终的工程质量验收即完成全部螺旋形钢结构屋盖安装施工操作。
（二）屋盖吊装路线
由于本工程采用螺旋形屋盖，其结构为空间异性，构件拼装胎架势必需要占用较大场地空间，进而影响后续塔式起重机的正常运行。因此为提高整体安装施工效率，同时尽可能降低施工成本费用，本工程在尚未安装钢结构螺旋形屋盖时，便已经完成所有土建结构施工，全部屋盖构件采取就近拼装原则。在交叉开展高强度钢结构屋盖安装施工和土建结构施工时，身为主体建筑的购物中心建筑和土建采取分块施工方式，以同步分区施工的方式完成钢结构吊装与土建施工。即首先根据工程施工要求，将构件分段和分块，而后跨内外两条作业线节间开展综合吊装施工。各条作业线中均在跨内与跨外分别使用一台履带式起重机，边吊边退协同配合完成一个开间吊装施工，由此保障钢结构螺旋屋盖具有较高的完整性。主梁及钢构件吊装
在该高强度钢结构公共结构螺旋形屋盖中，多曲率钢箱主梁总长度超过50m，总重在45t左右，为保障施工安全，不建议使用单机进行主梁起吊。但考虑到屋盖主梁采取分段式结构，各段构件线形曲率并不固定统一，因此施工人员在配合使用两台起吊机吊装主梁时，要求其需要根据具体施工规范要求，明确主梁重心位置。而在实际吊装各段钢结构时，由于部分吊装单元程度较大，施工人员首先需要对分段吊装范围的刚度与强度进行严格审核，确保其与规定施工要求完全相符后，规范布设吊点并适当扩大吊索与吊装构件所形成的夹角，旨在减小构件在吊装期间所受压力[2]。而为了使得吊装重心刚好穿过吊钩，从而始终保障钢构件吊装的平稳性，在该工程的部分平面架分段中，施工人员选择使用了如图3所示4吊点起吊法，令吊索和水平面所形成的夹角始终保持45°至55°。
另外值得注意的是，在此次螺旋形屋盖安装中，施工人员在吊装各钢结构的过程中采用了可拆卸式吊耳，旨在加工钢构件时可以将工作量降至最少，并有效节省材料，控制施工成本。在完成钢结构吊装施工后无需割除吊耳，可有效帮助提升整体吊装效率。不同于以往施工人员使用钢丝绳捆扎起吊的方式，采用可拆卸式吊耳并不会破坏构件表面涂层，但为了确保节间吊装具有更高的稳定性和安全可靠性，施工人员还根据具体施工规范要求，增设了支撑与缆风。每一个节间构件均需要按照先外段主梁，而后中环梁与内段主梁，最后内环梁与分块网壳的顺序进行依次规范吊装。
（三）单层网壳吊装
在此次高强度钢结构公共建筑螺旋形屋盖安装施工中，施工人员先在地面完成所有网壳分块拼装后再高空分块吊装，利用这一施工方式可有效省略设置临时支撑的环节，加之在地面拼装网壳分块的同时，也可以进行其他地面施工作业，因此有助于提高施工效率。一般情况下，沿渐开线可将一个节间网壳分成4块到6块，基本每20块网壳即可构成一个完整分区。为加快施工进度，施工人员在各吊装分区中开展网壳分块地面拼装作业时，均设置了20个胎架，并运用精度较高的全站仪确定具体拼装坐标，保障拼装位置与规定施工要求完全相符。鉴于该工程中使用的单层网壳缺乏较高的平面外刚度值，因此为避免在吊装时出现形变等问题，施工人员首先利用专业的有限元分析软件对典型分块吊装快速、精准地进行有限元分析，随后参照相关施工图纸要求灵活调整吊点位置、吊点数，以此有效抵消吊装形变，最后由施工人员根据国家相关施工技术规程规定，规范使用吊带作为索具搭配使用套筒节点的方式进行分块网壳吊装施工。
规范设置变形缝
为进一步增强钢结构螺旋形屋盖的安全可靠性，要求屋盖成型后仍然具有较高的预应力，在运用套筒节点的同时也需要施工人员科学做好屋盖施工变形缝的设置工作。在该工程中，施工人员所设置的屋盖施工变形缝为永久焊接，在其左侧位置处预留出一定焊缝，保证相互间伸缩[3]。屋盖中环梁的两端则分别进行牢固焊接和使用装配板进行固定。在整个施工过程中，施工人员实时精准检测施工环境温度值，以防止温度过高或过低而导致屋盖出现明显形变问题。
结束语：对于高强度钢结构公共建筑工程，施工人员在实际进行螺旋形屋盖安装施工时，需要充分结合工程实际情况，根据屋盖以及建筑整体结构特点，在严格按照国家相关施工规程规定下，确定正确的安装施工流程与屋盖吊装路线。同时对其中的关键点，如主梁与钢构件等吊装施工进行全程严格控制，在规范完成变形缝设置后，及时对屋盖安装施工质量进行科学检验，从而顺利完成高强度钢结构公共建筑螺旋形屋盖安装施工。
参考文献：
[1]李治，，古承城，吴鹏志，等.第七届世界军运会主赛场钢结构屋盖施工模拟分析[J].建筑结构，2019，49(12):59-62.
论文作者:李宏
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/8/23
标签：钢结构论文; 高强度论文; 螺旋形论文; 施工人员论文; 构件论文; 公共建筑论文; 工程论文; 《工程管理前沿》2019年12期论文;