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摘要：我国建筑技术在不断发展和更新下，建筑设计理念和概念发生了重大变化。现在建筑设计造型越来越多样化，单构件、大跨度钢结构的吊装和拼装在建筑施工技术中备受关注，具有明显的效果和作用，对其分析具有非常实际的意义。本文主要探究了大跨度钢结构高空拼装施工技术。
关键词：空中游泳池；单构件、大跨度；钢结构拼装；施工技术
一、大跨度钢结构特点
钢结构是钢筋混凝土施工后最具革命性和创新性的开发和应用。钢结构建筑的特点突出，刚性好、抗震性好、施工速度快、承载能力高，在大型公共建筑和超高层建筑中钢结构逐渐代替了钢筋混凝土结构，表现在建筑上相当出色。
1、结构形式多样化
结构的性能不仅仅表现在受力上，而且还有曲面和球面形体的造型上。在相同条件下，随着跨度的增加，钢结构可以表现出优异的技术和经济性能。
2、大跨度钢结构更具活力
现代预应力技术在大跨度施工中的引用不仅使设计更加丰富，而且使其技术先进、经济合理。当通过适当配置拉索，而可成为斜拉结构体系；结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，可成为预应力结构体系。
二、大跨度钢结构的施工技术
大跨度钢结构具有跨度大，各种造型复杂结构，外形新颖等特点，一些传统的施工技术已经不能满足施工要求。为适应大跨度钢结构的发展，新型的施工方法在传统施工技术的基础上随之产生：折叠式展开式整体提升技术，整体曲线滑移技术等。
1、折叠式展开式整体提升技术
折叠式展开式整体提升技术是一种先进的新型大跨度网壳钢结构施工技术。该技术是将网壳结构局部抽掉一部分环向杆，将结构分成几个区域，将网状壳体从静态固定结构改变为可移动机构，这样就可以把它折叠起来，靠近地面进行安装，然后利用液压提升设备、气压等方式，利用计算机同步控制技术将结构推广到设计位置，再补充缺省的杆件，完成施工的过程。这将几何可变机制转变为稳定的几何不变结构。这项技术的核心思想是将结构转变为一个机构，然后将组织变成一个能够承受力量的结构。这种施工技术与传统的施工技术相比存在许多优点：
1.1 结构提升过程中，只要克服机构的重力作用，就可以使机构大范围灵活运动，结构内部的受力状态不会产生大的影响；
1.2 承重锁由无限长度的柔性钢绞线制成，只需设置合理的承重支点，就可以实现超高空、长距离提升；
1.3 采用液压提升设备无行程限制，减少了提升启动及制动时对网壳的冲击力，加快了提升的速度，可以实现连续提升；
1.4 这种方法适合矢跨比较大的网壳结构，避免高空作业，确保施工人员的安全，节省大量脚手架，具有明显的经济效益。该技术使用过程中的关键问题是机构提升启动时瞬变现象的发生，包括：吊点水平位移，吊索内力，杆件内力等。折叠式展开式整体提升技术提升过程立面图（见图1）。
2、高空散装法
脚手架设置在结构的下部。脚手架放置在工作平台上，小单元或分散框架（单杆和单节点）运输到工作平台，然后直接组装在设计位置。高空散装方法分为全座方法（即全框架的满堂脚手架）和悬臂方法。因为它是在高海拔位置组装的，垂直运输不需要起重机或大型起重设备，但大型现场和高空作业需要大量的支撑材料和设备。
3、单元块吊装法
首先，将网格划分为多个单元块并组装在地面上，然后由起重机提升到高空设计位置进行搁置，然后上下弦杆和腹板间接连接到每个单元块直到汇编方法集成。采用单元吊装方法时，结构的大部分焊接和装配工作均在地面上进行，有利于提高工程质量，节约大部分安装支撑架。其次，由于单元块和现有场地的重量，起重设备适合于使用现有的起重设备来提升格栅，这有利于节省成本，这种方法在中小型结构中相对容易实现，但仍有一些高空作业。
4、移动支架安装法
没有固定的支撑脚手架，并且网格结构安装在可移动支撑框架上，轨道需要铺设或平整以便支撑件的移动。移动支持装置通常与高空散装方法结合使用。需要注意移动安装支撑框架的位置或轨道是否足够平坦。在支架移动之后，是否为安装的结构部件提供固定的临时支撑以分散结构构件的内力并控制节点的位移，并且还需要在移除支撑件时考虑支撑内力变化。
5、整体提升法
首先，将结构完全组装在地面上，然后将提升装置安装在结构柱上（提升装置位于结构上方）以提升结构。减少了工作量，便于施工管理，缩短了施工周期，大大节省了施工成本。然而，由于施工状态的不同机械模型和施工的完成状态、内力的构造、接头的变形，支撑的反作用力的计算以及交叉的计算应进行杆的截面，如有必要，应采取额外的加固措施。在提升过程中，内力发生变化，需要跟踪结构构件的节点位移。
三、超高空泳池实例---工程概况和特点
1、该工程是一个综合项目，集商业、办公和高端公寓于一体，建筑总高度208米，裙楼及其以下为一个整体，裙楼以上为两栋塔楼，塔顶为独立的停机坪。结构类型为框架—剪力墙结构（见附图2）。
图3 中空游泳池平面及效果图
3、原结构泳池底板和梁属于大型结构构件，外悬挑斜板悬空于52米高空。
4、本工程层高较高，原结构大梁和结构柱收口于楼板中，混凝土梁和板的切割要对进行综合考虑结构受力情况，也必须按照一定切割顺序进行静力切割。
5、新设计的结构钢梁（SB11）单根长度达到20米长，每米重量约650公斤/米，需要进行专项设计拼装、吊装。而钢梁的整个结构荷载传递到原大楼两边的剪力墙/柱上。需要对整个结构体系建立BIM模型验算，验算范围包括工字钢结构受力、受弯、受剪、栓钉连接验算、焊缝验算、化学螺栓剪力验算工作（见图4）。
图6 原旧泳池切割区域满堂脚手架布置图
4、钢结构构件属于定制产品，在工厂必须进行焊接缝100%验收合格才出厂。
5、吊装SB11的两条主钢梁必须按照吊装示意图的顺序进行吊装，完成第一条SB11主梁施工后，必须把钢梁下面的钢管支撑架的水平杆进行拆除，卸荷载后准备安装第二条SB11主钢梁（见图7）。
六、 钢构件的安装
1、安装顺序：从一端向另一端展开，按照钢梁的安装顺序图进行吊装，最后安装楼承板及其附件。
2、测量校准工作：在开始测量工作之前检查钢尺。必须检查经纬仪、矫直机和其他测量工具的准确性。
3、连接工艺：本工程钢构件采用高强度螺栓连接。钢梁的拼接采用高强度螺栓加焊接连接。型钢梁固定采取在已浇筑完成的砼结构墙上后置M16化学锚栓连接。
4、吊装前准备工作：
4.1 在安装之前，检查轴和高度、角撑板的位置，板坯和混凝土粘附，检查和处理切换程序，应满足以下要求：
4.2 砼强度达到设计要求。
4.3 墙体的轴标和高程参考点准确完整。
4.4 墙体表面用作梁的支撑表面，支撑表面和嵌入板的允许偏差应满足规范的要求。
图9 B塔内爬式塔吊平面布置图
6、钢结构的吊装
6.1 钢构件的吊装
钢构件现场组装，采用垂直组装。吊索通过单吊索进行，吊点连接在四个点上，捆扎点采用柔软的材料垫，以防止钢构件损坏。抬起时，首先将组件抬离地面约50cm，使组件中心与安装位置中心对齐，然后慢慢抬起吊钩，将结构抬升到脚手架的平台上，并对齐安装空间使钩子就位。它应该缓慢进行，当部件刚刚接触到墙支柱时，制动器应尽可能与预留的螺栓孔对齐，并且螺栓应插入孔中。第一个螺钉是临时固定的，固定在墙上的手动葫芦用于左右轻微。移动到最后一洞。同时，进行垂直度校正和最终固定，并通过吊锤检查部件的垂直度。第一个船尾部件应用四个系索从两侧固定组件。之后，可以通过四个校正器临时固定和校正篡改构件。校正后，可以按顺序安装后部的其他提升块，最后拧紧螺栓进行最终固定。钢梁安装允许误差：
6.2 钢结构施工质量标准：
施工应严格按钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）的要求进行组织。
七、工程施工质量保证措施
1、为确保工程质量，应会同建设单位，严格按照图纸，认真填写各种材料，落实施工质量管理责任制，严格执行技术资料，技术审查、自检、互检、专项检验，原材料检验和隐蔽工程验收等技术管理 系统，技术交付应认真执行，层层交底，落实到班组，明确各项工程的工序和质量要求。
2、加强对原材料的检验，质量检验员将检查进入现场的材料的质量证明和材料质量，做到不合格不用。
3、材料的检验和试验，施工所有材料必须按使用要求对材料进行进货、过程最终检验和实验，方法按质量体系文体要求的程序进行。
4、每个过程的移交必须在检查员或相关质量监督部门检查合格后进行，施工应严格按照图纸进行。
5、保质量、保工期，不断提高工程质量，加强施工队伍的素质教育。
6、坚持操作人员持证上岗。
7、认真做好各道工序中构件的编号挂牌。
8、构件制作、安装的允许偏差执行GB150205-95中的有关规定，检查方法、数量及质量规定GB50221-95的有关规定。
9、施工人员必须进行自检，并填好自检记录。
10、施工技术人员同工地质量检验员共同进行检验。
11、施工技术人员配合公司质检部门进行三级检查。
12、最后，施工单位，监理和建设单位将进行三级验收。
13、检查验收后办理各项手续，填好验收单。
结束语
综上所述，在当前社会经济快速发展的今天，人们对建筑空间需求提出了更高的要求。作为大跨度空间钢结构的一种非常重要的形式，有必要结合工业在建筑中的发展需求，探索合适的施工技术，降低施工风险，同时保证施工质量，真正做到实现建设项目的创新发展。
参考文献：
[1]郑建辉，周磊，张凯.高空大跨度钢结构连廊整体液压提升施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2018
[2]王泽锋.高空大跨度钢结构连廊整体液压提升施工技术[J].城市住宅，2016
论文作者:李建生
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/2
标签：结构论文; 钢结构论文; 钢梁论文; 施工技术论文; 大跨度论文; 构件论文; 脚手架论文; 《防护工程》2019年12期论文;