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【摘 要】就当前我国建筑市场形势来看，钢结构得到了迅速发展及广泛应用，是空间跨度较大的建筑工程中的首选结构形式，尤其是预应力钢结构，具有施工效率高、观赏价值高等优点，在大跨空间钢结构中变得越来越常见。但是，与一般钢结构施工相比，预应力钢结构施工更为复杂，不仅施工难度较大，而且施工要求也更高，这就需要加强施工控制，以确保施工质量。文章对大跨空间钢结构预应力施工技术实践进行了分析，旨在为其技术应用提供借鉴和参考。
【关键词】大跨空间；钢结构；预应力；结构形式；施工技术
【中图分类号】TU758.11 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）22-0088-02
大跨空间钢结构预应力施工，具有较强的综合性、系统性和过程性特点，涉及到钢结构和拉索两类施工工艺，并且需要用到多种施工工具及设备，同时，还需要对整个施工过程进行全面控制，进而才能确保施工的顺利进行，保证工程质量。一般来讲，在开展大跨空间钢结构预应力施工时，需要先综合环境及温度因素进行张力计算，然后对钢结构进行科学拼装，并制作所需拉锁构件，最后根据预应力结构形式，选择最为合适的张拉方法和工具，完成最终施工。在整个施工过程中，需加强每一个环节的施工控制，进而才能有效保证施工质量。
1.大跨空间钢结构优点
所谓大跨空间钢结构，是指由钢材为主要材料，组成梁、柱、桁架等建筑主体构件，并用焊缝、螺丝等对各个建筑构件进行连接，所组成的整体建筑结构。大跨空间钢结构具有众多优点，首先，与传统建筑材料相比，钢材在具有较高强度，满足结构荷载要求的同时，能够减轻建筑结构自重。其次，钢材具有良好的可塑性，可以通过修补将变形的钢结构恢复原状，较高的韧性还使得钢结构具有良好的抗震性能[1]。另外，钢结构可以批量生产，制作更加方便，降低了材料成本，同时还能够通过焊接作业进行连接，施工难度较小，施工效率较高。这些都是大跨空间钢结构所具备的优点，在建筑施工中拥有众多应用优势。
2.大跨空间钢结构预应力结构形式
经过长期的研究及发展，当前已经形成了多种大跨空间钢结构预应力结构形式，其中比较常见的两种结构形式分别为张弦结构和斜拉结构，两种结构的特点各不相同，需进行具体分析。
2.1 张弦结构
张弦结构在大跨空间钢结构预应力施工中应用广泛，该结构形式主要由上弦钢构、中间撑杆和下弦索三部分组成。在张弦结构中，中间撑杆和下弦索之间存在弹性结构，在对结构进行张拉时，预应力能够保持自我平衡，结构力学特征与桁架力学特征存在很多的共同之处。同时，上弦钢构可以使拉索上的预张力维持在相对平衡状态，进而确保整个张弦梁结构的稳定性，设置在拉索上一端或两端的支座，能够根据结构受力情况自由滑动，对预张力起到了调节作用。张弦结构出现初期，主要形式为单项张弦梁，经过长期的发展及应用，现阶段已经形成了多种张弦梁形式。
2.2 斜拉结构
斜拉结构也是一种使用次数较多的大跨空间钢结构形式，主要是由桅杆、斜拉索和钢构三部分组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在对斜拉预应力钢结构进行安装时，是在钢构上端安装拉索的，进而可以改变结构的受力特点，结构变形与制作弯矩得到完善，钢构可以在拉索拉力作用下，在相应的弹性范围内发生应力变化[2]。同时，还能减少钢材用量，大大节约了工程成本。在斜拉结构出现早期，拉索一般都是组合而成的，形式比较单一，现阶段拉索材料及结构形式变得更加多样化，结构性能得到了大幅改良，应用范围更为广泛。
3.大跨空间钢结构预应力施工技术实践
某地一体育馆建筑总面积为48000m2，主体结构采用球面网壳钢结构，钢结构跨度为93.6m，属于张弦预应力钢结构形式。确保预应力钢结构施工的顺利完成，对具体施工技术进行了详细分析，并加强了每一个施工环节的控制，现将施工技术实践过程总结如下。
3.1 技术分析与构件制作
与一般建筑结构施工相比，大跨空间钢结构预应力施工难度较大，不仅需要考虑钢结构初始形状，包括各种构件尺寸、安装位置及彼此之间的关系，而且还需要考虑钢结构的整体受力情况，确保与其形状特点相匹配，实现形与力的完美结合。所以，在开展施工之前，需要对预应力钢结构特点进行全面分析，包括钢结构性能、力学特征等，得到施工所用各项数据，并对不同类型的钢材性能进行测试，选择最为合适的一种，确定最佳钢结构形状。然后，依照设计方案绘制出各种构件的形状，标注清楚尺寸大小，在工厂中对构建进行精准化加工。
3.2 钢结构与拉索施工结合
大跨空间钢结构预应力施工，包括钢结构施工和拉索施工两部分内容，需实现两者的有机结合，进而才能实现预期施工目标。拉索张力大小，是影响预应力钢结构整体性能的主要因素，当其处于预张力状态时，钢结构受到的力包括其自身重力、拉索拉力、支座支撑力、结构剪力、弯矩、轴力等多种，任何一种力发生变化时，都会对整体结构的稳定性造成影响。这就要求在开展钢结构预应力施工时，对钢结构构成形式及拉索拉力进行综合分析，使两者之间形成良好的配合效果[3]。
3.3 张拉设备与节点的结合
张拉设备是大跨空间钢结构预应力施工中最为主要的施工设备，分为张拉工装和千斤顶系统两部分，所用到的设备分别为拉杆、锚固装置、台座和千斤顶、油泵、油压表、油管。而节点主要包括拉索中部的索托、索夹节点和拉索端部的连接节点。在对预应力钢结构进行张拉作业时，施工人员应根据结构节点所在具体位置，分析力的传导路径、传导效果以及控制空间等，然后再需要借助专业的张拉设备，与节点位置的索头连接在一起，实现张拉设备与节点的有机结合，进而才能在拉索上准确施加预定张力。
3.4 施工过程控制
为确保大跨空间钢结构预应力施工质量，需要加强每一个施工环节的监督与控制，保证施工的规范、有序进行，克服各种技术问题，避免出现质量隐患。一般情况下，可以将预应力钢结构施工分为构件制作、构件安装、构件张拉三个阶段，在制作钢结构构件时，需要分析结构受力特点、测试钢材受力性能，根据工程项目建设要求和建设目标，确定最为合适的构件形状及大小。在安装钢结构构件时，应按照标准作业流程逐步进行，加强对焊接处理等重点施工工艺的监督。在张拉钢结构构件时，需控制好拉索拉力大小，将拉索安装在最为合适的位置，以实现最为理想的张拉效果。
4.结语
基于大跨空间钢结构的众多优点，已经被广泛应用于体育馆、博物馆、火车站等建筑工程项目中，并且，随着相关技术的日益成熟和完善，大跨空间钢结构将会拥有更加广阔的应用空间。通过分析常见的预应力钢结构形式，并结合工程案例，对预应力施工技术在大跨空间钢结构中的实践应用策略进行总结，可以为同一类工程施工提供技术指导和借鉴，能够充分发挥该项施工工艺的应用价值及优势，对于确保大跨空间钢结构预应力施工质量具有重要意义。
参考文献
[1]郑琴琴，李娜.大跨空间钢结构预应力施工技术探讨[J].中国房地产业，2016，（10）：174-174.
[2]杨震.应力施工技术在大跨空间钢结构中的应用分析[J].湖北工程学院学报，2014，（3）：87-89.
[3]李国建，王国佐，沙萍.苏州现代传媒广场大跨度空间预应力柔性钢结构M形屋架施工技术[J].施工技术，2015，(22)：1-7.
论文作者:戴英俊
论文发表刊物:《建筑知识》2017年22期
论文发表时间:2017/12/29
标签：钢结构论文; 预应力论文; 结构论文; 空间论文; 构件论文; 拉索论文; 形式论文; 《建筑知识》2017年22期论文;