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摘要：目前，我国建筑钢结构种类繁多，其中大跨度复杂刚结构在我国近阶段的建筑建设中运用逐渐广泛，成为现代大型建筑建设的主要技术之一。为有效发挥出大跨度钢结构的实际使用效益，本文将以大跨度钢结构施工技术为核心，对其施工作业所需注意的问题及其技术要点进行分析，并根据大跨度复杂钢结构的施工要求做好钢结构运用研究，进而为该技术的有效运用提供技术层面的相关参考。
关键词：大跨度；复杂；钢结构；施工；技术问题
近年来，我国建筑行业的迅猛发展使相关建筑技术不断成熟，尤其是对大跨度复杂钢结构的运用，使我国大型工程建设质量得以提升，工程结构稳定性也达到相对较高标准。现代建筑对大跨度复杂钢结构的有效运用进一步解决钢结构承载力不足问题，使钢结构运用逐步向多元化发展，为建筑的大跨度复杂刚结构选用奠定良好根基。
一、工程实践
1.工程概况与难点
本文所述工程系某煤气制气厂改造工程，该项工程重点将焦炉主体进行改造，其中煤塔主体是工程改造的主要方向。该工程在初期设计阶段，存在焦炉本体、炉端台、烟道及熄焦塔等设计施工不规范性问题，使施工难度有所增加，考虑到煤塔主体主要由柱部及上部结构组成，上部结构为框剪结构，因此将首先对其基础设施进行规范化处理与设计，同时对其原始的四柱支撑体进行改变。该工程基础底面标高为11厘米，其中实际跨度达到33厘米，在标高为22厘米处有悬挑梁固定，其中上部结构主要以钢筋混凝土为主，工程设计跨度较高，同时由于建筑使用年限较长，部分结构出现老化，其基础荷载量较高，因而不仅要对基础结构进行处理，其煤塔施工所需搭建的临时支架也是本项工程高难度施工项目之一。
2.施工方法
煤塔主体跨梁支撑和柱子搭设是本工程的重点，也是难点之一，跨梁SL-1是横跨公路，从a轴线至b轴线的现浇砼大梁，跨距为33.3米，高度为+11.7米，煤塔主体高度+41.5米，脚手架子管搭设要从钢度、强度和稳定性方面多考虑，并采取特别措施，以保证架子管的安全可靠。由于荷载承受较大，施工时必须采取特殊的施工措施，才能保证施工的工期、质量、进度、安全，才能保证公路消防通道的畅通，具体方法如下：
（1）工程施工首项施工项目将在轴a及轴b间展开进行，由于该梁实际跨度较大，为保障施工的安全性，需在其路面结构中进行结构固定处理。但受地质结构影响，该地区地面结构无法有效的承载钢梁压力，仅有部分沥青路面可用于重力支撑，对此要首先进行地面基础结构处理，通过回填土夯实提高路面结构强度，使其能够为钢梁结构施工形成有力的支撑。而后对路面结构较为松散的区域，铺设碎石，实际铺设范围达到26米×20米，最后浇筑强度为C30钢筋混凝土作为基础支撑，以便为后期的施工作业做好相关方面的准备。
（2）在E轴及F轴方向采用直径为400毫米的钢柱进行安装，为保障结构稳定性，选用400×8组合搭配进行安装，共计选用12根基础钢柱，其中单侧结构为6根。中部结构支撑体主要选择直径为350毫米钢柱进行安装，选择350×6搭配模式进行固定。脚手架管铺设选择46米×20米组合方式，并与中心钢柱相连接，提高脚手架使用稳定性及安全性。在钢筋混凝土表面选用50毫米木板进行铺设，同时安装通长铁板，确保基础结构强度，而后将架子管安装于上部结构内侧。该项作业立柱间距应保持在600×600。使各基础结构间能够形成良好的支撑力。而在步间距方面，则选用1000×1000的距离进行设计，以便充分发挥建立支撑的实际作用。
（3）为保障结构设计效益，将在11.7米平面结构选用直径为500毫米的工字钢及双槽钢进行施工作业，并将距离控制在1200×1500范围内，从而使其成为稳定的支撑框架结构。在基层结构选用50毫米木板进行支撑，同时根据施工要求按顺利进行混凝土浇筑，首先浇筑数据强度应达到11.7米，而后逐渐提升上升至13.07米。在混凝土结构强度达到50%后，可对其进行上层结构搭建，从而实现对基础结构的有效控制。
（4）在煤塔结构施工时，应在煤塔外墙砼中埋设铁件（-10×150×150）间距横向1200，竖向2000，以便做脚手架管的拉结点，确保脚手架的安全可靠，搭设时严格按架子管规范要求搭设。
（5）在进行跨梁结构支撑处理方面，要做好对EF轴煤塔斜仓槽处理，保障挑梁结构强度，提高结构稳定性。由于在b轴结构外层需进行4.5米左右的汽车永道预留，因此需进行孔洞塔的加固技术处理。在b轴3.5米处有电缆桥架.数量共计为11根，为避免对其正常使用造成影响，将根本工程需要将木板结构用于保护电缆桥架，从而提高基础设施使用安全性，充分发挥结构强度优势。在9层板四周区域采用加固处理，以此确保11根电缆桥架不会受到制气厂生产的实际影响，在提升结构强度的同时保障基础设施使用效益。
（6）由于煤塔主要结构属于高层结构，同时在脚手架四周要进行加固，因此需选择悬挂安全网的方式进行结构处理，以便更好发挥结构重力作用。
二、大跨度复杂空间钢结构特点
1.大跨度钢结构形式多样化和复杂化发展
目前，我国的大跨度钢结构形式已经突破了传统单一形式，向着多样化、复杂化发展，出现了很多新的钢结构形式。例如，北京奥运会运动馆“鸟巢”在建设过程中，就使用了扭曲的空间桁架结构，比较复杂，而在羽毛球场馆的建设中使用大跨度的弦支弯顶结构。
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2.钢结构跨度、等级、厚度与空间结构复杂度保持一致
受结构重要影响，大跨度空间结构设计长度应与重力承压数据成正比，从而保障建筑结构的稳定，以免因压力负荷较高也而产生基础结构撕裂等相关问题，尤其对于部分大型建筑工程而言，为达到高美观度的相关标准，钢结构跨度等级需随着结构长度及承载力的提升不断增加，进而保障其能够与空间结构承重数据保持一致，以便更好的提供支撑力。如我国在对鸟巢体育馆建设方面，所选用的钢板厚度最低达到100毫米以上，而结构实际平均跨度均达到290米以上，其中Q420C、Q390C、Q46QE等钢结构在鸟巢体育馆建设方面应用广泛，有效提高基础结构承压能力，使其受力平衡，可与结构空间复杂度保持一致。
3.普遍使用预应力技术
预应力技术的运用有效提高大跨度结构强度，结构大跨度结构张拉性较差问题，突破传统技术应用局限性，使大跨度整体结构稳定性有效提升，继而通过预应力对建筑结构形成有利的支撑。如在北京大学体育馆的建设方面，有效将大跨度弦支穹顶应用于体育馆实际建设，使其整体结构在预应力的作用下更为紧密，一方面解决大跨度结构使用安全性不佳问题，另一方面也在确保实际质量的基础上有效提高建筑物实际空间，保障建筑建设对空间的合理利用。鸟巢体育馆建设与北京大学体育馆建设存在一定的差异，鸟巢主要选用双向张弦梁桁结构建设，为鸟巢主体结构搭建提供有力支撑。
4.大跨度钢结构节点多元化
大跨度钢结构节点多元化应用使仿生建筑建设难度有所下降，通过复制自然元素达到建筑建设功能性的基本目标，从而使建筑使用安全性及舒适度均有所提升。在此过程中对建筑大跨度钢结构的要求也随之提升，不仅要能够成效的承载多种节点压力，同时要提高建筑实际使用效益，使铸钢节点及锻钢节点等不易垂涎质量等多方面问题，确保建筑节点多元化应用能够发挥良好的实际效果。
5.设计难度与构件数量、截面类型成正比
现代建筑设计大跨度钢结构材料运用逐步呈现复杂化发展，钢结构构建数量不断增多，截面类型也不尽相同，使钢结构使用难度有所提升，一旦在某细节方面出现施工误差或相关的质量问题，即可对整体建筑造成严重影响。此时相关技术人员要在钢结构运用方面及时做好弯扭构件研究处理，并提高结构施工精度，保障施工质量，从而在根本上解决设计难度大及构件数量多等突出矛盾问题。
6.构件的加工难度大，其加工精度要求高
通常大型重点工程对建筑使用效益要求较高，此时钢结构设计使用要求便所致提升，加之对大跨度钢结构运用多用于大型重点工程，对建筑使用安全性也具有严格要求，在此情况下任意结构误差均可导致工程质量不合格，从而促使其在后期使用中产生安全性问题，尤其在钢结构焊缝方面，毫米的焊缝误差对钢结构总体运用效益及承压能力均可造成深远影响，对此要根据不同的钢结构等级做好钢结构计算，并将钢结构焊缝数据控制在合理范围内，从而提高建筑整体精度。
7.焊接工作量大，施工技术要求高
焊接在钢结构运用的主要工作项目之一，钢结构拼接位置是易产生质量问题及裂缝问题的主要区域，不仅要求相关技术人员具有良好的焊接经验及水平，同时对多种焊接工艺也需灵活运用，从而有效处理不同结构的钢材焊接问题，提高钢结构焊接精度，将精度误差控制在相对较低阶段，使其能够符合钢结构焊接使用标准，避免因焊接误差及施工技术问题而产生钢结构使用质量问题，最终影响大跨度复杂钢结构的有效运用。
三、大跨度复杂空间钢结构施工中存在的问题
1.注重CAD设计与CAM制造技术
CAD及CAM技术的运用主要目的在于有效的提高建筑钢结构设计合理性，确保建筑钢结构设计符合建筑作业的基本需要，进而不断对相关的基础结构进行改建。CAD技术能够有效的呈现建筑立体模型，并将建筑内部钢结构进行3D模拟，使其可更为直观的将钢结构设计进行呈现，大跨度复杂空间的钢结构设计更为科学，通过三维立体及多维度成像对复杂钢结构运用进行全面化分析，在提高钢结构设计效益的同时，将建筑设计及使用成本。
2.仿真技术
传统建筑钢结构设计棱角分明，主要单体结构支撑进行钢体结构的施工。该类建筑钢结构设计虽能够保障建筑结构稳定性，但在建筑功能性、美观化及现代实用化设计方面，无法有效的发挥钢结构的全面性作用，使其产生一定程度的钢结构资源浪费问题。而仿真技术运用则可有效解决以上问题，提高钢结构强度，保障钢结构使用效果，使钢结构受力面积增加，受力范围也从传统的单一结构体转变为多点支撑，使其符合建筑设计的基本需要。仿真技术运用主要在以下三种建筑中应用效益最佳。首先是吊装结构的大型构建仿真设计，该类建筑通常对建筑基础承载力要求较高，仿真技术能够充分实现对钢结构承压能力的提升，使其在建筑使用中有效发挥承压及支撑作用。其次在钢结构拼接方面，仿真技术运用效果也较为良好，能够有效的解决拼接缝控制不佳问题，保障钢结构拼接不易受到外界环境干扰而出现裂缝及坏损等相关状态，提高钢结构使用年限。最后在钢结构安装方面，仿真技术能够根据施工需要对其进行预变形技术处理，有效控制安装精度，提高钢结构安装稳定性，使钢结构安装位置与工程图纸设计位置保持一致。以上为仿真技术在钢结构处理的主要应用方向，对解决诸多钢结构稳定性、安全性及大跨度钢安装及焊接等相关方面问题具有良好作用。
3.安装方法
大跨度复杂空间钢结构施工安装要根据工程设计要求及建筑使用需要进行。通过与相关技术人员的研究分析选择合理方法进行安装施工作业，要求其不仅具备良好的安全性及可靠性，同时要进一步兼顾实用性及功能性，从而保障大跨度钢结构运用的实际效果。传统钢结构安装技术多适用于常规跨度钢结构安装，在大跨度复杂空间钢结构安装方面效果不佳，同时易产生安全性问题。对此可根据现阶段钢材料安装的基本需求，对网壳结构折叠技术及高空曲线滑移技术等进行深入优化与调整，使其可适用于大跨度复杂空间结构施工。为提高大跨度复杂空间钢结构安装施工可靠性，可将计算机建模技术有效应用于钢结构安装，以便更好的通过理论技术分析来对其安装作业进行有效规划，并对无法适用于大跨度复杂空间钢结构安装的相关技术进行优化整合，以此提高安装作业的安全性及有效性。
四、结语
大跨度复杂钢结构施工技术运用对解决建筑钢结构选用稳定性问题具有良好的帮助作用，使现代大跨度钢结构在建筑方面的使用效益得以提升，同时有效提升大跨度复杂钢结构使用年限，使结构使用安全性及可靠性均可达到较高标准。现代大跨度复杂钢结构运用应及时做好多方面研究分析工作，并制定合理的钢结构施工计划，继而为大跨度复杂刚结构在建筑方面的有效运用奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]王创. 大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨[J]. 房地产导刊, 2015(16).
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[4]阮爱章. 大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2013(11).
论文作者:茶本伟
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/14
标签：钢结构论文; 结构论文; 大跨度论文; 建筑论文; 技术论文; 使其论文; 仿真技术论文; 《防护工程》2017年第20期论文;