關(guān)于現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究

蒙 剛

(福清市永盛鋼構(gòu)工程安裝有限公司,福建 福清 350300)

現(xiàn)階段,現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的建筑指的是橫向跨度大于30m的特殊結(jié)構(gòu)形式的建筑。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)指的是在大跨度空間的鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行施工的技術(shù),具有很強(qiáng)的專業(yè)性。為了促進(jìn)現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用,有必要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行分析和探討。

1 現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的類型分析

1.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析

在現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是在建筑施工過(guò)程中被應(yīng)用最頻繁的一種大跨度空間結(jié)構(gòu)。指的是根據(jù)特殊的空間布局將諸多建筑構(gòu)件連接起來(lái)而形成的一種空間架構(gòu),網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以對(duì)屋頂起到支撐的作用,并且性能十分優(yōu)越,而其網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下部則形成了懸空空間。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)有三點(diǎn),第一,支撐力超強(qiáng),第二穩(wěn)定性能強(qiáng),第三外形漂亮。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的缺陷有三點(diǎn),第一,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的施工難度大,第二,施工效率低,第三,施工成本高。在某種程度上,這些缺陷影響了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用。

1.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析

在現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)就是所謂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件以網(wǎng)狀分布的形式呈現(xiàn)出來(lái)而命名。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是,可以對(duì)其添加水平壓力以及拉力,從而使建筑物的頂部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有以下四點(diǎn)。第一支撐力相對(duì)穩(wěn)定、第二施工方便、第三自重低,第四具有可靠性。所以該結(jié)構(gòu)具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.3 懸索結(jié)構(gòu)分析

在現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中,懸索結(jié)構(gòu)也是應(yīng)用非常普遍的一種結(jié)構(gòu)形式,主要是通過(guò)柔性繩索的拉力來(lái)達(dá)到結(jié)構(gòu)承重。所以柔性繩索的材質(zhì)越好,性能越好,結(jié)構(gòu)的承重性能越好。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,各種新型的柔性材料也不斷地涌現(xiàn),導(dǎo)致繩索的力學(xué)性能大幅度提升,進(jìn)而也使得懸索結(jié)構(gòu)的承重性能較之以前上升了一個(gè)等級(jí),變成建筑行業(yè)中應(yīng)用最重要的一種結(jié)構(gòu)形式。懸索結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)具有四點(diǎn)。第一自重輕,第二施工便利,第三跨度大,第四節(jié)省材料。所以懸索結(jié)構(gòu)也會(huì)在未來(lái)建筑行業(yè)中廣泛的應(yīng)用,目前已經(jīng)在橋梁工程以及水利工程中應(yīng)用的比較多。

2 現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

2.1 施工材料特點(diǎn)

施工材料的質(zhì)量決定著建筑工程的施工質(zhì)量?，F(xiàn)階段,大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的橫向跨度已經(jīng)不滿足于30m,已經(jīng)朝著更大跨度的趨勢(shì)發(fā)展。在這種情況下,施工材料的可靠性以及穩(wěn)定性直接決定著結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)作用,決定著建筑結(jié)構(gòu)的載荷穩(wěn)定性。所以就需要認(rèn)真選擇強(qiáng)度較高、尺寸夠厚的施工材料來(lái)加強(qiáng)建筑物的載荷穩(wěn)定性。

2.2 空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)階段,大跨度空間結(jié)構(gòu)的空間造型已經(jīng)朝著多樣化趨勢(shì)發(fā)展,基本的空間造型只能滿足人們?nèi)藗儗?duì)于場(chǎng)內(nèi)空間的需求,卻無(wú)法滿足人們更高的審美要求。所以相關(guān)人員通過(guò)參考仿生學(xué)的設(shè)計(jì)靈感創(chuàng)造出了很多新型的大跨度空間鋼結(jié)構(gòu),不僅造型美觀,而且結(jié)構(gòu)合理,極大的滿足了人們對(duì)于建筑的需求。

2.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)大量的桿件連接而成,存在大量的節(jié)點(diǎn)。一旦桿件的空間位置出現(xiàn)偏差,或者某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接不牢靠,將會(huì)影響整個(gè)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,引發(fā)極大的危害性。所以現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的計(jì)算,并嚴(yán)格審核計(jì)算結(jié)果,驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的科學(xué)合理性。近幾年來(lái),科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)于提升現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率以及設(shè)計(jì)質(zhì)量具有十分重要的意義,設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)模擬軟件來(lái)反復(fù)驗(yàn)證大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可靠性,提升了現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性[1]。

2.4 構(gòu)件的安裝特點(diǎn)

與普通的建筑結(jié)構(gòu)對(duì)比,現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的中間區(qū)域的力學(xué)支撐相對(duì)薄弱,必須要通過(guò)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式有效傳遞力學(xué)。在傳遞力學(xué)的時(shí)候,必須要確保建筑各個(gè)構(gòu)件的位置正確,連接精準(zhǔn)而牢靠。如果構(gòu)件的位置或者連接出現(xiàn)問(wèn)題,力學(xué)傳遞不順暢,那么整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)將會(huì)失去平衡,降低建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以在安裝構(gòu)件的時(shí)候務(wù)必要具備較高的精準(zhǔn)度,確保構(gòu)件空間的位置合理,構(gòu)件連接的牢固性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,保證建筑的承載性能。

3 現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究

3.1 高空原位單元安裝法分析

高空原位單元安裝法需要在設(shè)定的位置布置構(gòu)件,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行靈活的安裝,既可以借助其他建筑設(shè)施的支撐下搭建高空操作平臺(tái),又可以合理劃分空間鋼結(jié)構(gòu),實(shí)施吊裝操作。如果選擇吊裝操作,如果建筑結(jié)構(gòu)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或者網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),務(wù)必要確保建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。最大限度的避免鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性變形,影響建筑施工質(zhì)量。另外,要注意提前預(yù)定鋼結(jié)構(gòu)拼接的焊接順序,加快拼接效率,保證建筑施工的經(jīng)濟(jì)性。具體的安裝步驟是,第一,搭建穩(wěn)定的高空作業(yè)平臺(tái),先達(dá)到安裝的空間要求；第二,固定構(gòu)件,在此過(guò)程中一定要注意對(duì)安裝結(jié)構(gòu)造成破壞；第三,采取多點(diǎn)施工法,盡可能的提升焊接速度,確保結(jié)構(gòu)支撐的穩(wěn)定性。

3.2 滑移施工法分析

滑移施工法主要以大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的分調(diào)結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ),利用滑軌進(jìn)行滑移至預(yù)定位置,然后完整鋼結(jié)構(gòu)的拼接。所以滑移施工法需要在特定的條件下才能實(shí)施。第一結(jié)構(gòu)類型規(guī)范、整齊；第二支撐軸線滿足相關(guān)要求；第三主桁架結(jié)構(gòu)一致。并且在使用滑移施工法之前,要先檢查被滑物體、滑移軌、滑靴等的準(zhǔn)備情況?；剖┕しㄖ饕腥齻€(gè)階段。第一階段是卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引滑移,第二階段是壓千斤頂鋼絞線束牽引滑移,第三階段是液壓頂推千斤頂夾軌頂推滑移。在實(shí)際的施工過(guò)程中,要結(jié)合建筑工程的特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)選擇適合的滑移方法?；剖┕しㄖ饕獞?yīng)用于機(jī)場(chǎng)、博物館等現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的建筑施工過(guò)程中。并且在施工成本以及施工復(fù)雜程度上具有極大的優(yōu)勢(shì)。

3.3 整體提升施工法分析

整體提升安施工法的施工步驟是,第一先將目標(biāo)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)劃分為若干單元；第二,借助提升設(shè)備將第一個(gè)單元提升到一定高度,然后與第二個(gè)單元連接,連接好之后再將兩個(gè)單元一起,利用提升設(shè)備提升到一定高度,與第三個(gè)單元進(jìn)行連接,就這樣循環(huán)操作,直到達(dá)到設(shè)計(jì)的高度后,再與整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼裝。整體提升施工法的施工具有以下優(yōu)點(diǎn)。第一,提升設(shè)備無(wú)需太大,主要應(yīng)用于小網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的施工中,施工成本低。第二,因?yàn)樵谔嵘^(guò)程中,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力就集中在幾個(gè)提升點(diǎn)上,這幾個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力相對(duì)集中,所以一定要提前對(duì)這些提升點(diǎn)進(jìn)行分析,以便達(dá)到應(yīng)力要求,提升施工結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。第三,需要提前在地面完成拼接,最大限度的提升施工人員的安全性。第四,整體提升施工法只能垂直提升,無(wú)法進(jìn)行水平移動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng),靈活性較差[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)具有十分重要的作用和意義。但是還需要不斷的結(jié)合建筑工程的特點(diǎn),根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,不斷地優(yōu)化現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。