大跨度空间钢结构施工技术探析

大跨度空间钢结构施工技术探析

郁吾法

传化物流集团有限公司浙江省杭州市萧山区311215

摘要：随着社会经济的快速发展，科学技术水平的不断进步，建筑领域的施工技术水平有了明显的提升，有力地促进了建筑行业的发展。特别是在大跨度空间钢结构方面，施工技术的革新，使其在大型的工程建筑中被广泛应用。为了能够更加了解大跨度空间钢结构施工技术，本文将进行探究，笔者首先阐述了大跨度空间钢结构的发展现状，然后分析了它的基本特点，最后就大跨度空间钢结构的施工技术进行了探析，希望能够对今后的相关研究提供参考。

关键词：大跨度空间；钢结构；施工技术

0.引言

建筑施工技术的提升带动了建筑行业的快速发展，各种工程建筑的数量越来越多，尤其是在我国城市化进程和基础设施建设进程不断加快的情况下，各种大型工程呈现井喷趋势。在进行工程建设的过程中，为了能够实现创新设计，很多都会利用各种手段达成目标。大跨度空间结构钢结构的应用，能够极大提升建筑物的观赏性和建设水平，还能够节省大量的建筑材料，确保建筑物的质量安全。

1.大跨度空间钢结构的发展现状

随着城市化进程的不断加快，再加上人们需求的不断增加，各类大型建筑的功能也逐渐丰富，最明显的例子当属鸟巢的建造了。鸟巢在施工建设的时候除了要考虑满足各种体育比赛的需要，还应当考虑观众的数量、运动员的休息以及大空间的后勤基地等。近些年，大跨度空间钢结构的建筑物并不少见，绝大部分都应用到了新材料和新设计技术，出现了注入空间网格结构、张力结构等富有特色的现代化大跨度建筑。结合当前发展趋势来看，大跨度空间钢结构的建筑设计在未来将会获得充足的发展空间，具有非常大的发展潜力。

2.大跨度空间钢结构的施工特点

大跨度空间钢结构具有诸多特点，笔者在参考相关文献的基础上，结合自身的实践经验，将大跨度空间钢结构的特点概括为以下几个部分：

第一，结构形式日趋丰富、多样、复杂。在这一特点上，比较具有代表性主要是各式各样的体育场馆、艺术馆、展览馆等，如国内很多现代化的看球馆都使用了大跨度的弦支穹顶结构，如“水立方”给予泡沫理论的多面体空间钢结构，如上海梅赛德斯奔驰管的大跨度弧形钢结构等，都充分表明了大跨度空间钢结构形式的多样化、丰富化和复杂化特点。

第二，空间钢框架结构的跨度大、钢材类型多，强度等级高。为了保证建筑物的质量安全，大跨度空间钢结构在施工建设的时候必须严格要求，无论是钢材材质还是强度等级都必须严格按照有关标准，这一点在各类大型的场馆建设中最为常见。

第三，施工技术难度大，过程困难。大跨度空间钢结构需要很多的节点来支撑，以此满足建筑物结构形式和坚固性，由于涉及到大量节点，而这些节点都需要进行焊接，真正操作起来难度很大，再加上工程建设质量要求严格，各种工程的大小不一，施工的条件不同，这就更加增添了大跨度空间钢结构的施工难度。

第四，此外还有构建数量大，横截面类型多，拼装连接难度大，节点形式多样等特点。

3.大跨度空间钢结构施工技术探析

3.1设计与制造技术的应用

现阶段，计算机技术、信息化技术以及先进数控技术被广泛应用于工程建筑的施工中，极大地促进了工程建筑施工技术水平的提升。在大跨度空间钢结构的施工过程中，不可避免地要应用到各种先进的技术，如信息技术、设计技术、制造技术、管理技术等，需要相互组合，然后应用在大跨度空间钢结构的施工中，以此提高空间钢结构产品的创新能力和管理水平。在各种设计与制造技术中，CAD设计以及CAM制造技术应用的比较广泛，包括整体三维实体建筑，杆件和板材的优化下料，各结构节点的设计等。

3.2安装施工仿真技术

在以往的钢结构建筑施工的时候，人们都将注意力集中在结构使用状态下的受力情况上，而在结构施工阶段的受力上却被忽视。近些年来，随着各种大型的工程建筑不断涌现，结构施工阶段的质量安全问题也逐渐显现。在大跨度空间钢结构建筑施工过程中，结构施工期间的受力情况与工程竣工投入使用时的受力情况完全不同，甚至有些工程建筑的结构最不利的受力阶段正是在施工阶段。所以，大跨度空间钢结构在施工的时候，一定要重视结构施工阶段的受力情况，安装施工仿真技术的出现，能够很好地解决这一问题。安装施工仿真技术主要包含五个方面的内容：(1)大型构件的吊装过程仿真；(2)施工各阶段施工状况的仿真模拟；(3)结构安装的预变形技术，如构建的起拱及预变位等；(4)结构构件的预拼装模拟；(5)卸载过程的模拟。安装施工仿真技术的应用，在通过仿真计算的基础上，借助所得计算结果的分析，使得工作人员能够及时发现施工过程中的薄弱部位，直观实现对结构整个施工过程的控制，从而确保尺寸、形状的正确。

3.3合理选用安装方法

前面笔者提到过，大跨度空间钢结构的施工技术较为复杂，所以在施工的过程中选择合理的施工技术能够最大限度地保证施工的安全。通常而言，建筑工程师在选用安装方的时候，一点要坚持安全、经济、适用的原则，找到三者之间的平衡点，这就要求在当前钢结构建筑水平不断提升的情况下，建筑工程师一定要加强学习和交流，努力创造出各种高技术含量的施工技术，比如整体滑技术，进而使得工程安装最合理、最优化。以整体滑技术为例，具有节省材料、设备使用简单、成本低、施工简便等优势，类似于这种安装方法在实际的施工过程中建筑工程师一定要合理选用，保证安装的质量。

3.4厚板及管结构的全位置焊接技术

大跨度空间钢结构在施工的时候，必须要保证钢材之间的焊接质量，尤其是节点间的焊接质量，如果焊接质量无法得到保证，那么整体钢结构的稳定性将得不到保证，进而威胁到整体钢结构的质量安全，直接决定这整个工程的使用寿命。就当前的现状而言，大跨度空间钢结构在设计的时候，往往会在结构的样式上下功夫，尽可能地体现不同的结构样式，所在施工建设的时候通常都会应用到各种类型和各种尺寸的钢材料，这样一来，焊接工人的焊接工作难度加大。与此同时，大跨度空间钢结构在施工时，会受到很多因素的影响，如外界环境中的天气状况：雨水、湿度、风速、阳光等，内部因素中的焊接工人的水平、工作态度等，这些问题的存在都将对整个钢结构的焊接质量造成严重影响。厚板及管结构的全位置焊接技术应用，能够有效地解决这些存在的问题，焊接工人在施工的过程中一定要确保每个焊头的施焊均匀和木材的充分融合，从而保证各钢材料的焊接质量，确保了整体钢结构的质量。

4.结语

总而言之，在当前城市化进程不断加快的背景下，各种大型建筑如雨后春笋般涌现出来，直接推动了各种类型结构的建筑工程出现。大跨度空间钢结构建筑物具有浓厚的现代化气息，能在视觉上给予人冲击。因此，在进行大跨度空间钢结构施工的时候，工作人员一定要合理选用施工技术应用到大跨度空间钢结构的施工当中，提升建筑工程的美观性，也提建筑工程的施工质量，延长建筑工程的使用寿命。

参考文献

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