大跨度钢结构施工技术

　　摘要：大跨度钢结构主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中，近年来，各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展，呈现出跨度、规模越来越大，新材料、新技术应用越来越多，结构形式越来越丰富的特点。相对来说，我国大距度钢结构施工基础较薄弱，本文结合相关工程实例，介绍了目前国际常用的几种大跨度钢结构施工技术，为国内同行施工提供借鉴。
　　关键词：大跨度钢结构，施工技术，滑移施工技术，整体提升施工技术
　　
　　1引言
　　 大跨度钢结构是指跨度等于或大于60m的结构，主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中，近年来，各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展，呈现出跨度、规模越来越大，新材料、新技术应用越来越多，结构形式越来越丰富的特点。相对来说，我国大跨度空间钢结构施工技术基础较为薄弱，但在近年来随着经济的发展和社会需要，我国大跨度空间钢结构施工技术也得到了较大的发展，尤其是2008年奥运场馆的建设，为我国大距度空间钢结构施工技术的发展提供了巨大的机遇，但同时也给我国施工行业带来巨大的挑战。下面，本文结合相关工程实例，就目前国际常用的几种大跨度钢结构施工技术进行一番浅要的探讨，以供国内同行借鉴。
　　2高空散装法
　　 高空散装法是直接在高空设计位置将结构杆件和节点拼成整体的安装方法，有全支架法和悬挑法两种。这种施工方法不需要采用大型起重设备，仅需要一般起重设备和脚手架就即可进行施工，施工、设计均无特殊要求，但这种施工方法需要大量脚手架，现场高空作业多
　　，工期较长，且对于拼装节点的坐标控制有一定难度。为此，需要确定合理的拼接顺序，控制好基准轴套线位置，在脚手架的选材和安装上也要特别注意，保证其荷载能力和拼装精度，以保证安全施工。
　　 北京某大学综合游泳馆工程中篮球馆屋面钢结构即采用了高空散装法，该屋面结构采用螺栓球连接形成正四角锥钢网架，南北跨度47.6m，东西跨度60m，最高标高23.8m，最低标高18.65m，由22个混凝土柱支撑，采用弹性支座，网格尺寸4x4m，采用Q235B钢材制作杆件，最大规格Ø219×10㎜，最小规格Ø60×4㎜，有效的构建出了奇特形似鹰头的造型，自2008年12月8日开工，到1010年10月31日完工，耗时近两年。
　　3高空滑移法
　　 高空滑移法是指将结构事先分割成条状网架单元，通过预铺好的滑移轨道上，采用单条滑移至设计位置再拼接成为整体的网架施工方法，这种施工方法可应用于建筑平面为矩形、梯形或多边形的平面，当跨度较大时，可以通过增设滑轨实行三点或四点牵引的方法解决。高空滑移法具体又可分为单条滑移法和逐条累计滑移法两种。采用高空滑移法进行网架施工时，在安装前必须对管、球成品加工质量进行检验，如果采用高强度螺栓连接需要检查其出厂合格证、扭矩系数、紧固轴套力等。本施工方法也不需要太多大型吊装设备，但需要架设脚手架作为拼装支架。
　　 上海世博会重要场馆之一的世博主题馆即采用了屋架累积滑移施工技术，整个工程地上建筑面积8万平米，地下建筑面积4万平米，东展厅长180m，宽108m，地下采用劲性钢柱，地上采用钢框架结构，2层采用桁架、井格染结构，屋盖则为管桁架结构；西展厅长140m，宽144m，屋盖采用大跨度弦管桁架结构；休息服务区长180m，宽36m，屋盖采用弦管桁架结构。屋盖累积滑移法是在完成框架之后进行的，属于架空作业，施工过程对建筑物的内部施工不会造成影响，因此可以同下部结构工程同时施工平行作业。由于主题馆安装高度高，杆件多，如果采用分件高空散装的方法将会存在大量质量、安全风险，难以保证工期，因此所有桁架均在工厂分段制作、预先拼装，现场设置了4条滑移轨道，并使用轨道附着式液压爬行器，由计算机控制同步滑移，从而实现高空总装、累积滑移，最终既节省了大型起重设备的使用费用，还减少了工程辅助设施的材料使用，保质保量的完成了整个工程，取得了良好的经济效益和社会效益。
　　4整体提升法
　　 整体提升法被国外誉为空间网络结构最先进的安装方法之一，该方法先将结构在地面拼装成为整体后，再采用起重设备，通过吊杆将总拼成整体的结构提升至设计位置。这种施工方法不需要大型起重设备，仅需要采用起重比高的专用用提升设备即可。由于主要工作都在地面进行，包括结构制作、装饰、电气设备安装、结构拼装等都可在地面进行，高空作业量较少，其工作效率和安全性都远高于高空散装法和高空滑移法，是一种极经济的安装方法。但是由于采用整体提升法只能垂直提升，结构上升所经过的地方不能有障碍物，如各种梁板构件等都要断开，而且在地面拼装时是在建筑物室内进行的，因此对室内其它工程有影响，其它工程必须等结构提升完成后才能继续施工。
　　 上海世博会世博中心片架式钢桁架即采用了整体提升法施工，该工程地下1层，地上7层，地上工程采用全钢结构，其主体钢结构采用54m大跨型桁架系统作为整个空间体系的主要承重结构，桁架共有33榀，分布于22根轴套线上，以H型钢作为主要构件，单榀桁架最大高度6.6m，最长54，最重160t。考虑到场地施工条件、现场机械性能、施工成本、施工工况等方面的原因，采用了“就地拼装，整体提升”的技术路线，对整个桁架进行合理分段后整体拼装或分区间整体拼装的办法，利用桁架两端钢结构作为支承安装提升设备，将桁架一次性提升到设计位置。
　　5整体顶升法
　　 整体顶升法是事先在结构各个支点下面安装千斤顶，在地面将结构拼装为整体，利用柱作为滑道，逐步将结构顶升到设计位置的施工方法。整体顶升法同整体提升法有一定相似之处，共别在于提升设备的安装位置不同，整体提升法提升设备位于结构支点上面，而整体顶升法则将设备安装于结构支点下面，两者的受力原理完全相反。整体顶升法进行大跨度钢结构施工，需要PLC液压同步控制技术的支持，目前常用的有直接顶升法和断柱顶升法两种。
　　 深圳某体育中心工程屋盖即采用了液压顶的方式，将屋盖网架在馆内组装成为整体后，整体顶升，整个顶升装置采用顶升胎架、液压顶升装置构成，其中液压顶升装置包括液压千斤顶群、油泵、油管、计算机等组成，利用计算机控制整个顶升系统的同步进行，以实现整个屋盖网架各点的同步顶升。
　　参考文献
　　[1]王建会.大跨度钢结构厂房施工技术[J].山西建筑，2008（31）
　　[2]陈安英.大跨度钢结构胎架整体滑移法施工技术[J].钢结构，2008（09）
　　[3]周观根，方敏勇.大跨度空间钢结构施工技术研究[J].施工技术，2006（12）
　　[4]秦杰，李国立，张然，钱英欣.奥运场馆建设中的大跨度钢结构预应力施工技术[J].建筑技术，2008（03）

《大跨度钢结构施工技术》

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