基于大跨度空间钢结构的房屋施工技术分析

甘朝燕 蓝善剑

摘要：随着现代建筑业的飞速发展，大跨度空间钢结构在房屋施工中有着广泛的应用，本文先介绍大跨度空间钢结构的特点，对其在房屋施工中应注意的技术问题进行分析。

关键词：大跨度空间钢结构房屋施工技术

中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：

一 前言

近30年来，各种类型的大跨度空间钢结构在美国、日本、欧洲、澳大利亚等发达国家和地区发展很快，其跨度和规模越来越大，新材料和新技术的应用越来越广泛，结构形式越来越丰富。许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性或标志性的人文景观。我国大跨度空间结构原来的基础比较薄弱，但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要，近来年也取得了迅猛的发展。特别是2008年奥运场馆建设为我国大跨度空间钢结构的发展提供了巨大机遇，给中国建筑结构技术提供了一个展现机会，涌现了大量的结构新颖、技术先进的建筑，同时也给施工单位带来了巨大的机遇和挑战。

二 大跨度空间钢结构的特点

从目前来看，我国采用大跨度空间钢结构的的基础还比较薄弱，但发展速度迅猛，采用这种技术的建筑也越来越多，充分体现了我国经济社会快速发展。总的来说．大跨度钢结构的特点有以下几点：

1结构形式日益多样化和复杂化

在大跨度空间钢结构发展的初期，其结构相对还比较简单，但随着经济社会发展的需要，到目前为止，大跨度空间钢结构己经变得越来越复杂，新的组合和形式不断地涌现，这也使得大跨度空间钢结构处于不断地发展之中，为其内涵注入了新的活力。如鸟巢体育馆采用的是较复杂的扭曲空间析架结构，这就是有力的证明之一。

2节点形式复杂多样

节点形式变得更加复杂也是现代大跨度空间钢结构的另外一个特点。节点的形式不仅包括铸钢节点，还包括球铰节点和锻钢节点等各种其它形式的节点。

3钢材等级高、钢板厚度厚、结构跨度大

现代大型建筑的特点是规模和跨度越来越大，从以前的几十米跨度已经上升到如今的上百米甚至几百米的跨度，发展速度显而易见。除此之外，采用钢材的等级也在随之不断增加，而且钢板的厚度变得更厚，根据相关数据统计，某些建筑采用的钢板的厚度超过了120mm，而且使用钢板的厚度还在不断增加中。

4构件加工难度大，加工精度要求高

对精度要求较高的工程一般来说是国家级或者城市标志性建筑等重大工程，这类工程不仅对构件要求的精度较高，它对于焊接的技术的要求也十分严格，这也使得大跨度空间结构的施工要对质量进行严格控制。

5现代预应力技术的大量应用

预应力可以提高构件本身的刚度，使其变得更加持久耐用，如北京工业大学体育馆是我国奥运会的羽毛球馆，它所采用的是比较大的弦支弯顶结构，这一结构使用了预应力技术。

6现场焊接工作量大，施工技术难度向

现代建筑工程采用大跨度空间钢结构的构件数量不断增加，对于精度的要求也越来越高，因此它另一方面也使得焊接工作的工作量大大增加，而且施工难度也更大，必须采用先进的管理和技术也能保证施工质量。

7构件数量和截面类型多，深化设计难度大

现代房屋构件的数量越来越多，从最初的几百个上千到如今的几万个，而且并非所有构件的横截面积都一致，它们在尺寸和长度上不尽相同，这也给房屋的施工带来了诸多不便，如构件的放样等等。

三 大跨度空间结构房屋施工时应注意的技术问题

大型空间钢结构建造过程中施工技术是至关重要的，合理的施工方案和科学的施工过程分析才能保证结构的安全、经济。目前一些大型空间钢结构的施工，已突破传统意义上的施工方法，向对学科、综合化、高科技领域迈进，给传统施工技术带来了前所未有的难度和挑战。因此需要广大的科研、设计、施工单位共同研究、开发、创造出行的更加科学的施工技术，来满足不断发展的需求。在研究、开发、创造科学的施工技术时，应着重考虑以下几方面的问题。

1 安装施工仿真技术

仿真可以将施工过程进行模拟，然后了解施工过程中的要点，如构件的受力情况等，尤其是施工中的安全问题，这也是近些年大跨度空间钢结构施工的关键问题，在仿真中需要考虑好施工各个环节中的安全因素，确保施工过程顺利进行。在安装施工中采用仿真技术主要对以下五个方面进行仿真：第一个是大型构件的吊装过程进行仿真；第二个是是施工各个环节具体工况的仿真；第三个是构件的预变形的仿真；第四个是对构件的拼装过程的仿真；第五个是对施工完成后需要拆卸的部件的拆卸仿真。在仿真后，仔细分析仿真过程中的一些问题以及施工过程不太确定的环节，最终保证施工的正确性和安全性。

2 施工监测分系统

要对施工过程中影响目标实现的一些因素进行监测，这里使用的是施工监测分系统。使用该系统可以将施工过程中的相关参数如结构设计及状态参数，误差参数等进行监测，以观察工程是否在合合理的范围以内。因此，施工监测是工程施工控制的基础，是确保结构在施工过程中安全并符合设计要求的重要手段。施工监测主要通过仪器仪表在现场测量材料容重、弹性模量，构件几何尺寸，环境温度，以及每一施工阶段的位移、变形和应力等。施工监测主要包括以下两个方面:变形监测和应力监测。变形监测一般采用全站仪、测距仪、水准仪、光电图像式挠度仪等对钢结构各个关键节点的监测。与此同时，对于温度的监测要在构件或者结构的温度趋于稳定后进行，否则可能使结果产生太大的误差。应力监测主要采用的是电阻传感器、钢弦式传感器等。电阻传感器只能用于短暂的荷载增量下的应力测试，并且使用不便、耐久性差。值得注意的是对于现场情况复杂并且持续时间长的监测，电阴传感器则不再适用，钢弦式传感器则比较适宜。

3 CAD设计与CAM制造技术问题

CAD设计与CAM制造技术可以有效地辅助大跨度空间钢结构的施工，它结合计算机相关技术进行三维实体建模，模拟施工过程中的各个环节，从而使得整个施工过程更加具有可控性。除此之外，它还可以提高施工的工作效率，减少施工过程中的误差，从而严格控制好房屋施工的质量，因此CAD设计和CAM制造技术对于大跨度空间钢结构来说是非常有用的。

4 安装方法的合理选用

对于构件的安装可以选用很多的方法，这些方法可能有些适用，也有可能只有某个方法比较适用，因此在施工过程中首先要对施工对象进行合理的评估，然后选取适当的方法。相对来说比较常用的施工方法有:高空滑移法、高空散装法、整体提升法、分条或分块安装法、整体顶升法、整体吊装法等，对于相对比较复杂的施工来说可以采用两种或者几种方法相结合进行施工，在必须的时候也可以进行一些创新，如采用滑架法施工技术、高空曲线滑移技术、网壳结构折叠展开式整体提升技术以及其它相关技术，从而使整个施工过程更加顺利。

四 结束语

随着大跨度空间结构的飞速发展，其施工难度将越来越大，技术要求也越来越高。施工技术作为一门学科，需要广大科技工作者投入大量的精力进行研究、开发和创新，需要在实践中进行不断地探索，并及时地总结相关经验，这样地能使得在其它使用大跨度空间钢结构的工程中施工时有经验可循，对于房屋施工中的关键问题要结合工程的实际情况采用相应的措施，这样才能保证房屋施工能够顺利进行.本文对大跨度空间钢结构施工技术的应用进行了一些研究，希望可以为以后的工程项目提供一些参考价值。

参考文献：

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