【摘 要】現(xiàn)代大型和大跨度復雜鋼結構，施工及安裝方案對結構成形后的受力狀態(tài)有直接的影響。本文通過回顧和總結大跨空間鋼結構常見的施工技術與其應用現(xiàn)狀，為確保大跨度結構施工質量的安全可靠提供理論支持。
【關鍵詞】大跨空間結構；施工技術；鋼桁架；網(wǎng)架
隨著2008年奧運會和2010年上海世博會大量工程的實施，我國的大跨空間鋼結構興起了一波發(fā)展的熱潮。在這樣一種大背景下，有必要對大跨空間鋼結構施工技術及建造全過程進行研究，使大跨空間鋼結構的施工建造過程建立在科學、定量分析基礎上，確保施工過程的安全可靠、經(jīng)濟合理。
一、國內外大跨空間鋼結構的應用與發(fā)展
各種類型的大跨空間鋼結構在美、日、歐等發(fā)達國家發(fā)展較快。結構形式豐富多彩，采用許多新材料和新技術，發(fā)展了許多新的空間結構形式。例如1961年美國建成的匹茲堡會堂，是第一座開合結構，直徑達127m；1983年建成的加拿大卡可里加體育館采用雙曲拋物面索網(wǎng)屋蓋，其圓形平面直徑135m，外形極為美觀，迄今仍是世界上最大的索網(wǎng)結構； 1993年日本建成直徑達222m的福岡體育館；英國倫敦于1999年建成的千喜穹頂，跨度達300m。這些宏偉而富有特色的大跨度空間鋼結構已成為當?shù)氐南笳餍詷酥竞椭娜宋木坝^。
我國大跨空間結構的基礎比較原來比較薄弱，但隨著國家經(jīng)濟實力的增強和社會發(fā)展的需要，大跨工業(yè)廠房、候機大廳、會展中心、劇院、體育場館等大型工業(yè)、公共建筑不斷涌現(xiàn)，空間鋼結構得到了前所未有的飛速發(fā)展，并且獲得了廣泛的應用。特別是近十余年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的不斷進步，形態(tài)各異的大跨度空間鋼結構在體育場館、會展中心、影劇院、大型商場、機場車站等建筑中得到廣泛的應用。建筑外觀的美學因素和使用功能都對結構提出了大空間的要求，大跨度空間鋼結構相應進入了一個蓬勃發(fā)展的時期。
二、大跨空間結構特點和施工技術研究
�。ㄒ唬┛臻g結構的特點
空間結構是一種具有三維空間形體，且在荷載作用下具有三維受力特性的結構，還可以通過合理的曲線形體來有效地抵抗外荷載的影響，具有受力合理、自重輕、造價低以及結構形式多樣的特點。近幾十年來，各種新型的空間鋼結構不斷涌現(xiàn)，如網(wǎng)架結構、網(wǎng)殼結構、懸索結構、膜結構、張拉整體結構等，而它們的組合雜交結構更是花樣翻新，如索承網(wǎng)殼、張弦梁等。習慣上，通常將空間結構按形式分為薄殼結構、網(wǎng)架結構、網(wǎng)殼結構、懸索結構和膜結構五大類。
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1、高空滑移法
高空滑移法是指分條的網(wǎng)架單元在事先設置的滑軌上單條滑移到設計位置拼接成整體的安裝方法。此條狀單元可以在地面拼成后用起重機吊至支架上，在設備能力不足或其他因素，也可用小拼單元甚至散件在高空拼裝平臺上拼成條狀單元。高空支架一般設在建筑物的一端，滑移時網(wǎng)架的條狀單元山一端滑向另一端。高空滑移法按滑移方式可分為：單條滑移法和逐條積累滑移法。
2、高空散裝法
將結構的全部桿件和節(jié)點（或小拼單元）直接在高空設計位置總拼成整體的安裝方法稱為高空散裝法。高空散裝法分為全支架法（即滿堂腳手架）和懸挑法兩種。全支架法多用于散件拼裝，而懸挑法則多用于小拼單元在高空總拼。這種施工方法從技術上講是所有方法中最原始、最簡單的施工方法，工效低下但對結構的安全性較高。高空散裝法適用于非焊接連接（螺栓球節(jié)點）的各種類型網(wǎng)架屋蓋，不需大型起重設備高空散裝法適用于非焊接連接的各種類型的網(wǎng)架、網(wǎng)殼或桁架，拼裝的關鍵技術問題之一是各節(jié)點的坐標控制。
3、分條分塊安裝法
分條或分塊安裝法，就是指網(wǎng)架分成條狀或塊狀單元，分別由起重機吊裝至高空設計位置就位擱置，然后再拼裝成整體的安裝方法。首先是大部分焊接、拼裝工作量在地面進行，有利于提高工程質量，并可省去大部分拼裝支架。其次是由于分條（塊）單元的重量與現(xiàn)場現(xiàn)有起重設備相適應，可利用現(xiàn)有起重設備吊裝網(wǎng)架，有利于降低成本。此法易于在中小型網(wǎng)架中推廣，但仍有一定的高空作業(yè)量。
4、整體提升法
整體提升法是指在結構柱上安裝提升設備提升網(wǎng)架，或在提升網(wǎng)架的同時進行柱子的施工方法。整體提升法可分為單獨提升法、升梁抬網(wǎng)升網(wǎng)提模法和滑模升網(wǎng)法，這些都屬于利用小型設備安裝大型網(wǎng)架結構的新方法。
5、整體頂升法
整體頂升法是利用柱作為滑道，將千斤頂安裝在結構各支點的下面，逐步地把結構頂升到設計位置的施工方法。整體頂升法與整體提升法類似，區(qū)別在于提升設備的位置不同，前者位于結構支點的下面，后者則位于上面，兩者的作用原理相反。采用提升法時，只要提升設備安裝垂直，網(wǎng)架基本能保證較垂直的上升。頂升法頂升過程中如無導向措施，則極易發(fā)生偏轉。兩者共同的特點則為安裝過程中網(wǎng)架只能垂直地上升，不能或不允許平移或轉動。
6、整體吊裝法
整體吊裝法是指將結構在地面總拼成整體，用起重設備將其吊裝至設計標高并固定的方法。用整體吊裝法安裝空間鍋結構時，可以就地與柱錯位總拼或在場外總拼，此法一般適用于焊接連接網(wǎng)架，因此地面總拼易于保證焊接質量和幾何尺寸的準確性。其缺點是需要大型的起重設備，且對停機點的地耐一力要求較高，同時會影響土建的施工作業(yè)。對于中、小跨度，特別是矢高較小的網(wǎng)殼，采用整體吊裝法比較合宜。
7、移動支架安裝法
移動支架安裝法無固定的支撐腳手架。網(wǎng)架結構在可移動的支撐架上進行安裝，對于已安裝好的結構部分有必要設置若于固定的臨時支撐以分散內力和控制變位，在結構安裝完畢再撤去這些臨時支撐。移動支撐架的穩(wěn)定性比固定支架差，支撐腳手架的使用量少，節(jié)約了勞動力，加快了施工進度；施工不需要大型起重機，施工方法簡單，施工費用較低。一般用于支承點平行的結構，如柱面網(wǎng)殼等。移動支撐架面積大小應根據(jù)工程的實際情況而定。
8、空間結構的新型施工方法
空間結構的新型施工方法有：①懸臂安裝法：這種方法施工工藝簡單，但高空操作危險性加大， 而且由于是由內向外施工，可能有較大的安裝次應力產生，適用于節(jié)點形式為螺栓球節(jié)點的網(wǎng)殼結構。②逆作法：這種方法施工順序與懸臂安裝法相反，需要起重量大的吊裝機具，對施工前的準備工作要求高，可用于曲面形式的網(wǎng)格結構。③柱面網(wǎng)殼結構“折疊展開式”整體提升技術。
參考文獻
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