大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨
张涛
【摘要】当代社会的快速发展给建筑行业带来了新的机遇与挑战，现代化复杂钢结构的工程数量正在逐渐增加。大跨度复杂结构中运用的力学理论和关键性技能广泛受到建筑产业和社会人士的关注。本文说明了该结构的特征，探讨了它的施工措施和施工工程中要关注的技术性问题，以供同行参考。
【关键词】大跨度;钢结构;施工;技术
紧跟社会经济文化发展要求的增大，和大众对建设质量赏识能力的提升，大跨度钢结构因为它的样式有多种多样，形状既好看又经济，而日益受到建筑设计者的欢迎[1]。通常而言，对于现在的大规模、大空间复杂的钢结构，施工装置设计的质量直接影响钢结构形成后的受力情况。所以，设计与具体施工技术工作者应认识该结构的设计情况和构造性能，准确选定构造形成和施工措施，尤其是跟踪和探讨大规模大空间复杂钢结构成型施工期间的具体工况，检测施工期间该结构的安全性和组装结束后该结构的牢固性。
1.大跨度复杂钢结构的施工特点
1.1预应力技术的应用
预应力科技在当代建筑行业的设计和具体施工过程中的运用，已经非常普及。预应力科技在大空间复杂钢结构里的运用主要在索膜、索穹顶和整体伸缩等创新型结构建筑上。在建筑主结构承受负荷前，采取施加和载荷作用力相反的预应力，以提高钢结构的硬度并增加建筑的使用寿命。
1.2材料要求较为严格
随着大规模大空间复杂钢结构建设设计的多样化，跨度规模日益增大。比如，2008年建造的鸟巢中国体育场馆跨度为296米，中国游泳中心水立方的跨度是177米，这样大的建筑规模，为了保证建筑物的安全和稳定，需要凭借高质量的建筑用料来保证建筑的牢固性和安全性。
1.3 构建施工难度大
大规模大空间复杂钢结构，从字面上来说，它是一种大跨度，结构施工中相对复杂，工程量非常大，需要数万甚至数十万个部件才可以保证建筑的竣工。在这些机构的很多部件中，它的形式和构造也是不同的，大小也大不相同。因此，施工放样在施工期间造成的难度是极大的，有关施工过程中运用建筑材料构造也有较强的特别之处。因此，在应用这些建筑材料以前，有必要开展复杂的测试，以保证投入应用的稳定性。
1.4构建安装精度高
大规模大空间复杂钢结构的项目工程一般条件下都是政府重点的项目工程，某种意义上已是国家的象征标志，代表着这个国家的现代化建设的形象。因此在具体建设过程中对项目水平的要求很苛刻，对建筑材料的加工设计要求须保证加工设计的精确度，在投入到建筑主体上开展衔接施工时，对衔接的要求也非常严格，一定要做到一级焊缝指标。
2.大跨度复杂钢结构的施工方法
2.1分块安装法
该安装方式首先把整体结构在地面上分成多个单元，再把各个单元提到主体上开展焊接，这个作业措施降低了铺设在地面需要支柱的个数，并能够按照吊机的承载力度灵活调整形状构造单元的大小，从而实现柔性施工。
2.2高空散装法
该施工方是一种比较保守的方式。它的安装原理是把整个构造分成几块，再通过悬臂法和全框架法开展高空焊接。该方式适合于螺栓球节点以及空心球节点的网格构造。这种构造运用非焊接方式，如南京市国际展览中心的屋顶拱架即是应用该方式开展建设的[2]。
2.3整体安装法
它指的是把整个构造在地面上焊接完成，再用吊装机械设施或者液压顶升设施吊装到设计的标准高度并固定牢固。该方式可以在地面方便开展焊接，能够更好地确保焊接的水平，还可以很好地把控构造大小，因此更适用于焊接球栅与管桁架。
2.4高空滑移法
該方式包括有两个方式，一个是单滑移，另一个是累积滑移。前者的施工原理是一个接一个滑动，再一个接一个连接，也即是说，把分割开来的组成一个接一个地滑动到设计指定的高处，然后将它们一个接一个地组装成一个整体;后一种施工原理是分成段落进行连接和滑动，也即是说，在将第一段落滑动到一定位置后，把它与第二段落焊接，再当作一个整体滑动，并且在达到一定位置后与第三段落焊接，以此类推，一直到完成整个焊接施工任务。滑动法从滑动主体上可以分滑动构造法与滑动脚手支架法两种。
3.大跨度复杂钢结构施工过程的技术问题
3.1整体滑移施工技术
在大规模大空间钢结构施工的工作中，最主要的问题是钢架结构在构成整体以前没有较好的稳定性。为了解决这类问题，我们一般运用滑动施工技能。在滑动施工技能施工过程中，采用牵引设施来进行工作。在实施的具体过程中，将整体结构划成几个较稳定的段落结构，沿着设定位置轨道滑行，从焊接位置滑移到设计安装位置。该种施工方法的优点是，它能有效地解决辐射起吊设施和设备中不能解决的技术问题，减少施工建筑场地对吊装设施的需要。然而仍然有许多缺点存在：桥梁构造表面的硬度要求很高，它需要设置轨道，如果发生牵引困难现象，多方面同步管理的难度增加。
在大规模大空间钢架结构建筑施工过程中，为了预防钢管或者其他建筑钢材的起吊时，必须按照起吊点对桁架的稳定性与强度造成的影响开展异步检测。把系统设定的标准吊点和系统的变化过程中采集样本的标准提高，位移值也得到提高，极差值保证在15毫米以内。千斤顶只可以给钢架结构给出向上的力，在实际应用中只可以给出纵向制约，所以一定严格检验计算结果的合理性。当每个吊点的位移差值发生变化时，钢架结构也会发生改变。所以，对于位移差值的变化能够导致哪种构造改变，一定要开展严格的统计与检测，以确保吊装桁架时不能产生安全故障。
因为有许多提升点，所以会发生许多种位移的现象存在，在预防危险产生的同时，还要必须安全的提升完成。提升点的位移差值会导致位移部件的内力变化，准确计算不一样的位移差值可能会导致什么状况发生，并分析构件内部作用力的稳定性，确保提升期间严格管理提升点与标准点不足15毫米的差异。这样，该结构是稳定安全的。在具体施工开展过程中，只需确保吊点与标准点之间的位移差值在标准许可内，桁架主体就避免产生局部失区平衡的状况。
3.2柔性结构的成型问题及分析
据所知道的，索穹顶构造即是一个典范的空间伸张构造，该结构具体施工生产过程中的重点问题是形成鲜明的施工工艺统计方式。索穹顶构造的重点构件有脊索、环索、斜索、外压钢环梁与中心支撑拉钢环。在建筑桥梁的历史资料中，详细描述了索穹顶构造的构建过程，穹顶结构是采取施加不一样顺序与方法的预应力而逐渐构建起来的。穹顶施工构建的主要工艺流程如下：第一，将中心桁架或者中间张力环吊至标准位置，然后组建暂时支撑框架：再一个接一个地定位和拉动结构的中间部分。其次，固定坡道、脊索与外边缆绳的连接，由外向里逐一拉动缆绳与升降桅杆，第三，把内拉环升高。因为穹顶工艺长期以来是保密的，且世界上有的桥梁建筑历史书也是概述了一些比较简单的过程，伴随国内桥梁建筑科技的发展，国内有的科技人才与桥梁建筑学家在穹顶构造方面获得了很好的科研成果，为穹顶在中国的应用奠定了良好理论根基[3]。
3.3动态结构计算机控制技术
伴随社会科学技术的高速发展，互联网管理工艺逐步引入桥梁建筑产业，利用大量的互联网科技管理来构建一个新的科技领域，提升施工速度与水平是十分重要的。通过对许多负面的因素开展计算分析，能够很好地探究计划的可行性、革新施工设计、确保施工水平，在很大范围内保证计划的安全性与科学性，因此检验不利因素对构造影响幅度是不是合理，并做出科学的管理措施，帮助项目施工保质保量地完成。
3.4滑轮力学问题及分析
在项目施工期间，钢架结构部件在提升过程中通常设置有多个滑道。一方面是调节它的功能，方便于吊装结构，还有利于提升结构与部件的过程中，便于调节它的位置与姿态，并且实现相邻部件与焊接过程中要求的标准。把原有的构成、绳索与滑轮结合起来，组建成新的部件，可符合具体施工期间的运用。在具体施工中，为解决场地分配与内力配置平衡均匀的问题，可在每侧增加一个水平桁架桿，再对该方案开展分析研究。如该部件调节到平衡配置时，再重复该过程，水平连杆的内力值为零时就完成了。为了便于分析研究，把它们统称滑轮力学问题。
3.5施工过程跟踪模拟计算及分析
大规模与超大规模钢架结构集体施工中难度存在很大，为了保证施工的有序开展，在施工过程中一般运用实时跟踪仿真计算，以确保这类钢架构造或者部件可以符合硬度、强度和牢固性的需要。当桥梁具体施工过程中存在大规模钢架构造时，该工程将有很长的施工周期 。因为建筑材料自身的一些特点与外部原因，我们不能够确保构造与构件的内力与位移无论在什么情况下都不会发生改变。对此，只可以运用跟踪服务计算，适时都能够开展保护手段，保证建筑施工的安全完工[4]。
3.6設置临时支承柱技术对结构安全的影响
在大规模钢结构组装过程中，不可避免地需要设立暂时支撑体，在具体操作过程中，因为暂时支撑体的影响，构造的力学性能发生了很大变化，构造的设计应力状态也发生了变化，临时支撑体处与附近的内力可能会增加，因此使结构部件处在组装期间受到损坏。在具体施工过程中，假如有暂时支撑体，会减小拱脚的横向推力与垂直反作用力。然而，在暂时支撑体顶部周围的桁架构件完全不同，暂时支撑体只能经过精确计算后才可以添加。暂时支撑体拆除后，拱脚的横向推力与垂直反作用力将加大。
4.结语
总而言之，本文对大跨度大空间复杂钢结构的施工工艺开展了研究探讨，并由复杂的立体视角对近期的有些大跨度大空间复杂钢结构项目展开了观察，期望这些创新与优化的新科技方法可以为中国桥梁建筑行业添一份力量，让中国桥梁建筑工艺走得更远。
参考文献
[1]何智军. 大跨度钢结构施工新技术分析研究[J]. 甘肃科技， 2018， 34（19）：125-127.
[2]袁海. 基于实例分析大跨度空间钢结构施工技术的应用[J]. 绿色环保建材， 2018， 135（05）：178.
[3]白潇娟. 高墩大跨度连续钢构桥施工控制研究[J]. 四川建材， 2018， 6（21）：79-81..
[4]吴穷， 王乾坤， 任志刚等. 大跨度钢结构施工过程仿真分析[J]. 工业建筑， 2018，（03）：156-158.
【中图分类号】TU391
【文献标识码】B
【文章编号】1671-3362（2019）09-0056-03
