大跨度钢结构施工过程的研究与分析.docx

大跨度钢结构施工过程的研究与分析【摘要】为满足经济、文化建设的需要以及人们对建筑的审美需求大跨度钢结构逐渐成为现代建筑设计中的重要组成部分受到工程师们的青睐。许多体育馆、影剧院、俱乐部、候车厅、展览中心等大型公共建筑的顶盖结构都使用了大跨度钢结构。在施工过程中大跨度钢结构涉及许多力学及技术方面的问题引起了建筑工程师们的高度重视本文就大跨钢结构的特点进行了分析并对施工过程中出现的各种问题进行分类探讨。【关键词】大跨度；钢结构；技术问题1大跨度复杂钢结构的几点特性1.1应用了大量的预应力技术预应力作为一种新技术在现代建筑设计中得到了广泛应用主要表现在索穹顶、索膜和整体张拉等新型结构上。在结构承受荷载之前对其施加一个与载荷力相对应的预应力可以提高构件的刚性增加构件的耐久性。1.2对材料质量等级的要求苛刻为满足建筑功能的需求大跨度钢结构的跨度正变得越来越大如国家体育馆"鸟巢"其跨度为296m国家游泳中心"水立方"的跨度也达到了177m这样大的跨度要保证结构的安全性和稳定性必须使用优质高强度的钢材如此才能保证这些宏伟的建筑物安然无恙地耸立起来。1.3构件数量繁多设计和施工难度大此类大跨结构建筑的工程量浩大往往由几万个甚至几十万个构件构成不仅如此构件的种类也是多种多样其切口、截面形状、尺度各不相同使得施工放样过程变得极为困难而且对于某些特殊结构的构件需要先进行复杂的试验和研究后才能投入使用。2大跨度复杂钢结构常用的几种施工方法2.1分条或分块安装法此安装法首先将结构在地面分割成一些条状单元再用起重设备将其吊装至高空位置进行整体拼接该方法避免了大量铺设地面支架的情况而且根据起重设备的负重能力可以自由的调整条状或块状结构单元的大小灵活地设计施工方案。2.2高空散装法高空散装法是比较传统的一种施工方法它是将整体结构划分成若干散件并将散件通过悬挑法或满堂支架法直接在高空拼装成整体。我国南京国际展览中心的屋盖主拱架的制作安装便充分运用了这一方法。2.3高空滑移法这种方法通常可分为单条滑移法和逐条累计滑移法单条滑移法采取逐条滑移再逐条连接的方式即将分割成条状的单元分条滑移到高空指定位置再一条一条的进行拼装最后拼装成整体。逐条累计滑移法采用分段式连接和滑移的方式即从第一条开始滑移到足够拼装第二条单元的距离后将第二条单元与第一条单元进行连接再将两个单元作为一个整体进行滑移当再次滑移到足够的距离后就拼装第三条单元如此循环直到所有的单元都连接完成。3大跨度钢结构施工过程中的一些力学问题高空焊接作业不仅存在一定的危险性而且操作难度高效率低下为了解决这些缺陷可以将空间框架和整榀平面作为吊装单元这样可以将大部分焊接拼装工作在地面或靠近地面的高度完成大大提高工作效率提高施工的安全性但是这种方法也会带来一些问题特别是对于大跨度的桁架结构比如吊点的选择吊装工序中桁架的稳定性问题等。1）选择吊点的原则对于大跨度平面桁架和空间桁架结构的吊装工序选择吊点的分布和数量是一个非常重要的问题例如一个简单的直线型支架要将其吊装到设计的高度并将两端与其他构件进行拼接在选择吊点时即要保证支架起吊后平稳又要尽量减小两端因为自重而产生的相对形变如此才能保证支架准确到位且长度适宜顺利完成两端的拼接工作。2）平面外失稳问题的分析在吊装过程中不仅要保证吊件在平面内稳定还要避免其发生平面外失稳所谓平面内稳定是针对单个构件而言的即构件不失稳强度不受破坏而平面外失稳是指框架整体的稳定性受到破坏发生平面外失稳的原因主要与吊点的位置和数量有关一般而言吊点越多越不易发生失稳。导致片状桁架平面外失稳的因素比较复杂其吊装方案的制定也比较困难需要辅以一定地计算和分析计算时一般采取模拟简化的方式也可以通过ANAYS软件进行模拟分析对吊装方案的可行性进行预判断。4临时支承柱的设置问题几乎所有的大跨钢工程都离不开临时支承柱的使用但是它的使用也给钢结构本身带来了一些负面影响因为支承柱对框架结构所施加的力是暂时性的在设计整体结构的时候是没有考虑在内的会对钢结构中各部分力的分布产生影响有可能破坏整体的平衡性和稳定性也有可能对支承点附近的构件造成破坏。5拆撑过程中的注意事项安装工序完成后需要拆除临时设置的支承柱这个拆除的过程是一个渐进的过程要根据体系内力的相互作用逐渐转移结构受力使结构内力重新分布当拆除所有的支承柱后钢结构各部分的受力状况能够达到设计时的状态。要做到这一点需要注意以下事项：（1）拆撑引起的体系内力变化应该