大跨度空间钢结构吊装施工技术探究

大跨度空间钢结构吊装施工技术探究

陈水森

中国核工业第二二建设有限公司湖北宜昌443000

摘要：随着我国建筑技术飞速发展，建筑设计理念发生了较大的个性。其中各种造型的建筑设计出现在人们身边，据了解大跨度空间钢结构建筑施工技术备受关注，其发挥出了越来越明显的作用，对其分析具有重大现实意义。鉴于此，文章主要探究了大跨度空间钢结构施工技术的特点，并已某工程为案例。

关键词：大跨度；空间钢结构；施工技术

1大跨度空间钢结构的类型

1.1网架结构

网架结构是由多种钢管构建按照特定空间布局进行连接，对建筑物的屋顶起到良好的支撑效果，并且这种结构形式的支撑力比较强，形式比较美观，较为常用。其中网架结构需要利用焊接的方式进行连接，其施工工期比较长，对施工人员也提出了较高的要求。

1.2网壳结构

网壳结构也被称为网状结构，其构建呈现出网状，利用网壳施工水平压力，并给予建筑物的顶部结构支撑。在1967年郑州大学便采取了这种结构形式，可以为其提供稳定的支撑点，并且具有稳定性，是现阶段最具应用前景的大跨度空间钢结构形式。

2大跨度空间钢结构的基本特点

2.1空间跨度比较大且质量严格

目前，空间钢结构朝着大跨度发展已经成为了当前的关键所在。其中在研究中需要注意到的一点是建筑空间是横向拓展，可为建筑功能的丰富性奠定基础，提供环境支撑。但是需额外注意的一点是结构荷载也会增加，所以怎样保证钢结构建筑质量的安全性成为了关键所在。相关部门出台了大跨度空间钢结构建筑质量审查标准，无论是施工设计流程还是钢材选择均给予了明确的说明，所以在施工过程中需要严格按照相应的标准，保证建筑工程的有效性。

2.2结构形式与功能呈现出多样性

受到设计理念与施工技术等因素的影响，传统模式下钢结构建筑形式和使用功能都比较单一。然而在当前科学技术的不断发展下，大跨度空间钢结构结构的出现不仅改变了传统的缺陷与不足，并且也可以满足人们的多种需求。比如鸟巢作为最具代表性的大跨度空间钢结构，不仅是比赛场地，并且在奥运会结束之后也可发挥出旅游、娱乐的良好作用。

2.3材料强度与厚度比较大

在跨度的不断增加下，其结构材料所受到的力学作用呈现出几何增长的趋势，这对材料力学性能提出了较高的要求。就目前而言，大跨度空间钢结构已经无法满足30m跨度下限的要求，需要朝着更大跨度不断发展，并且为进一步保证结构的稳定性。在材料选择方面要尽可能选择高强度的材料作为主体，并且材料还要具备一定的尺寸厚度，才能实现对建筑物荷载的稳定支撑。

2.4设计难度增大

大跨度空间结构是由构件所组成的，其数量比较庞大，如果某一构建发生偏移，则会对节点连接产生影响，对整个结构产生影响，其钢结构则失稳，引发安全事故。这类结构设计时需要根据实际情况进行反复计算，尤其在近几年计算机技术的不断发展下，可以利用模拟软件进行仿真，提高设计的质量与效率。

3工程概况

本工程是某大空间公共建筑工程的上部钢结构安装工程。该建筑总占地面积约12000m2，总建筑面积约23000m2，建筑层数为3层，主要结构跨度15-30m，最大跨度约43m，上部是空间钢结构桁架的结构体系，建筑整体由三个展示体块杨建中，山东德源生物环保工程有限公司工中存在危险性较大的一部分，其一共有3根，最大钢梁跨径约为40m，位居正中，质量约15t；左右两根跨径约为38m，质量约12t。除此之外的其他钢梁跨径和质量各不一，跨径最小的是最外侧的2根，仅有约23m。

施工分区

该大空间公共建筑整体由三个展示体块共同围合而成，中部构成建筑的三角形中庭，其是整个建筑的最主要公共活动空间。在建筑的北侧有两个对称体块，是常规展示空间；南侧上部还有一个独特展示空间；中庭以北则是观景平台，其顶部高度约为32m。明确施工分区是钢结构吊装施工开展的前提。

4吊装施工技术

4.1钢柱吊装

4.1.1吊点的设置

在设置斜钢柱的吊点时，应当遵循稳定、可靠以及施工简便的原则。通常吊点都是选择钢柱上、下两端焊接带圆孔的耳板，这个圆孔即是吊装孔。还要挂设4根高强度的单绳用于吊运，并通过挂设倒链来合理调整斜柱倾斜的角度，从而保证吊装平衡。另外在钢柱下方要注意垫好枕木，目的是为了防止在钢柱起吊时因地面拖拉而使地面和钢柱受到损伤。

3.1.2吊装方式的选择

一般对于直钢柱多选择一点起吊，并在钢柱接头的内衬板或者顶板上焊接吊耳。吊耳内还需要穿卡环，因为起吊钢丝绳需要系在卡环上才能够保证在起吊后构件保持自然垂直。如果吊耳焊接在内衬板上，那么在后续钢柱对接焊时无须再将之割除，只需要封闭在柱内即可。如果吊耳焊接在顶板上，那么在后续钢柱对接焊时需要将之割除，并打磨光滑、涂刷油漆。

4.2钢梁吊装

4.2.1吊点的设置

为了方便现场安装施工并保证施工安全，应当在工厂内就在上翼缘位置将吊耳焊接好或是进行开吊装孔。通常吊点会设置在与钢梁端头相距钢构件1/4长度处。如果是大构件主梁，则需要通过捆绑法吊装。

4.2.2钢梁安装的要点

钢梁安装应当安装先主梁后次梁的顺序，当完成上一区域后才能够开始下一区域的施工。钢柱必须与相连接的钢梁共同进行安装，这样才能够形成稳定的结构体系。校正时要充分考虑到多种影响因素，包括水平度、标高、轴线以及连接板间隙等，确保所有环节的设计都符合相关规范。钢梁在工厂内加工时就要将吊耳焊接好或是进行开吊装孔，在实际吊装就位时要注意其靠向，就位完毕后先以冲钉对钢梁两端孔进行对位，再将螺栓拧紧。

4.2.3中庭平台梁吊装

中庭钢梁在抬吊时要由两辆车同步提升，并由一人统一进行指挥调度，高空施工人员利用对讲机与下面的指挥人员进行对话沟通。为了保证按期，在起吊前注意将周围人员都撤离。吊起时先吊起500mm，仔细观察构件的倾斜情况和钢丝绳的拉紧情况，确定无问题后再继续缓慢起吊。由于中庭钢梁的长度和质量都很高，且两梁之间距离较小，所以不方便利用吊车起臂，需要采用退吊的方式。吊装时注意要在钢梁的两端拴好溜绳，起吊过程中将溜绳拉紧。当吊钩转至与就位中心线一致时停止转杆并落钩。注意要在柱子复核完成后才能够开始吊装钢梁，且在吊装过程中也要利用仪器随时矫正偏差。双吊车抬有两个吊耳，第一个设置在与钢梁两端相距6m处，第二个设置在于第一个相距6m处。吊耳的材质与钢梁相同，长宽各200mm，厚度δ30。吊装时，先将卡环穿过圆孔，再在卡环上套好钢丝绳，注意检查其是否有裂纹或断丝，保证质量合格。最后在吊装超长构件时，采用吊索四点起吊法，由四名施工人员共同完成。

4.3观景平台吊装

观景平台长约52m，宽约16m，高约7m，总重180t。由于观景平台是主建筑物顶端，所以无法进行整体吊装。在观景平台吊装时，需要先在20m标高层安装一个临时支撑短柱，再安装25m标高层结构钢梁，之后是C型钢架上半部分结构和C型钢架间横纵梁的安装，最后安装28m标高夹层结构。

结语

根据上述，在大空间公共建筑的施工中，钢结构吊装施工是一项关键环节，只有采取科学有效的吊装施工技术，才能够保证空间钢结构桁架的整体质量。在实际吊装施工中，主要分为钢柱吊装、钢梁吊装及观景平台吊装三大部分，在每个部分的施工中，都要掌握施工重点，做好每个步骤的工作。

参考文献：

[1]邢喜旺，张文军，赵明亮，高策，陈星.大跨度空间钢结构吊装施工技术探究[J].中国高新科技，2018（08）：47-50.