大跨度预应力钢拱架建筑连廊施工技术

大跨度预应力钢拱架建筑连廊施工技术

谷野

云南省城乡建设投资有限公司

摘要  近年来，建筑领域的发展速度明显增快，人们开始陆续接触到一些外形美观、形式新颖的高层大跨度钢结构和复杂结构。大跨度结构的施工方法因结构差异而异，每种施工方法都有自己独特的技术特征。因此，相关施工单位应根据结构特点选择相应的技术方案。本文将着重探索大跨度钢结构连廊施工技术，并确定其在现代建筑中的技术应用模式。

关键词  大跨度预应力；钢拱架建筑连廊；施工技术

引言

大跨度钢结构具有显著的技术优势，不仅可以有效利用空间，提供更多的下部空间，而且能够优化环境，满足通风采光要求。然而，与其他结构相比，大跨度钢结构的受力状态存在一定差异。除了需要进行变形强度验算外，有必要进行抗倾覆相关工作的验算。大跨度悬空结构已成为许多大型建筑的主要发展方向，研究重点围绕大跨度结构空间技术展开，并代表了国家建筑发展水平。

一、大跨度钢结构连廊施工的过程

1、施工方案选定

对于大跨度空间钢结构而言，对于不同的钢结构体系，必须选择适当的施工策略。这些策略包括高空原位安装、整体吊装、整体提升以及滑移法等不同方式。各种先进技术的运用极大地提高了钢结构在施工装配方面的生产效率，从而使得空间钢结构在施工过程中的受力状态更加复杂，杆件的内力和位移也各不相同，这直接关系到工程的安全性和进度。此外，考虑到大型钢结构可能具有较长的伸展长度，因此在将钢材作为主要材料进行结构设计时，还需要考虑到悬挑式设计的要求，并提出相应的施工方法。

2、施工过程的关键技术要点需予以注意

目前大跨度钢结构连廊施工环节需注意的关键问题是荷载过大造成的局部杆件破坏与失稳，特别是使用吊装法时更易产生此类问题。例如，在结构设置临时支撑后，支撑点附近的杆件内力会重新分布，可能导致个别杆件内力过大而引起结构损坏。因此，在拆除过程中，也需确保各构件单元的内力在承受范围内。

需注意的是，安装大跨度钢结构是一个持续的过程，不论采用何种施工方法，都应考虑可能发生的意外情况。因此，可以使用信息化软件来计算施工过程中的关键节点，并及时采取相应措施。例如，在施工过程中，一旦构件发生位移，就会对后续改进的正常施工产生影响。因此，在确保杆件不受破坏的前提下，应严格控制杆件的位移量，以确保施工安全稳定地进行。由于大跨度连廊悬空跨度可以达到几十米，并且随着空中连廊位置的高度增加，限制条件变得更加明显，因此施工单位需要采取适当的技术控制措施。

二、大跨度钢结构连廊施工技术选择

1、整体提升法

进行整体提升法之前，必须对整个结构进行综合分析，这是大跨度空间结构施工中最关键的技术要点。这包括对施工过程进行分析计算，并采取后续辅助措施。以大跨度钢结构连廊为例，由于整个空间结构属于柔性结构，不同的施工工艺会直接影响到结构的位移和内力状况。为了确保安装后的位移在允许范围内，整个施工过程中的整体提升法环节需要精确定位每个构件的安装位置和拉索的连接位置，使结构变形后的位移与设计要求保持一致。

整体提升法是指在地面上将结构元件提前进行拼装，然后使用起吊设备将其整体提升至预定位置。这种方法可以利用小型提升设备来完成对大型构件的提升需求，从而显著缩短工期。此外，提升设备可以将高空作业项目，如防水层、电气设备和屋面等，转移到更适合施工的平面高度上进行，充分发挥结构柱支撑和支架的作用，使得整个施工过程变得快捷和便利。

在某些罕见情况下，还会采用全面提升技术，该方法同样是将构件在地面上提前装配，但通过使用千斤顶将构件提升至预定位置。与整体提升法不同的是，整体顶升法中选择的千斤顶设备位于顶层结构底部，而整体提升法中选择的设备位于提升结构的上部。然而，在施工过程中，整体顶升法需要依赖结构柱进行支撑，因此必须确保柱子的稳定性。

在选择吊点时，应参考结构的受力特点以提高结构的稳定性。应保持吊点的对称性，以此来保持结构体系的均匀受力。在检查每个杆件的挠度和应力比后，确保这些参数在可接受范围内。

2、高空原位散装法

在现代建筑和桥梁的施工中，拉索结构变得越来越流行。这种结构的自重较轻，使用的材料更加节省。无论是选择索结构还是斜拉索结构，都具有明显的技术优势。然而，在施工之前，需要提前计算钢绞线的拉力，了解其延伸率和断裂阈值。目前大跨度钢结构连廊施工中，拉锁通常采用多根钢丝组合而成。为确保工程安全，在材料运抵现场前，通常会先在固定的工厂进行加工处理。在拉索两端完成连接后，才开始进行张拉作业。

除了悬挑安装以外，在某些情况下还可以选择全支架法，各个结构单元可以直接在设计区域内完成拼装，对于起重设备的要求也相对较低。然而，不论采用哪种方法，整个载体的强度和刚度都必须符合施工要求。例如，必须对施工过程中产生的沉降量进行适当的调整，以确保在拼装阶段结构误差保持在合理范围内。

在目前的连廊施工阶段，上部主体桁架可以采用高空原位散装方法，这不仅可以确保施工进度，还能提高施工速度。

3、高空滑移法

利用高空滑动技术，可事先将已分段的构件放置在专用滑轨上并将其移至相应的安装位置进行拼接。根据滑动方式的不同，该方法可分为单条滑动法和逐条滑动法两种。在单条滑移法中，每一根杆件都会在设计位置之后进行滑移，然后再拼接滑移下一根杆件。而在逐条滑移法中，首先将第一条条状单元滑移一定长度，以确保能够与第二条单元连接。当第二条单元连接完毕后，再同时向前滑移并拼接第三条单元，以此类推，直至所有单元都能够连接完毕。

就高空滑移法的应用要求来说，它主要有一个重要的技术优势就是可以避免与公众和其他施工活动间出现冲突，同时还能同时展开施工，从而加快整个工程的进度。这对于大型建筑项目，如医院、体育馆、学校等设施的安装工作来说，尤为突出其时间效益。但是，对于一些高度特别高或是跨度特别大的工程，使用该方法可能会有一些限制。

4、监测工作

施工监测的目的是确保施工过程技术达标，常规监测包括位移监测和应变监测。据整理结果，可通过图表或统计分析定性定量评估数据，判断工程方案并及时采取技术措施，避免累积误差，为工程精度控制提供纠偏依据。

5、做好对施工过程的数值模拟分析

第一，提高施工过程数值。通过使用有限元软件进行数值模拟分析，我们采用梁单元对立杆和顶部钢梁进行了模拟。然后，结合单元模拟的分析方法，改善了架低端铰接边的条件。在这样的分析处理方法下，改进荷载分析策略符合要求，同时，要确保针对性建设进行处理，保持稳定建设方式，结合位移计算结果，进行形变分析。在后续的数值处理中，作为承载力极限提升的关键值，需要进行针对性分析，以满足整体稳定性的要求。此外，在提升稳定性的基础上，还需要结合相关建设需求，进行合理分析。

第二，结构形变分析。使用有限元软件进行建筑结构分析，以及结合钢结构连廊的两侧位置，进行相应的中间数值模拟分析。同时，结合一次成型的钢结构连廊的结构设计方式，进行合理化的对比和分析。只有这样才能确保后续建设符合相关计算要求。在有限元计算中，通过结合杆件自重，并对关键施工步骤进行分析，能够满足一次性结构的分析数值标准，并能在后续的钢结构连廊处理中使用。使用此软件进行针对性评估，也符合大跨度钢结构连廊施工标准，能及时发现潜在的数值问题，并进行项目建设的有针对性改进，从而提升整体建设水平，避免出现建设问题。

结语

大跨度钢结构连廊是一种复杂的建筑形式，其变形性能和力学性能需求高，因此涉及施工方案分析对工程质量具有直接影响。为了缩短工期并保证工程安全和经济性，相关施工单位可以考虑应用现代工程的新技术，满足建筑功能和美观需求，同时解决用地紧张和交通拥挤的问题，产生社会效益。

参考文献

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