钢结构在大跨度建筑中的应用与设计

钢结构在大跨度建筑中的应用与设计

邵维

中国能源建设集团天津电力设计院有限公司  天津  300000

摘要：大跨度建筑的形成和发展很好地满足了人们对建筑大空间的使用需求，成为现代社会建筑的重要组成部分。大跨度钢结构是大跨度建筑的主要结构形式，钢结构灵活多变的结构体系能够很好地适应大跨度建筑的空间和外观需求。因此，加大对大跨度钢结构设计的研究力度，对于大跨度建筑的推广和发展具有深远意义。大跨度建筑能够创造开敞明亮的大空间，被广泛应用于体育馆、礼堂、机场、火车站等大型公共建筑。随着城市建设的不断进步，大空间建筑结构越来越呈现出复杂化和多元化，对大跨度建筑空间布置的合理性和外观造型的多样性提出了更高的要求。

关键词：钢结构；大跨度；建筑；应用；设计

1大跨度钢结构厂房安装工艺

大跨度钢结构厂房安装工艺，主要包括了以下几种：第一种是高空散装。指的是在设计位置上直接进行小拼单元、散件拼装，常见的方式有两种，一种是全支架法，另一种是悬挑法。前者主要适用于散件拼装，后者则适用于高空中小拼单元的拼装。无需使用大型吊装设备，但由于要进行高空作业，所以还需要准备大量支架及相关设备；第二种是分条安装，指的是将结构分成条状，再使用起重设备进行吊装，升至高空设计位置再将其连成一个整体。大部分的拼装、焊接施工都于地面完成，有利于节省拼装支架的时间，同时也能够保障施工质量。适用于一些分割成安源之后仍然有着较好刚度，而且自身几何尺寸不变的结构施工中；第三种是整体提升施工法。该方法是在地面整体拼装结构之后，再使用起重设备，将该结构逐步升至设计位置进行安装。其包含了三种方式，一种是整体顶升，一种是整体提升，另一种是整体吊装。前两者较为相似，只是提升设备位置不同，提升是将起重设备放在结构上方，顶升是将支柱作为滑道，在结构下面安装千斤顶。对于一些中小型空间网络结构，则更适合使用整体吊装，使用大型起重机来进行高空平移安装；第四种方式是滑移安装。指的是先将滑轨上单条滑移至设计位置，安装于结构单元，然后再拼接成整体。一般是架空作业，不会太过影响建筑物内部施工，也不需要使用较大的起重机设备、牵引设备。

2大跨度建筑的结构类型

大跨度建筑结构主要应用于大跨度连廊或者需要大空间的建筑体系中，比如连接双塔楼的大跨度连廊，需要容纳上万观众的大型体育馆、音乐厅和大礼堂，需要开敞空间进行信息汇总的大型监控室，需要大空间进行人员组织的大型客运站、航站楼，高速公路收费棚等交通建筑。大跨度建筑结构以钢结构为主，当前所采用的大跨度空间建筑结构类型主要包括钢框架、钢桁架、网架、网壳和膜结构，也在持续地发展形成新类型的大跨度建筑结构，以适应不同的建筑空间表现形式及多变的建筑形态。

3大跨度交通建筑结构形式

建筑结构形式直接影响着建筑使用者的体验感。以火车站、机场、客运站等为代表的交通建筑，由于需要集散大量的人流，通常采用大跨度的结构形式来满足其功能布置需求。交通建筑使用者往往想要及时掌握建筑内的交通流线和空间布局，以顺利地完成登机和乘车。大跨度建筑结构将整个流程都覆盖在同一个大跨结构下，形成了“室外化”的空间感，具有较强的建筑透明性与视野广度，更有利于使用者掌握建筑空间交通流线，并提升对建筑体的环境感受。

4大跨度钢结构厂房吊装施工方案

4.1钢结构吊装施工

在进行钢结构吊装施工的时候，要先吊装钢柱，对其进行有效的固定，再安装好柱和柱之间的支撑，使之保持稳定性。吊车一边退一边吊装屋架，然后按照操作要求来吊装吊车梁，合理设置檩条、撑拉杆。由于大跨度钢结构厂房的建设规模相对来说比较大，而且对钢材料的用量较大，因此可以分两个班组来进行连续性施工。使用吊装方式来安装中间跨的钢结构，待其各方面参数达到规定要求之后，再来进行边跨的吊装施工。在实际施工过程中，要注意以下几点：一是要控制好基础。需对标高基准点进行复测，然后对每一个立柱上平面的水平标高进行检查。查看地脚螺栓是否出现偏位和失稳情况，要对定位轴线、基础轴线进行全面检查，看其位置是否精准；二是要确保施工材料质量达标。要确保钢结构和连接材料质量符合标准要求，同时还要提供相应的焊接工艺评定报告，以全面了解各材料的质量状况，质量验收合格的材料才能投入到施工中使用；三是要做好钢柱找正工作。首先要进行平面位置找正，先做好地脚螺栓检查，吊装的时候要一次性对位钢柱平面，之后不需要再进行调整；其次，实施标高找正，如若发现设计值和实际测量结果不相符，有一定的偏差，那么可以使用螺栓来加以调整，也可以利用垫块来处理；最后，做好垂直度找正工作。可以采用千斤顶校正法或是缆风绳校正法。可根据现场的实际情况来进行相应的选择。可使用经纬仪来进行校正，综合考虑现场风力因素、温度因素，防止钢柱出现自动偏斜状况，完成校正之后，要拧紧地脚螺栓，使之更加稳定。

4.2高强螺栓安装施工

在安装高强螺栓的时候，要注重以下几点：一是在安装高强螺栓的时候，不用当强行敲打，以免其无法顺利穿入孔中，可使用绞刀绞孔来进行处理，避免使用气割扩孔方式，确保绞刀、板层能够紧贴在一起，防止铁屑进入到板缝内部。完成绞孔处理之后，需要将孔边区域的毛刺清理干净，一般使用砂轮机来处理；二是在安装高强螺栓垫圈的时候，方向要保持一致，螺母一侧放置垫圈，带有倒角的一侧则要紧密接触螺母；三是分阶段来紧固高强度螺栓。先要初步拧紧螺栓，力度控制在螺栓标准轴力的60%-80%即可，拧矩为最终值的30%；之后再进行终拧，需拧掉梅花头。安装到位的所有螺栓都应当在当天就进行终拧，以免出现漏拧的情况，影响螺栓的稳固性，需做好全面检查工作。

4.3钢梁吊装施工

在进行钢梁吊装施工的时候，应当注意以下几点：一是在进行地面拼接之前，要全面检查构件。可使用枕木来垫起构件，两侧设置木杠，对构件进行有效的支撑，以便于更好地开展地面拼装施工。应当按照拼装需求来创建作业平台，可使用平拼的方式来处理半榀拼装，使用立拼方式处理每榀拼装。在第一榀拼装之前，先要进行预拼装，以便于根据实际情况来进行相应的调整，同时还要进行试吊，将起吊高度控制在100-200毫米之间，达到这一高度之后就停止起吊，全面检查吊装使用的索具、吊车等装置，以便于为之后的拼装施工提供可靠的参考依据。完成第一榀安装之后，缆风绳要系在两端，两侧对拉予以临时固定，之后在安装第二榀屋架的时候，需使用适宜的构件、檩条来稳定连接第一榀。安装屋架的时候，需由专业人员使用经纬仪进行检测，以便于全面了解屋架的实际情况，防止其出现偏斜问题，一旦发现有偏斜要及时纠正和调整，以免影响安装质量。
结语

近些年来，人们对建筑物的功能与结构提出了更高的要求，类似体育馆、游泳馆、展览馆、会堂等公共建筑中，均需要大跨度的空间。大跨度结构需要的是足够的强度、足够的稳定度，以及足够的承载力，故本文研究了建筑工程大跨度钢结构安装施工技术这一课题，通过优化施工技术提升施工效果，并用实验证明所提方法的先进性。

参考文献

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作者简介：邵维(1977.11-)，女，汉族，天津，大学本科，高级工程师，研究方向：钢结构与装配式设计。