1、大跨度空间钢结构施工中的控制技术【摘要】本文以某会展中心钢屋顶的施工为例，探讨了大跨度空间钢结构工程的施工问题。对施工过程中主要构件的分段、吊装等工序进行了阐述，最后总结了施工中安装质量控制的一些主要措施。 【关键词】空间钢结构；施工；安装精度；质量控制 1 大跨度空间钢结构的结构形式 大跨度空间钢结构是近年来使用频率较高的建筑结构形式之一，可以构造出多种造型生动的建筑风格，其中跨度超过 150 米的超大跨度空间钢结构也已经成为研究的对象之一。国内已经建成的大型空间钢结构中比较典型如上海南站、沈阳地铁二号线场等，都是使用大型空间钢结构的杰出代表。但目前我国对于大跨度空间钢结构的设计和应用方面还
2、存在一定的瓶颈，主要表现在设计方面主要是结构形式相对比较保守，设计思路不够开放。这很大程度上受到大跨度空间钢结构的安全性和施工工艺的限制。 从已经建成的大跨度空间钢结构的具体形式来看，使用最普遍的是管桁架结构。这类结构基于钢管和构件之间的组合连接，形成稳定的三角受力体系。管桁架结构能够直接将上下弦杆进行连续设置，弦杆和腹杆直接交汇，从而能够形成更为光滑的屋面曲率形式。同时由于采用杆件之间的相贯连接形式，节点数量相对更少，可以减少焊接的工作量，因此这类管桁架结构在空间钢结构中的使用频率相对较高。 大跨度空间钢结构的使用寿命，与设计理念、施工工艺息息相关，本文通过对大跨度钢结构工程的构件制作质量、
3、测量控制、构件分段、吊装工艺等方面作为切入点，简要介绍大跨度钢结构施工中的质量控制要点。 2 应用实例 2.1 工程概况 本实例的工程位于安徽某地会展中心检录大厅，该建筑的屋顶结构采用管桁架结构，拱最高点超过 50 米。屋顶管桁架结构总体由三个部分构成，东西对称。各部分屋顶承重结构均为拱形管桁架，跨度为 120 余米，总长约 170 米。纵向桁架数量 13 榀，横向桁架 42 榀，环桁架（总长 410 米）1 榀，采用钢管桁架结构。 2.2 吊装策略与设备选择 在参考国内类似工程施工经验的基础上，根据结构的受力特点和连接形式，制定合理的安装顺序，采用整体制作、分段安装的总体部署。通过计算吊装单
4、元的自重，对安装工况进行分析，主吊机选用 CC1000 型履带吊，工作形式为主臂+副臂的作业方式，副吊机采用 Qy100 型汽车吊。场外主拱采用散装形式，选用 KH180-2 型履带吊。 2.3 钢结构的分段处理 由于本工程跨度大，构件外形不规则，施工场地条件有限，无法在安装工位拼装制作，必须将主拱和次桁架进行分段安装，空中合龙。根据主吊机的性能参数，将主拱分为 5 个子段，分别编号为 ZG1ZG5。由于各主拱分段的重量不一和连接形式不同，将位于主拱两侧 ZG1 和 ZG5 子段在场外散装，通过搭设临时承重胎架，实现中间部分分段安装。次桁架分为 3 段、环桁架分为 20 段，通过在断点位置设置
5、承重胎架，实现次桁架和环桁架的安装。 2.4 施工准备工作 由于工程中的构件分段多，施工关联点密集，为确保构件的安装质量，必须加强各控制点的复测和控制点的加密测量，同时依据施工图纸对结构各控制轴线进行布线和放样。其次，施工人员在进入吊装阶段前对场地进行必要的施工准备，检查施工设备和辅助设施的安全性，如吊笼、爬梯等辅助设施是否安装到位。最后优化吊机的行进路线。 2.5 吊装前质量控制 依据既有施工经验，在吊装施工过程中，主要对以下施工过程加强监控：（1）检录大厅南侧和北测的主拱拱脚柱先独立吊装，以便于后续主拱的分段吊装；（2）抗震支座的吊装采用整体装配形式，在装配过程中予以固定，在整体卸载后再将
6、支座调整回可转动状态；（3）在地面拼装好的各分段部件倒运至主吊机工作范围内；（4）在地面完成各分段吊件的绑扎工作，这一阶段的关键是合理确定吊件的重心位置，在绑扎时设置必要的防滑护垫，即起到防滑作用也避免钢丝破坏吊件表面的油漆涂层。 在施工中各细节的安装精度依照设计图纸要求，并考虑实际施工技术水平，拟定的各分段的安装精度标准主要为：各分段构件分段后的长度误差不超过 5mm；弯曲矢高的控制精度不超过跨度的 l/2000，控制数值为 10mm 内；起拱度安装误差精度控制在-5mm 到 10mm 之间；支座位置的安装控制精度控制在 5mm 内；标高控制精度误差控制在 5mm 内；构件分段间距安装精度控
7、制在5mm 内。 2.6 构件吊装中的控制 构件的吊装步骤的合理性是构件正确安装的前提。这一阶段的控制要点如下：检查构件绑扎吊绳的牢固性，以及卸扣是否设置正确；调整构件在空中的姿态和角度，检查是否达到设计要求需要的角度，在构件吊离地面 1 米左右时通过构件上挂好的倒链进行调整；构件起吊至安装位置后，依据安装位置的中心线，对构件的位置和角度进行初次矫正，采用全站仪对角度和位移进行观测；构件调整就位后，及时安装腹杆等次构件，确保构件形成一个完整的受力体系，并对构件的安装精度进行二次矫正，直至满足设计要求。 3 构件安装施工的质量控制与管理 在本工程中的构件安装质量控制要点为：对进入施工场地的各类构
8、件进行尺寸上的复核；构件吊装前对构件的分段长度、弯曲度、起拱度等控制性参数进行检查；制定合理的安装顺序；构件安装过程中的监测和精度控制。 在管理方面，主要的措施为：严格遵守国家规范和工程设计要求、施工图纸等；对每道施工工序都进行质量检查，在该工序满足质量控制要求后再进行下一步的施工；对施工中出现的质量问题采取上报、审批的形式，经过论证后进行整改；注重合龙时机的选择，主要考虑的因素为构件的温度变形，在进行构件合龙时选择受日照影响较小的时段进行，本工程中的构件合龙安排在早上 6 点和下午 5 点进行。 4 结语 该工程在大跨度钢结构施工过程中，通过合理布设测量控制网，严密监控构件的安装精度和变形情况；采用搭设支撑体系、分段吊装和高空拼装等综合安装技术，成功实现拱脚柱和管桁架梁对接；经过计算机模拟分析，使用“单机四点”或“ 双机四点”的吊装方法，成功解决了大跨度拱桁架梁在施工中的变形控制和合拢难题，为类似的大跨度钢结构安装工程提供有益的参考。 参考文献 1GB50017-2003.钢结构设计规范M.北京:中国建筑工业出版社. 2GB50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范M. 北京: 中国计划出版社. 3 叶青荣 ,孔祥荣 .大跨度空间管析架结构施工技术研究J.安徽建筑.2009(4):79-83.
