摘要：近年来，我国很多兴建的具有代表意义的建筑像“鸟巢”“国家大剧院”等都是钢结构建筑。钢结构建筑由于其较强的可控性、较好的抗震性等优势，在工程建设中应用越来越多。钢结构依靠自身的特殊优势在建筑工程中，尤其是高层建筑中应用较为广泛。如何提升钢结构的施工质量，确保钢结构的稳定性成为了建筑施工工作人员非常关注的问题。钢结构建筑作品的优势显著，但不可缺少先进技术的支持。钢结构与高层或者超高层的结构体系中，在选择工程施工材料、连接位置设计与施工、楼盖的设计与吊装施工等方面都一定要全面系统地进行研究。
关键词：大跨度钢结构；施工技术；工程；应用研究
1大跨度钢结构的特点
1.1多样化和复杂化
目前大跨度钢结构已经不能局限于传统的单一结构形式，已经出现新的结构形式和组合形式。我们所知道的“水立方”就是采用了泡沫理论的多面体空间钢结构；而奥运体育主会管“鸟巢”则使用了复杂扭曲空间桁架结构；羽毛球管则使用了全世界跨度最大的弦支穹顶结构；而广州国际会展中心则使用了非常先进的张弦桁架结构。
1.2大跨度、高等级钢、高厚度钢板
由于实际需要和人们的要求的提高，钢结构的跨度已经趋向于超大跨度，最短的跨度也已经超过一百米的工程也不在少数，如“鸟巢”跨度已经高达296m，南京奥运体育中心体育场的最大跨度达到了360m，由于这些超级跨度的钢结构的存在和需求，因此我国超限专家审查委员会专门编制大跨结构超限审查的规定。上述这些大跨度钢结构都采用了超高强度钢材，如较为少见的Q390C、Q420C和Q460E等，并且钢板的厚度很多都已经超过10cm。
1.3预应力技术
我们普通钢结构工程中使用的预应力技术也应用于大跨度钢结构工程中，并在大跨度钢结构工程中得到充分应用。这些工程中出现了许多新的结构形式，如索穹顶、张拉整体结构和索膜结构。奥林匹克羽毛球馆和国家体育馆都采用了这些预应力系统，使用了世界上最大的悬挂穹顶结构和双向张弦梁结构。
1.4节点多样化
由于现代造型的多样化使得过去的钢结构结构形式不能满足现代社会的发展和人们的需求，因为现代的钢结构都采用了仿生态，因此需要改变节点形式来满足不同的造型，如铸钢节点、锻钢节点和球铰节点等。
1.5施工难度大
由于钢结构都是由分散的构件组装而成，一般大型项目需要数万个甚至数十万个构件，这些构件都具有不同的横截面和形状。因此，在施工过程中，它会造成很多麻烦，甚至一些组件在完成之前需要经过专门测试以进行分析和研究。
1.6生产构件难度大
由于这些项目都是大型项目，钢结构所需的部件不是普通钢结构所用的部件，因此它们都需要专门定制和生产，并且要求高精度，从而可以将部件的生产误差降至最低，以满足施工质量要求。元件连接所需的所有焊缝都必须是一流的焊缝，而且还有成千上万个这样的焊缝，这也给施工带来了很大的困难。此外，为了保证焊接过程中的焊接质量，必须先进行组装，这增加了施工量和施工难度。由于这些钢结构跨度大、结构新颖，因此在施工时首先保证安全和经济外，还需使用先进的施工技术才能完成。
2现代大跨度钢结构施工技术
2.1分块安装技术
砌块安装技术首先将分成几个地面单元，然后将它们提升到一定的高度并拼接在一起。砌块安装技术减少了铺设地面的支架数量。在施工过程中，结构单元可以根据起重机可以承载的负载自由调整，并且施工非常灵活。
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2.2高空散装技术
高空散装技术比较传统，主要讲的是把整个结构划分成各个散件，再用悬挑技术与满堂支架法在高空中进行拼接，高空散装技术主要用在螺栓球节点，或者空心球节点网架结构，这种结构是非焊接的。
2.3整体安装技术
整个安装技术主要是将整个结构拼接在地面上，然后用起重机或液压起重设备将其提升到设计高度，然后将其固定。整体安装技术可以在地面焊接，这可以有效地保证焊接质量，也可以控制结构的尺寸。整体安装技术非常适合焊接球架。
2.4高空滑移技术
高空滑移技术主要包括两种：单条滑移与累计滑移。单条滑移主要讲的是先逐条滑移再逐条连接，就是把分割单元一条条滑到高处，再逐条连接成整体。累计滑移主要讲的是把第一条滑到相应距离后，然后连接第二条，第一条与第二条作为一个整体共同滑移到相应距离后，与第三条连接，依此论推。
以我国新近建成开放的钢结构又一力作“钢琴”为例，这一矗立于哈尔滨松花江北岸的百米巨型完全由钢结构搭建，其主体———室内滑雪场不仅是目前全球最大室内滑雪场，还是全球最大的通过雪承载实验和风洞试验的钢结构，单体用钢体量甚至超过了“鸟巢”，是名副其实的“钢的琴”，创造了多项世界纪录。为满足滑雪功能的需要，滑雪场采用大跨度、大落差、超长钢结构悬挑的架空设计，与造型和结构超限设计相对应，钢结构部分纵向最大长度487m、最大跨度151m、最大高度114.5m，相当于10个标准足球场、40层楼高的超大空间。将这样的超限设计变为现实，从钢材的选用，到钢构件的加工制作，再到各个构件的安装，每一步都是严峻的挑战。（1）钢材的选择。哈尔滨冬季最低气温-35℃，夏季太阳直射下钢结构表面温度能达50℃以上，正负温差约达90℃。为此项目采用了高级别的Q345GBD型钢材，更耐寒更稳定。（2）钢构件的加工制作。必须通过三维模型（BIM）将一个个构件呈现出来，精细预判和调整因温度差异和焊接收缩变化的适度尺寸，千方百计保证构件满足现场拼装的温差及焊接影响。（3）现场施工，难度更是难以想象。150m跨度超高超限整体提升、100m高空精准滑移。
3大跨度钢结构施工技术在工程中的应用
3.1钢结构焊接前后的要点
首先，选择合适的焊接材料，选择合适的焊接电压和电流等。在焊接过程中，为了提高焊接件的使用性能，必须保证焊接部位的清洁。其次，在保证钢结构精度的前提下，采用焊接夹具方式完成装配和检验。最后，在整个焊接过程中，应注意控制钢结构的变形，实现零件的装配和焊接。
3.2选取合理的大跨度钢结构装配工艺尺寸
在装配大跨度钢结构的过程中，装配尺寸应严格按照生产要求，以确保误差最小。根据相关的装配工艺和图纸，需要施工设计来确定所需的装配工艺尺寸。在放样过程中，企业需要结合施工，以确定屋架的预留收缩是否合理，并将放样连接板与实施平台连接起来。铁块法用于定位，以确保施工尺寸的准确性。先前的屋架底部模板被用作组装和焊接的标准，焊接零件的清洁被用作焊接的前提条件。
3.3安装方法
在大跨度钢结构施工过程中，有必要根据具体的施工情况选择合适的施工方法，不仅要保证其安全可靠，还要考虑其经济功能和是否符合实际工程情况。就目前情况而言，传统的大跨度钢结构施工方法已经不能满足当前的施工需要。因此，施工人员应采取一定的措施，引进更先进、更有创意的施工技术，灵活运用大跨度钢结构的各种施工方法，如滑架施工技术等。这些技术在传统形式上融入了新时代的元素、新技术、设备、材料等，经过一定的优化组合创新，加上科技的发展，进一步确保了钢结构安装方式的安全有效。
结束语
建筑工程施工过程中钢结构不可或缺，且发挥了越来越重要的作用。大跨度钢结构施工技术主要由结构安装和卸载技术构成，常见的施工方式多种多样，选择施工方式的过程中，要充分把握技术的适用性。建筑造型多样，钢结构应用越来越复杂化，加大了施工安装困难程度，单一的安装方式也无法充分满足实际的需要，多种安装技术组合应用变成了一种新的潮流。应用大跨度钢结构施工技术的过程中，要掌握好应用得当的原则，创新安装方式，促使大跨度钢结构施工技术和建筑行业快速发展。
参考文献：
[1]范重，刘先明，范学伟.国家体育场大跨度钢结构设计与研究[J].结构学报，2007（02）：1-16.
[2]王元清，石永久，陈宏.现代轻钢结构及其在我国的应用[J].结构学报，2002（01）：2-8.
论文作者:蒋玉水
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第8期
论文发表时间:2018/10/30
标签：钢结构论文; 结构论文; 大跨度论文; 技术论文; 跨度论文; 过程中论文; 施工技术论文; 《建筑细部》2018年第8期论文;