分析大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

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　　摘要：当前阶段，大跨度复杂钢结构在工程建设中应用较为广泛。例如在大型桥梁工程建设中，为了使用其宽度，多采用大跨度复杂钢结构。除了来自外部因素的影响外，钢结构自身的性能也和传统混凝土结构存在较大的差异性，因此在具体施工的过程中涉及到了多项技术问题。本文将对大跨度复杂钢结构施工过程中的相关技术问题进行探讨分析，促进我国工程建设水平的提升。
　　关键词：大跨度；钢结构；技术问题
　　前言：
　　随着时代的发展，大型公共建筑工程建设技术和理念都在不断更新，如大型桥梁工程、体育馆、会展中心等均采用了大跨度复杂钢结构，这样既可以满足了不断提高的功能需求，同时更加有利于建筑物造型的塑造，以迎合人们的审美观念。探究大跨度复杂钢结构施工中的技术问题能够对这类钢结构的推广应用起到良好的促进作用。
　　1.大跨度复杂钢结构的特点分析
　　1.1大量应用预应力技术
　　预应力技术是现代建筑设计施工中广泛应用的一种技术，其在大跨度复杂钢结构中也存在大量的应用，主要体现在索穹顶、索膜以及整体张拉等多种新型结构体中。预应力的原理是通过施加与荷载力作用相反预应力的形式，有效的提高结构体的刚度，强化其耐久性。
　　1.2对材料有着较为严格的要求
　　随着现代工程设计的多元化发展，大跨度复杂钢结构在实际应用中跨度范围也在持续增大。以我国为2008年奥运会兴建的国家体育馆鸟巢为例，其跨度已经接近300m，具体为296m。在这样的大跨度下，想要保障建筑物的安全稳定，就需要材料性能更加优越的刚强度材料。
　　1.3施工难度相对较大
　　顾名思义，结构复杂是大跨度复杂钢结构的显著特征，其构件数量最多可达到几十万个，而且这些构件在形式、尺寸等方面普遍存在较大的差异性，可见其施工量十分巨大，庞大工作量也造就了极高的施工难度，尤其是一些比较特殊的材料结构，在使用前必须进行一定的复杂试验。
　　1.4构件加工的难度较大
　　大跨度复杂钢结构一般应用于一些大型工程项目中，这些项目往往是一座城市或是国家的标志性建筑物，其建设效果直接反映着当地的面貌形象，因此对工程质量有着极高的要求。为了达到理想的效果，钢结构的所有构件加工制作都要力求最高的精密度，这为加工作业带来了极大的困难。例如，在焊接作业中，必须达到一级焊缝标准。
　　2.大跨度复杂钢结构施工中的关键性技术问题探讨
　　2.1整体滑移施工技术
　　在开展大跨度复杂钢结构施工的过程中，由于其构件数量十分庞大，因此在为形成整体的空间结构之前，很难保持持续良好的稳定性，在解决这一问题，最常用的技术为滑移施工技术。该技术在具体实施中，需要借助专业的牵引装置，分成多个稳定的车身结构经由目标轨道从设计位置水平移动到装配位置。通过这项技术的应用可以有效的解决设备在辐射吊装安装解构无法解决的工艺，但同时技术实施对相关方面的要求也相对较高，如桥梁结构平面必须具备较强的刚度，同时轨道铺设的精度必须做到准确把握，而且若是在移动的过程中出现牵引困难现象，会导致多点同步控制的难度大幅度增加。
　　在滑移施工的过程中，想要有效控制吊点强度和稳定性可能对桁架带来的影响，应该进行不同步检测，在此基础上提高系统提升点设置以及系统动态采样的标准，同时增强位移值，尽可能的将差异控制在15mm之下。考虑到提升点位移差的变化会带动结构的变化，有必要进行严谨的计算和检测，以此保障桁架提升过程中的安全性。简而言之，在施工中要将提升点和标准点之间的位移差控制在合理的范围内，如此就可以避免桁架体失稳的现象出现。
　　2.2柔性结构的成型问题
　　预应力和大跨度复杂钢结构的应用也是一个十分关键的问题，以索穹顶结构为例，这类空间张拉结构在施工中面临的主要问题就在于成型工程的施工技术和计算方法选择。通常情况下，索穹顶结构主要包括脊索、斜索、环索、中央支柱拉伸钢圈以及外压钢圈梁等部分，在桥梁工程中需要按照相应的顺序和方法逐步施加预应力，最后形成穹顶结构，具體可以分为两个大步骤：首先，将中央桁架或是中间拉力还提升到设计位置并设置临时支撑架，在此基础上完成中间部分结构的定位，依次向里拉。其次，将脊索、坡道以及外部电缆链接并固定，依次从外向内拉电缆和起重桅杆，最后将内拉环拉高。
　　2.3复杂空间钢结构施工中的动态结构计算机控制
　　在信息时代的大背景下，计算机信息技术和各行各业的融合都在加快，基于计算机的控制技术逐渐形成了一个新的领域，在许多工程建设中都得到应用，实现了施工效率和质量的双重提升。其强大计算能力可以对施工中存在的不利因素进行全面分析，以此确保工程施工方案的可行性，提高施工的安全合理性，同时也可以验证负面因素对结构影响范围的合理性，有针对性给出相应的控制措施，保障施工作业的高效有序推进。
　　2.4施工过程跟踪模拟计算和分析
　　上文中已经提到，大跨度复杂钢结构施工的难度很高，加之构件规模庞大、工序复杂，在施工过程中很容易出现失误。对此，需要同步开展跟踪模拟计算，实时验证大跨度结构及其构件的强度、稳定性等性能是否符合工程建设的要求。除此之外，为了避免施工中面临的一些不利因素，跟踪模拟计算分析也十分必要。例如，在大型桥梁工程中，部分材料本身的特性或是外力影响会导致结构构架内力稳定出现变化，或是产生位移变化，只有引入跟踪模拟计算分析，才能及时有效的做出合理防护，为施工作业顺利完成提供保障。
　　2.5临时支承柱技术对结构安全的影响问题
　　在进行大跨度复杂钢结构安装时，经常需要设置临时支承柱，这样虽然为工程施工提供了方便，但同时也会造成结构受力性能的改变，如果支撑柱点附近的内力过大，则会造成结构构件的损坏。同时，临时支承柱的存在也会降低拱脚的水平推力和竖向反力。在一些比较特殊的部位，如桁架结构中，必须在严密的计算分析之后才能设置临时支承柱。
　　2.6高空无支托拼装施工技术
　　在大跨度复杂钢结构施工中，高空无支托拼装施工技术也是十分常见的一项技术，其独特之处在于会将拼装结构分为多个小段，之后按照一定的顺序进行吊装，因此不需要设置相应的支撑平台，主要是依靠组件的刚性结构组成一个稳定的单元。例如，在厦门国际互会展中心工程中，其悬臂式结构采用的就采用了空间桁架系统和高空无支托拼装施工技术，使得结构自身的优势得到了充分的发挥，既提高了施工的效率，同时也降低了成本投入。
　　结语：
　　结合现阶段大跨度复杂钢结构在工程建设中的应用现状来看，其未来发展前景十分广阔，因此对其施工中的技术问题进行探究具有重要现实意义。就目前来看，大跨度复杂钢结构的施工方法处于不断改进之中，基本形成了以滑曲线、高空无支托拼装技术为核心的空间安装技术。同时，针对一些异型空间结构，计算机控制技术的引入推广极大的提升了施工质量水平。可以预见到，随着技术的不断创新发展，大跨度复杂钢结构在我国工程建设中发挥的作用也会越来越大。
　　参考文献
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　　（作者单位：武桥重工集团股份有限公司）
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