大跨度钢结构设计中常见问题的研究与分析

大跨度钢结构施工技术的探讨

一、前言

近年来，通过大量工程实践和磨炼，我国大跨度空间结构施工技术有了巨大進步。“折叠展开”施工技术是一项充分体现大跨度空间结构建造过程“时空”变化的建造方法。它是把大型结构变成一种可以运动的机构，首先在接近地面位置上“折叠”组装，然后提升并逐渐展开，施工中外形不断地发生改变，直至达到设计要求的形状。这种方法类似人们使用的折叠伞打开的过程。“累积滑移”施工技术在许多大型工程中得到应用，双向张弦梁结构的国家体育馆就采用了“带索累积滑移、双向预应力对称张拉”的技术方案。作为一项实际应用效果良好的结构方式，大跨度钢结构在近期得到了广泛的应用。该项课题的研究，将会更好地提升大跨度钢结构施工的工艺水平，从而有效优化该项工作的整体效果。本文从介绍其主要优势着手本课题的研究。

二、大跨度钢结构的主要优势

针对大跨度空间钢结构在社会中的地位逐渐升高到了一定水平的现状，使用先进的技术设备进行必要的改进，保证高于传统工艺的钢结构的优化处理水平，在面对大跨度空间结构的具体展现形式，进行实际因素的观察和分析，保证对其整体应用策略的深入研究，实现必要的经济效益，促进整体事业水平的不断进步。

随着不同结构受力状态的合理改变手段，可以具体满足设计人员的预想方案效果，包括具体的结构刚度、内力分布状态以及主要的位移控制途径等，通过这种预应力技术可以进行全新的结构体系和形态的延展，从而实现不同结构在新兴钢结构空间内部的应用效果；而现下的预制控件，包括单元杆件以及组合杆件装配的主要模式手段在整体预应力技术的拓展情况有着必要的积极意义，因此有助于自行控制下的新型结构的产生，促进整体大跨度空间结构的具体指标上升到一个相对科学合理的水平，保证必要的经济技术效益得以实现。所谓预应力在整个空间钢结构的施加手段主要包括两种形式：首先，在预应力索和杆上直接进行外力的施加，同时进行结构受力状态的整体调整，确保不合理的内力状态进行重新分布安排，延伸到另一种内力状态形式的结构；另外，结合已建空间进行结构支座高差的科学调整，使得支承反力大小得到一定方向的改变，保证整体结构的内力分布能够更加合理，确保实现预计方案的效果。在这种预应力结构的材料应用上，比较宽泛，没有特定的要求，主要是强度较高的钢丝束、钢绞线、钢筋等，因此应用的广泛性支持途径方面有着更好的优势。

大跨度钢管桁架结构设计分析

[摘 要] 近些年来，随着经济的发展，钢产量的提升。大跨度结构迅速发展，钢管结构以其力学性能优，造型适应性好，建筑表现力佳而越来越受到建筑师和结构师的青睐。由于生产工艺及空间的要求，厂房的屋面也开始采用大跨度结构，钢管桁架屋面梁由于可以充分利用材料的特性，本文结合某工业厂房为例,对管桁架结构设计和施工进行了阐述，仅供同仁参考。

关键词：钢管桁架设计 施工吊装

一、 钢结构厂房设计的要点

1钢结构厂房设计采用的结构体系

钢结构厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。由于多层厂房跨度方向尺寸较大，柱子少；而柱距方向尺寸较小，柱子多。一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。

2框架结构的节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，“三强”设计原则中有两条涉及到节点的设计.在结构分析前就应对节点的形式有充分思考与确定，最终设计的节点与结构分析模型应与使用形式完全一致.按传力特性不同，节点分刚接、铰接和半刚接.

节点设计主要包括以下内容：①焊接.对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守，焊条的选用应和被连接金属材质适应，E43对应Q235，E50对应Q345，Q235与Q345连接时应该选择低强度的E43，而不是E50.焊接设计中不得任意加大焊缝，焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近.②栓接.普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用.高强螺栓使用日益广泛，常用8.8级和10.9级两个强度等级，根据受力特点分承压型和磨擦型，两者计算方法不同，高强螺栓最小规格M12，常用M16~M24，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用. ③连接板.可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm，然后验算净截面抗剪等. ④梁腹板.应验算栓孔处腹板的净截面抗剪，承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压. ⑤节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等，此外，还应尽可能使工人能方便地进行现场定位与临时固定.

大跨度复杂钢结构整体施工技术的提升

随着建筑理念的不断更新，也出现了许多新建筑，特别是机场大楼、会展中心、体育馆等大型公共建筑都会采用跨度比较大、复杂空间钢结构当做建筑体系。建筑的审美需求和功能的多样化，导致了施工工艺的变化，这意味着不能只停留在一个简单的更新建设上，还需要钢结构提升到新的制造技术，比如滑移曲线、非对称整体等增加了新的施工技术。计算机辅助技术，在如今的工程实践中，会经常被使用到动态控制结构之中，从而促进建筑行业从传统的施工方法，向跨行业、机械化、高科技领域前进。因此，施工企业在激烈的市场竞争中如果想要站稳脚跟，就需要根据项目的需要不断尝试新的技术和创新。

一、整体滑移施工技术

大跨度钢结构施工过程中，最关键的问题是在空间结构形成整体之前的稳定问题，滑移施工技术解决了这个问题滑移控制同步过程是使用牵引装置，将被划分成多个稳定的车身结构沿着目标轨道运行，由设计位置水平移动到装配位置的施工技术。这个过程的优点是：能够解决起重设备很多辐射吊装安装结构解决不了的问题，节省施工现场起重设备的要求低。缺点是：结构平面刚度要求高，需要铺设轨道，牵引困难时，多点同步控制难度很大。

为了防止在提升的过程中，由于吊点强度和稳定性对析架产生影响，需要进行不同步检测。提高系统设置一个标准提升点、系统的动态采样，另外，增强位移值，以确保差异在15mm之内。千斤顶只能给结构提供向上的力量，只能提供单向垂直约束，所以计算结果的合理性，需要进行严格的测试。各个提升点的位移差出现增强的应力状态的时候，结构将发生变化，因此需要计算位移差时可能会发生结构的受力状况，确保提升析架过程中安全、可靠。提升点有几十个之多，有多种位移不同步的工作状况，需要选择更危险的情况。提升点的位移差会造成位移构件内力变得更大一些，计算位移差析架体系能够在各种位移差工作条件下，对杆件内力进行稳定性的分析，能够确保提升过程中，只要严格控制提升点和标准点Lpl2之间的差不超过15mm，那么该结构是安全的在实际的提升过程中，由于提升点与标准点之间的位移差在允许范围内，析架体系没有杆件发生局部失稳。

大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨

摘要：随着当前钢结构建设项目的日益增多，其中大跨度钢结构正逐渐被应用于体育馆、展览厅、影剧院、飞机库、双向大柱距车间等大型建筑的建设当中。然而由于大跨度钢结构施工过程中的吊装、滑移、提升等施工安装技术具有形式复杂、施工周期长以及容易受到设计方案、施工方法的影响，为此必须加强对大跨度复杂钢结构施工过程中出现的诸多力学和关键技术问题的研究与探讨，以有效保证钢结构在施工过程中的安全性以及在施工结束后钢结构状态的可靠性。

关键字：钢结构；大跨度；复杂；技术问题

钢结构具有强度高、材质均匀、质量轻、韧性和塑性好以及密封性好等特点，近年来在建筑行业中得到了广泛应用与普及，并被誉为建筑行业中的朝阳产业。然而在大跨度复杂钢结构的施工安装过程中，因对设计、施工中的关键性技术问题没有重视或没有采取良好的解决方案，有可能会导致结构出现失去平衡倾覆、失去稳定倒塌以及节点强度不足而破坏等多种问题，对钢结构工程的施工质量与施工进度都会带来严重影响。本文结合实际工作经验，从大跨度复杂钢结构的主要施工技术出发，并就施工过程中存在的若干关键性技术问题进行了分析与探讨。

一、大跨度复杂钢结构的施工技术概述

大跨度复杂钢结构的施工技术，主要包括了安装技术与卸载技术（若有临时支承），本文主要简要介绍了安装技术。常用的安装方法通常可分为两类，一类是在地面拼装的整体吊装法、整体提升法以及整体顶升法；另一类则是在高空就位的高空散装法、高空滑移就位法与分条分块就位组装法。具体安装方法的选用应根据工程中钢结构的受力情况与构造特点（包括结构形式、刚度分布、支承形式等），并结合现场施工条件和设备机具等资源落实情况等因素综合确定具体安装方案。

从近年的发展趋势而言，大跨度钢结构工程正日益向大型化和复杂化方向发展，单一的安装方法已无法满足工程实际的需要，工程中往往采取多种不同的安装技术，安装方法正朝着集成化的方向发展。因此在实际施工中中，应根据大跨度复杂钢结构的具体结构形式以及施工条件，通过不同安装技术合理的组合应用，实现良好的安装。