中建二局安装工程有限公司
摘要：随着建筑业现代化程度的不断加深，大跨度钢结构工程项目逐渐得到发展，尤其在大中型体育馆中应用较为广泛。大跨度钢结构建筑在建设过程中除了要解决其结构设计和开发理论的问题，施工方法的优选及技术应用也是其特别要解决的问题。每一施工阶段都可能伴随着结构自身体系转换、边界约束增减、预应力张拉等，不同施工阶段结构具有不同的几何形态和不 同的受力状态．随工程进 度 的 变 化，结 构 的 整 体 受 力 会 发 生 变化，其构件的最大应力和最大位移也因处于不同的施工阶段而有变化，因此进行施工阶段分析对保障大型复杂钢结构的安全性具有重大意义［１］。对大跨度钢结构施工方法和技术应用进行详细的分析，可以为类似的结构工程施工和技术应用提供参考。
关键词：体育馆；大跨度；钢结构；施工方案；优选；应用
1 研究意义
大跨度钢结构工程目前已经被广泛应用于桥梁、海洋工程、体育馆、会展中心、厂房车间、机场航楼等一些建筑结构物中，如国内目前比较标志性的建筑：上海“东方明珠”电视塔、长春南岭万人体育馆；国外的如悉尼水上运动中心、日本福冈体育馆等。尤其近些年，新材料和新技术的应用促进大跨度空间钢结构建筑跨度和建筑规模发展，一些大型钢结构建筑物在建设中不仅考虑结构选型、截面优化、施工因素和成本造价，还逐步考虑更高层次的要求，如与周边环境的协调性、符合经济文化生活等多层次、人性化要求、建筑美学等。同时相关人员要注意在大跨度钢结构工程如何选取更合理的施工方法和技术，科学处理施工中出现的吊装难度大和大跨空间桁架空间定位等技术难题，在保证工程质量和安全的前提下，缩短工期和降低造价，确保工程有顺序、有步骤地平稳进行。因此，文章重点分析大跨度桁架结构的常见形式、施工方法、工艺、技术要点和常用材料，结合苏州科技学院新校区体育中心工程项目，对其大跨度钢结构实例的几种施工方案进行详细对比分析，并最终做出综合优选结果，然后重点分析最佳方案的施工技术应用。
2施工方案的选择与技术分析
目前，在大跨度钢结构施工方案中，平面大跨度结构与空间结构的网架、网壳及桁架是应用较为广泛的形式。但在具体的工程项目中，其网架的安装施工方法必须结合具体工程中网架受力、构造特点和施工现场条件，在满足质量、安全、进度和经济效益要求的条件下再综合确定。常见的设计理论和施工工艺比较成熟和系统化的空间钢结构施工方法有高空散装法、网壳结构折叠展开式整体提升技术、高空滑移法、分条安装法、滑架法施工技术、整体提升法、高空曲线滑移技术、整体吊装法、整体顶升法等。针对苏州科技学院新校区体育中心大跨度钢结构工程施工现场情况，结合类似工程施工经验，从总费用、施工效果、施工难易程度、施工相互干扰程度、施工工期、施工文明程度、施工产生次生灾害的可能性等功能特点上进行多方案的比较分析。
2.1施工过程分析理论基础
施工过程分析与传统的工程设计计算主要有以下不同：一是作用的不是使用载荷，而是施工载荷，主要包括结构自重、施工材料等，其特点是数值与位置随时间发生变化；二是随施工过程结构形状发生变化，原本的结构在施工过程中发生内力重分布；三是每个施工过程都有自己特有的边界条件且随着施工的进展边 界 条 件 随 之 改 变．结 构 的 刚 度、边 界 条件、施工荷载随时间不断变化，表征为时空演变的特性．因此，施工过程分析属于时变力学的范畴。本文采用有限元软件 Ｍｉｄａｓ Ｇｅｎ的 施工阶段分析模块模拟施工过程，每个施工阶段模拟是通过定义任意时刻荷载的施加与解除、单元的产生与消失以及边界条件的变化来实现。
2.2吊装施工步骤
采用８０ｔ汽车吊吊装地上一节柱与地下部分钢柱对接安装。（２）吊装二三节柱。（３）搭设支撑架，分段吊装首层主梁（主梁吊装起拱）。（４）吊装梁上柱，钢梁，支撑形成整体。（５）吊装外围悬挑圆弧钢梁。（６）按以上顺序依次从下往上施工吊装至顶部。（７）吊装框架内侧次梁。（８）从下往上依次吊装两侧悬挑。（９）北端圆弧悬挑主梁吊装，下方根据起拱高度搭设标准节支架，吊装圆弧梁。（１０）由下往上吊装梁上柱及连接钢梁支撑，并向两侧扩展吊装。（１１）吊装远端悬挑构件。（１２）由下往上吊装。（１３）由下往上闭合圆弧，北端圆弧悬挑吊装完成。（１４）根据悬挑起拱高度搭设标准节支撑架，吊装主梁（此部分钢结构安装可在中间框架结构施工到三层楼面后衔接施工）。（１５）梁上柱、钢梁、支撑安装形成一片整体。（１６）外侧悬挑构件安装。（１７）由下往上安装施工直至顶部。（１８）由下往上安装中间连接钢梁施工直至顶部。（１９）安装中间连接钢梁施工直至顶部。（２０）外侧悬挑钢梁及梁上柱安装施工直至顶部。
2.3高空滑移法的比较分析
高空滑移法主要包括）单条滑移法和逐条累积滑移法两种形式。主要通过在建筑顶板上设拼装平台完成网架的拼装，完成第一段的拼装后，将拼装好的网架落至滑移轨道上，通过牵引设备把网架向前滑移。然后继续完成第二段拼装，再连同第一段一同向前滑移，类似这样逐段拼装，然后不断向前滑移，最终完成整个网架的拼装。采用该方法不用搭设满堂脚手架，设备简单，不需要大型的起重设备，能节省大量周转材料和劳动力，结构的滑移可与其他土建工程平行作业，最终提升施工效率，缩短施工工期。此外，还能保证大跨度钢管桁架的拼装质量。结合该工程结构跨度大、两端支座存在标高高差、现场施工空间狭小的特点和单榀桁架平面外刚度较低、稳定性差的特点，分析得出逐条累积滑移法适合该工程。以上施工方案的选定分析是与各个施工方法比较，同时结合苏州科技学院新校区体育中心工程现有施工环境及设备条件等特点进行综合分析，最终确定该工程训练馆钢屋盖的施工方案为“固定位置拼装，高空累积同步滑移”。
2.4滑移法关键施工技术分析
根据桁架大小，该工程采用合适规格的钢槽制作马凳作为拼装平台，减少了高空作业的危险性，合理调整马凳标高，采用钢槽为轨道，槽内涂满机油，减小摩擦力，实现控制轨道水平度的精确定位，桁架两侧设置手动葫芦牵引，同时做好标记，由专人观测，有效防止滑移过程中出现失稳情况，并用“单轴”卸载。架拼装和滑移施工可以与土建施工平行流水和立体交叉，大大缩短施工周期，同时由于设备简单，施工费用也得到一定的降低。
结束语
大跨度钢结构作为较为常见的钢结构形式，由于其自身结构特点，决定了这类型结构施工技术难度。通过分析，采用固定位置拼装，高空累积同步滑移可降低苏州科技学院新校区体育中心工程对设备的要求，同时有利于保证施工质量，有效避免工程在施工过程中遇到吊装难、拼装技术难和材料浪费严重的问题。
参考文献：
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[2]董婉莹. 浅谈大跨度异形钢结构形态控制要点[C]. .钢结构与绿色建筑技术应用.：中国建筑金属结构协会，2019：525-529.
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