大跨度钢结构现场安装施工技术.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：邓斌（1984），男，江苏溧水人，研究生学历，高级工程师职称，现就职于南京明辉建设有限公司，主要从事工程管理方向工作。-85-大跨度钢结构现场安装施工技术 邓 斌 南京明辉建设有限公司，江苏 南京 210000 摘要：摘要：随着经济的快速发展和城市化进程的加快，大跨度钢结构在建筑领域中得到了广泛的应用。大跨度钢结构具有自重轻、刚度高、抗震性能好等优点，能够满足大空间内部活动的需求，因此在体育馆、展览馆、机场等场所得到了广泛的应用。然而，大跨度钢结构的现场安装施工是一个复杂而关键的过程。由于结构体积大、重量重，施工过程中存在着许多技术难题和安全风险。因此，如何有效地进行大跨度钢结构的现场安装施工，成了一个亟待解决的问题。关键词：关键词：大跨度；钢结构；现场安装；施工技术 中图分类号：中图分类号：TU758.11 0 前言 随着建筑规模的逐渐扩大，大跨度钢结构现场安装施工技术越发重要。然而在实际应用过程中，受多方面因素的影响还存在一定的不足之处。基于此，本文针对大跨度钢结构现场安装施工技术进行研究，通过对相关文献的综述和自身经验，先是简单概述了钢结构及其特点，接着讨论了大跨度钢结构的安装施工技术，并研究大跨度钢结构的安装方法，同时在选择安装方法时还要遵循相应的原则。希望以此为我国大跨度钢结构现场安装施工技术的研究提供帮助。1 大跨度钢结构现场安装施工技术研究的重要性 大跨度钢结构是现代建筑中常见的一种结构形式，具有结构轻巧、施工速度快、抗震性能好等优点。然而，由于其结构复杂、施工难度大，因此对于大跨度钢结构现场安装施工技术的研究具有重要性。首先，大跨度钢结构的现场安装施工技术研究可以提高施工效率。大跨度钢结构的安装需要使用大型起重设备和复杂的安装工艺，如果没有科学合理地施工技术，将会导致施工周期延长、成本增加。通过研究现场安装施工技术，可以优化施工流程，提高施工效率，减少施工时间和成本。其次，大跨度钢结构的现场安装施工技术研究可以提高施工质量。大跨度钢结构的安装需要精确地测量和精细地调整，任何一个环节的偏差都可能影响整个结构的稳定性和安全性。通过研究现场安装施工技术，可以提高施工人员的技术水平，确保每个环节的精确度和准确性，从而提高施工质量1。此外，大跨度钢结构的现场安装施工技术研究还可以提高施工安全性。大跨度钢结构的安装需要高空作业和复杂的施工工艺，存在一定的安全风险。通过研究现场安装施工技术，可以制定科学合理的安全措施和操作规程，增强施工人员的安全意识和技能，减少施工事故的发生，保障施工人员的生命安全。2 预应力大跨度空间钢结构概述 2.1 钢结构的概述 在大规模的建筑工程中，预应力大跨度空间钢结构被广泛采用，它具有出色的承重能力、可拓展性和环境适应力，同时具有较高的刚度，使得施工过程更为便捷。因此，预应力大跨度空间钢结构的应用在大规模建筑中，能够最大化其优势，从而使项目产生更大的收益。在过去的工程施工中，混凝土建筑模型主要被应用在普通的建筑环境，通常单向板结构是混凝土建筑模型的主流，因为随着空间跨度的扩大，楼板的厚度也会相应增加。然而，在现在的施工方案中，所需的钢筋数量并不能满足楼板厚度的增长带来的重量需求，这就是大跨度结构的优势2。2.2 钢结构的特点 依据大跨度钢结构的力学属性，我们能够根据实际的建筑和设计需求进行应用。其特点主要包括以下几个方面：第一，高强度，预应力钢材具有较高的强中国科技期刊数据库 工业 A-86-度和刚度，能够承受较大的荷载。第二大跨度，预应力大跨度空间钢结构能够跨越较大的空间范围，实现无柱或少柱的设计，提供更大的空间灵活性。第三轻量化，预应力钢材的使用可以减少结构的自重，降低对地基的要求，减少建筑材料的使用量。第四施工效率高，预应力大跨度空间钢结构采用工厂化生产和现场组装的方式，施工效率高，能够缩短工期。第五耐久性好，预应力钢材具有较好的耐久性，能够抵抗腐蚀和变形，延长结构的使用寿命。第六灵活性，预应力大跨度空间钢结构可以根据需要进行调整和改变，适应不同的使用需求。第七可持续性，预应力大跨度空间钢结构采用可再生材料，具有较低的能耗和环境影响，符合可持续发展的要求3。3 大跨度钢结构的安装施工技术 3.1 准备工作 在开始大规模钢结构建设之前，必须先对建筑设计有深入地理解，并熟悉设计需求。施工前准备是大跨度钢结构现场安装施工的第一步，包括施工方案的制定、施工图纸的编制、施工材料的准备等。在制定施工方案时，需要考虑到施工的安全性、经济性和可行性，合理安排施工工序和施工时间。施工图纸的设计需要准确反映出钢结构的几何形状和尺寸，以便于施工人员进行操作。施工材料的准备包括钢材、焊接材料、螺栓等，需要按照施工图纸和设计要求进行选购4。3.2 工艺流程 在进行钢结构工程的安装过程中，我们需要从一个起点开始，逐步向前推进，并使用综合安装技术，按照一定的顺序来操作。首先，我们需要对基础层面、支撑面等部分进行安装，然后再对支撑系统进行安装。无论是垂直还是水平的结构，都需要有由钢柱或者钢梁组成的支撑，并且在安装完所有之后，需要确保其稳定性5。3.3 钢柱的安装 首先是对吊装进行检查。检查包括吊装设备的工作状态、吊装绳索的完整性和可靠性，以及吊装设备的负载能力等。在进行吊装时，需要根据钢柱的重量和尺寸选择合适的吊装设备和吊装方法。吊装设备可以是起重机、吊车或者其他适当的设备。吊装过程中，需要确保钢柱的平稳吊起，并避免碰撞或者其他意外情况发生。在钢柱吊装到位后，需要进行检查，确保钢柱的安装质量。检查包括钢柱的垂直度、水平度和位置是否符合设计要求，以及钢柱与其他结构的连接是否牢固可靠。在吊装钢柱过程中，将钢柱运送到吊装位置，并进行必要的检查和准备工作，如检查钢柱的质量和尺寸是否符合要求，准备好吊装索具等。再根据安装顺序和计划，使用吊装设备将钢柱吊装到预定位置。在吊装过程中，需要确保吊装设备的操作安全和稳定，以及钢柱的垂直度和水平度。在钢柱吊装到位后，需要进行固定安装。然后根据设计要求，使用螺栓、焊接等方式将钢柱与基础或其他结构件连接起来，确保钢柱的稳定和安全。需要注意的是，完成钢柱的安装后，还要进行必要的检查和验收工作，确保钢柱的安装质量和符合设计要求。接下来，对钢柱进行校准，其中三个主要部分是钢柱的平面位置、标高和垂直度。在吊装过程中，钢柱的平面位置需要一次性进行校准，之后则无需再次校准。在安装钢柱时，应该先进行初步的定位和固定，然后进行校正。校正时，应该使用专业的校正工具，如液压千斤顶和水平仪，确保钢柱的垂直度和水平度。在校正钢柱时，应该根据设计要求进行调整，确保钢柱的位置和角度符合设计要求。校正时应该小心谨慎，避免过度校正导致钢柱变形或损坏。在钢柱安装和校正完成后，应该进行检查和验收。检查时应该注意钢柱的连接是否牢固，是否存在裂缝或变形等问题。验收时应该根据设计要求进行验收，并记录相关数据和结果。3.4 钢梁安装方法 在安装过程中，可能会出现钢梁的偏斜或变形情况，需要进行调整和校正。调整和校正的方法包括使用液压千斤顶或拉线等工具进行调整，同时要注意调整的力度和方向的控制。安装完成后，需要对钢梁进行固定和支撑，以确保其稳定性和安全性。固定和支撑的方法包括使用螺栓、焊接或支撑杆等工具进行固定和支撑，同时要注意固定和支撑的位置和角度的准确性。3.5 钢梁安装过程中的临时支撑 当夜晚工人离开工地时，应该用支撑架或电线将中国科技期刊数据库 工业 A-87-钢框架牢固地固定住，以防止风吹动造成损坏。为了有效地固定电缆的末端，我们需要采用钢丝绳作为风绳。这种风绳的安装应该与总体的结构跨度保持一致，其数目应依照跨度的规模来决定。另外在安装过程中，我们还需要保证风绳的排列是平衡的。3.6 支撑安装 为了更有效地执行矫正和连接，以及应对更大的风荷载和其他各种负荷，这两个都是钢结构建筑施工时需要考虑的两个因素。我们使用角钢或者圆钢来制作支架，并按照设计图纸的指示，将其放置在预定的位置，然后进行安装和拉伸，以确保其不会受到风力的干扰。当进行强化和紧固操作时，需要留心部件的形状变化，防止因为过度压缩而导致部件发生形状改变。4 大跨度钢结构的安装方法 4.1 高空原位单元安装法 大跨度钢结构高空原位单元安装法是一种在高空环境下进行钢结构单元安装的方法。首先，钢结构单元需要在地面上进行制造和预装配，这些单元可以是梁、柱、桥墩等。然后使用起重机将预制好的钢结构单元吊装到指定的位置。这个过程需要高度的技术和操作经验，以确保安全和准确性。当钢结构单元被吊装到正确的位置，要对其进行连接和固定，可以通过焊接、螺栓连接等方式完成安装。接着对钢结构单元进行检查和调整，以确保其符合设计要求和安全标准。大跨度钢结构高空原位单元安装法具有高效、快速、安全等优点。然而，由于操作环境的特殊性，该方法也存在一定的挑战和风险，所以需要一定的经验。4.2 滑移安装法 滑移安装法包括结构滑移法与支撑滑移法。这两种方法的共同点是，它们都能够在特殊环境下，通过滑移的方式，把构造物移至预先设定的地点，然后进行安装。这种方法能够利用机器设备，选择最佳的地点来实现构造物的拼接，从而提高了工作效率。滑移法则的支撑原则要求我们在使用的建筑物中安装支撑框架，并且要在确保支撑的稳固性的前提下，考虑到其承受的负载。此外，我们还需要建立一个工作平台，必要时我们可以通过增加斜撑以保证横向刚度。4.3 整体提升法 采用全面提升的策略，首先将安装部分置于显眼的位置，然后将全部结构抬至规定的高度来实现。然而，当钢结构过高时，这种策略并不适合用于建筑的施工。而且，对支撑系统的控制，也是全面提升策略实现的重要环节。4.4 大型悬挑钢结构无支撑安装法 无支撑的大型悬挑钢结构安装方式，即在没有任何支撑设施的前提下，借助于悬挑结构，通过尖端的设备进行高空的安装，通常会按照阶段性和分级的方式进行。5 选择安装施工方法的原则 常见的大跨度钢结构安装施工技术已经发展到了一定的水平，并且得到了广泛的使用。目前，绝大多数的钢结构都使用了这些施工方法。然而，根据不同的建筑类型和环境，选择的施工方法也会有所差异。在挑选设备的搭设手段上，最初的步骤是依照实际的建设环境来决定。如果实际的建设空间较小，或者需要穿过既存的建筑，那么高空滑移法、全面抬高法或者全面抬高法就是最佳的搭设手段。在此基础上，我们也需要评估设备的状况，最大限度地使用已有的设备，而且要首选常规设备，这样才能减少开销。对于如体育场、展览馆、剧院等需要进行大规模装饰设备的建筑，滑移法能够让大型结构的组装和场地的土木工程同步进行，这样能显著减少工作周期并降低成本。总的来说，吊装需要大型的起重工具，然而，分段和分组的安装则需要的起重工具较少。尽管新兴的建筑施工手段技术高超，但主要针对一些特殊的建筑结构。整体顶升施工法及少支架高空悬挑法，主要适用于大型的网格和网壳结构。总的来说，选择哪一种建筑施工手段，需要根据项目的实际状况，考虑到现场的实际条件、起重设备的状态以及建筑结构的特性等，科学合理地挑选出最优的解决方案。6 大跨度钢结构现场安装施工技术未来研究方向 大跨度钢结构现场安装施工技术取得了一定的进步，但是还存在不足之处，相信通过不断的深入研究，一定会更好的发展。未来的研究方向可以从以下几个方面着手：第一自动化施工技术，研究如何利用机器中国科技期刊数据库 工业 A-88-人、无人机等自动化设备来实现大跨度钢结构的现场安装施工，提高施工效率和质量。第二智能化施工管理技术，研究如何利用物联网、人工智能等技术实现对大跨度钢结构现场施工过程的实时监控和管理，提高施工的安全性和可控性。第三新材料应用技术，研究如何利用新型材料（如高强度钢材、复合材料等）来提高大跨度钢结构的承载能力和抗震性能，同时降低施工成本和环境影响。第四模块化设计与施工技术，研究如何将大跨度钢结构的设计和施工过程模块化，实现工厂化生产和现场快速组装，提高施工效率和质量。第五施工工艺优化技术，研究如何通过优化施工工艺，减少施工过程中的浪费和能耗，提高施工效率和环境可持续性。总之，未来研究应该注重提高大跨度钢结构现场安装施工的自动化程度、智能化水平和施工质量，同时探索新材料应用、模块化设计和施工工艺优化等方面的创新，以满足大跨度钢结构在工程实践中的需求。7 结束语 综上所述，大跨度钢结构的现场安装施工是一个复杂而关键的过程。在施工过程中，需要充分考虑结构的稳定性、安全性和施工效率。通过合理的施工方案和严格的施工管理，可以确保施工过程的顺利进行。另外，大跨度钢结构的现场安装施工技术是一个综合性的工程，需要充分考虑结构、设备、环境和人员等多个方面的因素。只有通过科学地施工方案和严格的施工管理，才能确保大跨度钢结构的安全、稳定和高效施工。希望本文能对相关领域的工程实践和技术创新提供一定的参考和借鉴。参考文献 1杨平,罗军伟,汪兴文.大跨度钢结构建筑改造中的安装施工技术研究J.建筑技术开发,2023,50(09):23-25.2张艳平.基于公共建筑大跨度空间的钢结构安装施工技术J.中国建筑金属结构,2023,22(07):4-6.3刘亚军.大跨度钢结构施工安装变形控制技术J.大众标准化,2022(16):178-180.4刘飞.解析大跨度厂房钢结构安装施工技术J.低碳世界,2019,9(07):197-198.5秦榛,杨慧.大跨度连体桁架钢结构施工监测技术J.低温建筑技术,2013(3):2.