大跨度空间钢结构施工中的新型连接技术研究与应用.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 173 大跨度空间钢结构施工中的新型连接技术研究与应用 陈 军 江西江铃集团新能源汽车有限公司，江西 南昌 330000 摘要：摘要：大跨度空间钢结构施工中的连接技术对于整个结构的安全性和稳定性具有至关重要的作用。传统的连接技术因其施工简单、成本低等优点而得到广泛应用，但同时也存在着一些缺陷。随着科技的不断进步，各种新型连接技术也在不断涌现，如高强度螺栓预应力连接技术、高强度螺栓摩擦连接技术、焊接-螺栓混合连接技术和拉钩式连接技术等。这些新型连接技术已经在实际应用中得到了验证并取得良好效果，未来将会继续推动大跨度空间钢结构行业的发展。关键词：关键词：大跨度空间钢结构；连接技术；新型连接技术；施工；抗震性能 中图分类号：中图分类号：TU973 0 引言 大跨度空间钢结构是一种以钢材为主要构件材料，跨度大于 30 米的特殊建筑结构体系。由于其重量轻、强度高、刚度好、施工快等优点，被广泛应用于大型建筑物和桥梁中。而连接技术则是保证整个结构安全可靠的重要环节。传统的连接技术因其施工简单、成本低等优点而得到广泛应用，但是在大跨度结构中也存在一些缺陷，比如连接处的初始刚度和稳定性较差以及对于抗震性能的提升有限。随着科技的不断进步与发展，各种新型连接技术也在不断涌现，并且在实际应用中取得了良好的效果。这些新型连接技术的出现为大跨度空间钢结构的施工提供了更加可靠、高效、节能的解决方案。本文将就大跨度空间钢结构施工中的新型连接技术进行研究与应用方面的探讨。1 传统连接技术的缺陷 传统的连接技术包括焊接和螺栓连接，它们的施工简单、成本低廉、适应性广泛等优点使得它们在工程领域得到了广泛应用。然而，这些技术也存在着一些缺陷，影响着结构的稳定性和可靠性。首先是焊接技术的缺陷。在焊接过程中，钢材会受到高温的影响，导致局部变形或者裂纹的产生。如果没有及时发现并处理这些问题，就会对连接点处的稳定性和可靠性造成影响。此外，焊接过程还容易产生气孔、夹杂物等缺陷，进一步影响了连接点处的质量。其次是螺栓连接技术的缺陷。螺栓连接需要通过预紧力来保证结构的稳定性和安全性。但如果预紧力不够大或者螺栓受到外力作用，就会出现螺栓松动的情况。这种情况下，结构的稳定性和安全性都会受到影响。此外，螺栓连接需要进行拆卸和维护，操作较为繁琐，需要一定的专业知识和技能。特别地，在大跨度结构中，连接点处的初始刚度和稳定性较差。这是因为大跨度结构通常需要使用大量焊接或螺栓连接来实现连接，导致连接点处的初始刚度和稳定性都比较低。如果不针对这些缺陷采取有效的措施进行增强，则会影响整个结构的抗震性能和稳定性。总的来说，传统的连接技术具有一定的优点和缺陷。在工程设计和实施中，需要考虑到各种因素，选择适当的连接方式，并采取相应的措施来保证结构的稳定性和可靠性。2 新型连接技术的研究与应用 高强度螺栓预应力连接技术 高强度螺栓预应力连接技术是一种先进的连接方式。通过在螺栓拉伸过程中施加大于预紧力的张力，使结构形成一定的预应力，从而提高整个结构的初始刚度和稳定性，增强其抗震性能。该连接技术具有预应力作用，可以在一定程度上降低结构在荷载作用下的变形，提高结构的抗震性能。2.1 高强度螺栓摩擦连接技术 高强度螺栓摩擦连接技术是一种基于高强度螺栓预应力连接技术进化而来的全新连接方式。该技术通过利用张力和结构间接触面之间的摩擦力，提升了连中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 174 接点处的刚度和稳定性，具有优异的疲劳性能和抗震能力。相比传统的螺栓连接方式，它能够防止松动和扭曲，实现更加可靠和持久的连接。高强度螺栓摩擦连接技术在许多行业得到广泛应用。在航空、汽车和铁路等领域，它被广泛地用于连接关键部件，如飞机发动机、汽车底盘和火车轮轴。在桥梁和建筑领域，该技术也被用于连接大型结构件，如桥墩和钢结构框架等。该技术的优点不仅包括了更好的疲劳性能和抗震性能，还包括了更低的能源消耗和环境污染。因为高强度螺栓摩擦连接技术不需要使用大量的润滑剂或防锈剂来维护连接，从而减少了能源和材料的消耗，并且减少了对环境的影响。此外，该技术还具有易于维护和检查的优点，因为只需要通过测量螺栓预紧力来判断连接是否存在问题。尽管该技术具有许多优点，但是在实际应用中仍然存在一些限制和挑战。例如，与传统螺栓连接方式相比，高强度螺栓摩擦连接技术需要更高的技术水平和更加精密的设备，从而增加了成本和难度。此外，在连接过程中需要控制好摩擦系数，以确保连接的稳定性和可靠性。总的来说，高强度螺栓摩擦连接技术是一种具有广泛应用前景的新型连接方式，它在提升连接点处的刚度和稳定性、提高疲劳性能和抗震能力、降低能源消耗和环境污染等方面具有明显优势。虽然在实际应用中存在一些限制和挑战，但是随着技术的不断进步和完善，这种连接方式将会得到更加广泛的应用和推广。2.2 焊接-螺栓混合连接技术 焊接-螺栓混合连接技术是一种结构连接方式，通过将传统的角钢连接技术和高强度螺栓预应力连接技术相结合，可以有效地提高结构的抗震性能。该技术利用了焊接的固定性和高强度螺栓预应力连接的优点，同时避免了它们各自的缺点。在焊接-螺栓混合连接技术中，首先在角钢连接点处采用焊接进行固定。相比于传统的角钢连接技术，使用焊接可以使连接更加紧密、牢固，并且可以减少连接点的数量，提高结构的初始刚度和稳定性。同时，采用焊接可以使得连接点的边缘更加平整，减少了因未处理好焊接缝而带来的安全隐患。除了焊接，在角钢两侧还需要分别加装高强度螺栓。这些螺栓在安装时会被预拉力，从而产生预应力作用，可以增加连接点的承载能力和抗震性能。与传统螺栓连接技术不同的是，采用高强度螺栓预应力连接技术后，连接点的初始紧固力较大，可以减少结构在使用过程中因松动而产生的位移和变形。通过采用焊接-螺栓混合连接技术，可以大大提高结构的抗震性能。这是因为该技术可以有效地增加连接点的承载能力，并且使得结构整体更加稳定和坚固。同时，由于采用了高强度螺栓预应力连接技术，连接点的初始紧固力较大，可以减少结构在使用过程中因松动而产生的位移和变形，从而增加结构的可靠性和安全性。总之，焊接-螺栓混合连接技术是一种新型的结构连接方式，通过将传统的角钢连接技术和高强度螺栓预应力连接技术相结合，可以大大提高结构的抗震性能。该技术具有连接紧密、牢固、结构稳定、抗震性能好等优点，广泛应用于房屋建筑、桥梁、隧道等领域。2.3 拉钩式连接技术 拉钩式连接技术是一种新型的非接触式连接方式，与传统的结构连接方式相比，它不需要在结构中钻孔或切割，从而避免了对结构的破坏。该技术利用特制的钢板，在结构中形成卡口，并通过拉钩将钢板和钢梁进行牢固连接，从而达到结构的稳定和抗震的目的。该技术的优点主要有以下几个方面：首先，由于不需要在结构中钻孔或切割，因此可以减少结构的破坏，保持结构的完整性和美观性；其次，使用拉钩技术可以增加结构的强度和刚度，提高抗震能力和稳定性；最后，由于使用的材料质量较高，因此具有较长的使用寿命和更好的耐久性。然而，拉钩式连接技术也存在一些缺点和限制。首先，由于该技术需要使用特制的钢板和拉钩等器材，因此造价相对较高；其次，由于需要精确的制造和安装，因此施工周期较长；最后，该技术仅适用于某些结构类型，如钢结构、混凝土结构等，对于其他类型的结构则无法使用。总之，拉钩式连接技术是一种具有广阔应用前景的新型结构连接方式，它能够有效地提高结构的强度和稳定性，减少结构的破坏和损伤。然而，在实际应中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 175 用中需要注意技术的局限性和缺点，以便在使用该技术时做出合理的决策和选择。3 应用案例 随着科技的不断发展和人们对建筑质量的要求越来越高，大跨度空间钢结构的应用日益增多。在这些工程中，连接技术是一个至关重要的环节，直接影响到整个结构的安全可靠性。传统的连接方式存在一些弊端，例如焊接工艺复杂、施工周期长等问题，这时新型连接技术的出现就为工程实现提供了更好的选择。新型连接技术主要包括高强度螺栓预应力连接技术、高强度螺栓摩擦连接技术、焊接-螺栓混合连接技术和拉钩式连接技术等。这些技术各自具有自己的特点和优势，适用于不同类型的工程结构。以南京奥体中心为例，作为 2008 年北京奥运会的分赛场之一，它的建造需要保证结构的牢固稳定。因此，采用高强度螺栓预应力连接技术是一个理想的选择。该技术通过在螺栓上施加一定的预压力，使得结构受力时螺栓处于受压状态，从而提高了连接件的承载能力和刚度，保证了结构的安全可靠性。而南昌赛格广场及贵阳国际会展中心的建造则采用了高强度螺栓摩擦连接技术和焊接-螺栓混合连接技术。这些技术相比传统的焊接连接方式，具有施工周期短、操作简单、不会产生大量的焊渣等优点。在实际应用中，这些新型连接技术已经得到了良好的验证，并且在一些大型工程中得到了广泛应用。上海国际航运中心的主体结构则采用了拉钩式连接技术。该技术通过将螺栓分为内、外两层，通过内层螺栓连接各个构件，然后再通过外层螺栓将构件牢固地固定在一起，从而保证结构的稳定性。拉钩式连接技术具有结构承载能力大、施工周期短等特点，在大跨度空间钢结构中也得到了广泛应用。总之，新型连接技术在大跨度空间钢结构工程中的应用已经得到了广泛验证，其优越性也逐渐被人们所认可。但在实际应用中，我们也需要注意技术的选择与合理施工，以确保整个结构的安全可靠性。4 未来展望 随着科技的不断发展，建筑领域也在持续向前发展。近年来，新型连接技术为大跨度空间钢结构的施工提供了更加可靠、高效、节能的解决方案，并且在国内外得到了越来越多的应用和推广。未来，这些连接技术将会得到更加广泛的应用，并且可以期待它们在建筑领域的创新性使用。当谈到新型连接技术时，我们通常会提到一些关键的技术，比如：焊接、螺栓连接、锚固系统等等。这些技术之所以得到普及和应用，是因为它们可以满足现代建筑对于可靠性、效率和节能的要求。通过更好地研究这些技术，我们可以进一步提升建筑施工的质量和安全性。然而，在实际应用中，我们需要考虑到具体情况并选择最适合的连接技术。例如，在设计大跨度空间钢结构时，需要考虑各种因素，如荷载、风压、温度变化等等。只有在充分考虑这些因素的基础上，才能选用最适合的连接技术，以确保建筑的稳定性和安全性。此外，施工过程中的细节也非常关键。即使是最先进的连接技术，如果在施工过程中不注意细节，也可能导致连接点出现问题。因此，在施工过程中需要严格遵守操作规范，并进行全面的质量控制和检查，以确保连接点处的牢固性和可靠性。这样才能确保整个大跨度空间钢结构的安全可靠性。随着建筑领域的不断发展，我们可以期待新型连接技术在未来的应用和推广中起到更加重要的作用。将来，我们还将看到更多基于数字技术和人工智能的创新，这些技术将为建筑施工带来更多的方便和效率。但无论如何，我们仍需要始终牢记：只有确保建筑的可靠性和安全性，才能真正实现可持续发展的目标。5 结语 大跨度空间钢结构是现代建筑领域的一项重要技术，而其中的连接技术则直接影响着整个工程的安全和稳定性。随着人们对于建筑安全和可持续性要求的不断提高，新型连接技术的研发和应用变得越来越重要。因此，新型连接技术的探索和应用可以为解决这些问题提供更优质的解决方案。新型连接技术的研发需要充分考虑结构的力学性能、材料特性以及实际施工条件等多种因素，同时还需考虑成本和施工效率等问题。一些新型连接技术，如高强度螺栓连接和焊接连接等，在现代短板钢结构、超高层建筑和大型体育馆等领域已经取得了一定的应用效果。总之，新型连接技术是一个充满机遇和挑战的领域，其应用将为大中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 176 跨度空间钢结构带来更加安全、可靠和高效的解决方案。推动新型连接技术的发展需要不断地探索和创新，促进大跨度空间钢结构行业的健康发展。参考文献 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