关于大跨度空间钢结构施工技术的研究

1、关于大跨度空间钢结构施工技术的研究摘 要】经济的发展促进了现代建筑的崛起，越来越多的新型建筑出现在我们的视野里。自 2008 年以来，北 京奥运会给我国的建筑行业带来了更多的发展机遇，我国的 大跨度钢结构在原来基础相对薄弱的基础上得到迅猛发展， 出现了许多形式各异、结构多样化的建筑。在新型建筑快速 发展的同时，建筑施工单位有了更多的机会和挑战，促进了 大跨度钢结构技术的发展。本文分析大跨度钢结构发展的现 状，重点研究大跨度钢结构的特点与施工中应注意的问题，为大跨度空间钢结构技术的发展提供一点帮助。关键词】大跨度钢结构；施工；结构分析；方法研引言 近年来，建筑行业呈快速上升的态势，大跨度空间钢结

2、构符合了建筑施工的更高要求，得到迅猛发展。大跨度钢结 构则与之不同，大跨度的钢结构在施工的过程中由于受力较 大，构件会在施工的过程中发生部分变形，虽然这些变形在 施工之前就可以预见的，但是如果不对施工过程进行加以控 制，那么在施工完成后的钢结构可能与设计并不是完全的相 符，这也是引起结构不稳定因素之一。因此对大跨度钢结构 施工过程的结构分析方法的研究时相当有必要的。、大跨度钢结构的发展现状及施工特点1、现状 钢材作为建筑材料的一种，具有匀质、高强的特点，而且有良好的塑性、韧性和可焊性等优点，在建筑行业里扮演 着重要的角色。大跨度空间钢结构的运用符合建筑坚固美观 的要求，在未来的建筑行业中仍然有

3、很大的发展空间。但是 我国的大跨度钢结构技术基础还比较薄弱，但是近年来发展 较快，主要是在体育馆的建造这一块。随着奥运会和全运会 等运动会的开展，国家加大了对体育馆的建设投入，尤其是 在北京奥运会之后，鸟巢、国家水立方等体育设施场所的建 设都运用了大跨度钢结构技术。随着经济的发展和建筑施工 技术的成熟，大跨度空间钢结构的运用会越来越广泛。2、特点 2.1 大量运用钢材，钢材等级要求高 技术的进步和建筑的发展使得建筑施工对钢材的要求越来越高，钢结构的跨度越来越大。大跨度钢结构建筑在施 工中会增加对钢材的厚度要求， 从而增强钢材的强度。 现在， 新型的钢材越来越多，其强度的增大可以提高建筑的质量。

4、2.2 结构形式多样化 大跨度钢结构建筑形式多种多样，涌现了很多奇形怪状的建筑。大多数符合自然的生态绿色的理念，如“鸟巢”的设计就是根据自然中鸟巢的形状采用复杂的钢结构技术建 造的。2.3 现代预应力技术的运用 在大跨度钢结构建筑施工中，运用现代预应力，可以提高钢材的强度，增加建筑的安全性。现代预应力是一种新型 的应用技术，在建筑中运用可以增强建筑的坚固性，延长建 筑的使用年限。2.4 施工技术难度大 大跨度钢结构建筑需要很多的节点支撑，为了满足建筑的结构形式和坚固性，各种各样的节点需要焊接，是一个大 工程。大型的建筑工程，往往有上万个构建，而且构建的大 小、尺寸各不相同，加大了施工难度。而国

5、家的重点工程建 设对工程的质量有严格的要求，都施工的精准度要求高。、大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究1、力学分析方法 图 1 是一个简单的新增单元和节点示意图，在该图中我们可以清晰的发现整个施工过程中构件的位形变化，图中实 线表示设计中构件安装前的位置，虚线表示安装过程中变形 后位置。虚线表示已有构件，点划线表示新增构件。在计算的过程中，不同的安装方式可以采用不同方法来确定相应节点的位移和长度，主要遵循的原则如下。如图（a）中，黑色虚线为构件 I-K 在安装后留下的位置， 同时又在 K 节点的后边安装一个0节点，而0节点的构件长度与构件I-K的变形 程度和构件 K-L 的长度有关， 所以

6、可以通过这三者的关系进 行确定。而图（b）并没有发现新增构件，其构件长度至于 已经安装构件的长度有关, 也就是可以通过变形后 J 与 K 节点长度来确定构件长度。因此，新增构件与已经安装的构件 机有限元的计算软件，可以有效的计算出新增构件的长度和 位形，这对于大跨度钢结构的施工力学的研究有着极其重要 的作用，使其结构分析方法简化有效。之间存在着长度和位置间的关系,运用该方法同时结合计算2、算法 对于大跨度钢结构施工过程的结构分析方法的研究，本文在这里以两端固定梁为例进行分析。两端固定梁的跨度为 24m,该梁采用的是 H型钢，其尺寸为600X 180X 8X 8,由于梁有较大的自重，其受力也受到

7、自重的影响，均布荷载按 照 40kN/m 进行计算。为了便于梁的计算，将梁平均分配为 9 个阶段，由于两端固定，从最外端两个固定阶段开始向内 无支撑安装计算,因此将 9个阶段分为 5 个步骤进行施工, 两边对称相对施工，最后在跨中段进行合拢。本文对该钢结 构的施工进行模拟计算，具体的施工过程中各节点在受力作 用下的变化如下图所示：由图中的位形变化可知,随着两端安装构件不断地向中间推移，纵坐标的数值不断的变大，由此可见施工过程中跨中段的位形相对较大。另一方面，由图中可以看出位形曲线 不断的下移，同一个阶段的位形逐步的增大，说明正在施工 的阶段对已经施工的阶段具有一定的影响。当构件考虑施工 变形而采取预起拱时，本文计算的反拱高度也将较小；按照 该方法进行施工，在设计安装阶段都是按照水平直线进行 的，以便于结构更容易安装和制造。 虽然钢结构的刚度较大， 在安装阶段由于受到自身重力的影响而发生微弱的变形，甚 至荷载的P-A效应可以忽略不计，但是与整体性一次施工相 比，其内部受力还是有着较大的差别的，因此施工阶段还需 要考虑施工的路径非线性效应。三、大跨度钢结构施工中应注意的几点 1、设计与制造技术的应用随着科