高空大跨空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的實踐分析

周利橋

【摘? 要】科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，近年來，我國國民經(jīng)濟(jì)水平提升，科學(xué)技術(shù)取得了令人矚目的成績。同時，大跨度空間結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)在建筑領(lǐng)域中得到了普及應(yīng)用。本文將某賓館建筑作為案例進(jìn)行研究。希望通過本文研究探討能夠為我國建筑行業(yè)施工水平的提升帶來積極影響。

【關(guān)鍵詞】大跨空間結(jié)構(gòu);施工技術(shù);分析應(yīng)用

引言

大跨空間結(jié)構(gòu)無疑發(fā)展為建筑行業(yè)發(fā)展中應(yīng)用最為廣泛的施工技術(shù)。該結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)勢不光能夠在三維受力上得以體現(xiàn)。此外，還能夠在表面形狀上體現(xiàn)出來。大跨空間結(jié)構(gòu)表面形狀科學(xué)合理，能夠?qū)ν獠亢僧a(chǎn)生抵抗性。同時，該結(jié)構(gòu)因經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的特性深受人們的喜愛。因此，得到了廣泛的應(yīng)用。

1.高空大跨空間結(jié)構(gòu)及特性分析

1.1結(jié)構(gòu)多樣化

以往大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)所具備的性能過于單一，無法滿足建筑需求。隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式向多樣化方向發(fā)展。例如，在鳥巢建設(shè)時，設(shè)計者對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，在仿生物學(xué)的基礎(chǔ)上開展設(shè)計工作。奧運會上的羽毛球館是高空跨度玄之穹頂結(jié)構(gòu)。上述建筑均是在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念基礎(chǔ)上，與現(xiàn)代技術(shù)相融，使結(jié)構(gòu)外觀打破傳統(tǒng)單一的特性，向多元化發(fā)展，使人感覺眼前一亮。不光與當(dāng)代人審美需求相符合。此外，能夠使設(shè)計結(jié)構(gòu)變得科學(xué)合理。

1.2增加施工難度

大跨度鋼結(jié)構(gòu)項目工程的開展對節(jié)點支撐的要求更高，想要使現(xiàn)代建筑堅固及美觀的需求得以滿足，每個節(jié)點都要開展焊接工作。這個工作并不是一朝一夕就可以完成的。大型項目建筑會涉及到多個構(gòu)件。此外，每個構(gòu)件的尺寸和規(guī)格各不相同，這樣一來增加了施工技術(shù)難度。想要為建筑的結(jié)構(gòu)和美觀性提供保障，施工人員就應(yīng)該克服苦難，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)，提升工程質(zhì)量。

1.3鋼材等級提升

近幾年，我國經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，生活環(huán)境有所改善。在此同時，科學(xué)技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展。建筑行業(yè)中傳統(tǒng)的工程理念及理論已經(jīng)被摒棄，人們對建筑外觀性能等各方面需求在每時每刻發(fā)生著變化。正因如此，高空大跨結(jié)構(gòu)體系在建筑行業(yè)中得到了普及和應(yīng)用，如何在有限的空間之內(nèi)擴(kuò)大其范圍是建筑學(xué)者一直在研究的問題。建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間橫向拓展會豐富建筑物使用性能，但正因如此，也會增加建筑物頂部所承受的壓力。長此以往，兩側(cè)墻體無法承受其重量。這時想要確保建筑物的可靠性，并使其穩(wěn)定性得以提升，就應(yīng)該加強(qiáng)抵抗剛度，減輕結(jié)構(gòu)重量，降低施工難度，為工程質(zhì)量提供保障。當(dāng)前，建筑行業(yè)在應(yīng)用大跨空間結(jié)構(gòu)時對技術(shù)要求十分嚴(yán)格，使用的材料應(yīng)該具有統(tǒng)一的審查標(biāo)準(zhǔn)。大跨度建筑物在實際施工時，應(yīng)使用規(guī)格、強(qiáng)度達(dá)到要求的優(yōu)質(zhì)鋼材，并且由相關(guān)人員對現(xiàn)場施工材料進(jìn)行檢驗，如果存在不合格的材料，應(yīng)該及時更換，并且對其他鋼材進(jìn)行質(zhì)量檢查。

1.4應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)

預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)在當(dāng)前結(jié)構(gòu)施工期間得到了普及應(yīng)用，特別是在大面積板或者是大面積梁的建造過程中。預(yù)應(yīng)力技術(shù)共分為先張法和后張法施工技術(shù)。通常情況下，先張法技術(shù)使用范圍十分廣泛，預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有操作簡單的特性，該技術(shù)通過精確的設(shè)計和驗算，確保其數(shù)據(jù)精準(zhǔn)率，并且張拉鋼筋之后，在錨具的作用下對其進(jìn)行固定，從而使鋼筋具有抗壓力。在高空大跨度體系之中，應(yīng)用預(yù)用力技術(shù)能夠提前對鋼筋進(jìn)行彎曲加工，使其具備抗壓力之后，將其與其他構(gòu)件相拼接，通過鋼筋內(nèi)力消除自重力。這樣一來，能夠降低結(jié)構(gòu)原有重量，節(jié)約建造成本。預(yù)應(yīng)力技術(shù)分析如圖1：

2.案例分析

本文將南昌市某賓館建筑作為案例進(jìn)行分析。該建筑長度為55米，跨度為36米，下部為9米高的混凝土柱子。在特定范圍之內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋工程屋頂標(biāo)高長度為25米。腹桿采用圓管，上下鋼索采用H型，鋼屋面框架采用型鋼桁架，單重20.3噸。

該工程中每一塊鋼結(jié)構(gòu)都位于混凝土中央結(jié)構(gòu)，與混凝土外軸結(jié)構(gòu)有27米的距離，周圍場地很狹窄。樓梯吊裝、拼配等工作均需要在高度為8.4m的樓面上的鋼結(jié)構(gòu)中進(jìn)行，因此，應(yīng)該對施工場地進(jìn)行科學(xué)合理的安排。該工程的施工難點是對質(zhì)量要求極高，并且工期緊。在該工程施工過程中，下部混凝土應(yīng)高質(zhì)量完成并且應(yīng)滿足設(shè)計需求強(qiáng)度。混凝土結(jié)構(gòu)能對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接影響，應(yīng)現(xiàn)場安裝鋼結(jié)構(gòu)。實際上，該工程實際工期僅有25天。與此同時，該工程實際施工過程中焊接工作量較大，且屋面具有較大跨度結(jié)構(gòu)，需求大量混凝土，此外，涉及的工序十分繁瑣復(fù)雜。需要各個工序的施工人員相互配合，任何一道工序出現(xiàn)質(zhì)量問題都會對工程整體質(zhì)量產(chǎn)生十分消極的影響。因此，相關(guān)部門及工作人員應(yīng)對工程進(jìn)展及技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行嚴(yán)格管理。建筑鋼結(jié)構(gòu)分布示意圖如圖2。

3.整體安裝思路

首先吊裝橫桁架，然后校正，焊接完畢，然后安裝縱析架，使其呈水平方向支撐同時測量跟上，一邊退一邊安裝鋼桁架。施工順序為對埋件進(jìn)行復(fù)查，重復(fù)檢測，將構(gòu)件運輸至指定位置，開始吊裝橫桁架，之后，對其矯正，安裝并固定橫桁架及支撐體系，同時，固定次梁。焊接、鋪設(shè)屋面鍍鋅板，開始涂裝作業(yè)，完工之后對整體工程進(jìn)行驗收。

4.選擇設(shè)備并分析其性能

4.1選擇扁擔(dān)作為主設(shè)備

吊裝工作過程中主要設(shè)備是扁擔(dān)，其主要工作任務(wù)是組裝由卷揚機(jī)、滑輪車組、鋼扁擔(dān)組成的長度為36米的跨度主桁架。想要對場地進(jìn)行合理安排，避免因時間安排不合理或者現(xiàn)場拼裝導(dǎo)致浪費時間，將金屬扁擔(dān)安裝在標(biāo)高為26.35米的柱頭上，將牽引式卷揚機(jī)（5 T慢速卷揚機(jī)）安裝在標(biāo)高為8.4米的緩臺上，采用混凝土柱對卷揚機(jī)進(jìn)行固定，鋼扁擔(dān)材質(zhì)為Q235，長度為2.8米。鋼屋面梁采用后端與預(yù)埋板剛接連接的方式，采用四根螺紋鋼進(jìn)行連接，為了防止變形，剛吊裝上的桁架采用攬風(fēng)繩固定，在安裝完主桁架之后將纜風(fēng)繩拆除。

4.2無縫鋼管獨腳拉桿

鑒于樓面建筑場地十分狹小，但是吊裝拼裝工作必須在該場地完成，為了對有限場地進(jìn)行合理安排，確保工程順利進(jìn)展，對安裝時間進(jìn)行合理安排，應(yīng)采用300*8無縫鋼管吊裝次桁架。應(yīng)用獨腳金屬拉桿首要完成的任務(wù)是吊裝次桁架，為了確保工序正常進(jìn)展，焊接完畢主桁架之后，安裝次桁架。

4.3構(gòu)件安裝

（1）桁架安裝。此次工程涉及的鋼桁架截面寬度與長度均不能使加工、運輸需求得以滿足，應(yīng)分段加工、預(yù)先拼裝，之后將散裝零件運輸至施工現(xiàn)場，再對其進(jìn)行整體組裝。在施工現(xiàn)場進(jìn)行拼接時，應(yīng)將路基箱作為操作場地，將鋼馬凳搭設(shè)其中。想要合理利用操作場地，按期完成工程，采用地面裝配法，在高度為8.4米的裝置臺上裝置拼裝胎架，從而將荷載向混凝土柱的分散。構(gòu)建詳細(xì)情況如表1 ：

（2）拼裝鋼桁架。構(gòu)件對號，相關(guān)工作人員在具體施工時應(yīng)嚴(yán)格遵循圖紙，以構(gòu)建編號為依據(jù)，對現(xiàn)場構(gòu)件開展對號工作，針對完成對號的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行記錄;組裝平臺，裝配式平臺，鋼桁架裝配式焊接平臺由鋼臺、墊板和千斤頂共同組成。在搭設(shè)平臺過程中，應(yīng)注意如下問題：施工人員應(yīng)牢固焊接各個焊接部位，在放置鋼凳時，應(yīng)該對其高度進(jìn)行測量，確保水平焊接，在放置鋼凳過程中，應(yīng)該對其垂直情況進(jìn)行嚴(yán)格掌控，在拼接前應(yīng)該注意如下幾點：應(yīng)以加工廠預(yù)拼裝的編號為依據(jù)組對構(gòu)件，并且相關(guān)工作人員應(yīng)該用水平儀找平拼裝平臺，拼裝到位之后，應(yīng)對桁架垂直度水平情況進(jìn)行針對性調(diào)整，為拼裝質(zhì)量提供保障。在確保軸線及總長度之后，應(yīng)該采用水平儀檢查屋面水平度。此過程最大誤差應(yīng)小于三毫米。拼裝工藝流程圖如圖3：

4.4現(xiàn)場安裝焊接

該工程需要進(jìn)行現(xiàn)場焊接的部位有支撐連接點、預(yù)埋件構(gòu)件、桁架鋼柱連接點。對焊材和木材有如下要求：首先，在焊接過程中所選用的焊材及木材材料均應(yīng)具備出廠合格證書，并且與設(shè)計需求相符合。其次，焊接部位表面應(yīng)整齊光潔，不可有裂紋毛刺，更加不能夠有對焊接強(qiáng)度或者是焊接質(zhì)量產(chǎn)生消極影響的因素。直至焊接表面相鄰時也不可松散，存在潮氣、氧化皮或者是油污等雜質(zhì)。施工人員在打開焊接材料之后，應(yīng)該對其進(jìn)行針對性保存，避免焊接材料性能受到影響。

4.5準(zhǔn)備工作

在開展焊接工作前應(yīng)做如下準(zhǔn)備：施工人員應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底工作，在開展焊接工作前，應(yīng)按相關(guān)規(guī)定來烘焙焊條，焊條經(jīng)烘焙后達(dá)到固定溫度時才能夠使用。施工人員應(yīng)注意不可使用銹濁、變質(zhì)、脫皮的焊條。在焊接前，應(yīng)清除焊縫接口周圍的銹、油等雜質(zhì)。打底焊接與定位焊接方法相同，要正式焊接，焊接部位不可有雜質(zhì)、裂紋等影響因素，焊接之后能夠為其構(gòu)件的牢固性提供保障。在開展焊接工作之前，應(yīng)該對構(gòu)件組裝質(zhì)量進(jìn)行反復(fù)檢查，明確定位焊接部位雜質(zhì)清理情況，如果無法滿足建筑需求，應(yīng)該對其進(jìn)行針對性處理，直至合格之后。如果施工現(xiàn)場每秒風(fēng)速大于10米，開展手工電弧焊時應(yīng)采取防風(fēng)措施。如果天氣相對潮濕或者是雨天的時候，施工人員應(yīng)采取針對性措施進(jìn)行防護(hù)之后才可以開展焊接工作。

4.6組裝要求

在對部件進(jìn)行焊接連接過程中，應(yīng)做到嚴(yán)密貼合，如果構(gòu)件長度與焊縫呈平行狀態(tài)，應(yīng)該采用焊透坡口開展連接工作做到密貼。施工人員在開展焊接工作前應(yīng)對工件對其情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，工件偏離值應(yīng)小于其厚度10%，絕不可超過3.2毫米。相關(guān)工作人員應(yīng)該在矯正、焊接工作完成之后開展構(gòu)件組裝工作，在使用夾具組裝開展工作時，在拆除夾具過程中不能夠?qū)δ静漠a(chǎn)生損傷，工作結(jié)束后有修磨焊疤部位。

4.7焊接檢驗要求

焊接工作人員只有經(jīng)過專業(yè)考試，并且獲取合格證書之后才能夠上崗工作。在使用焊絲之前，應(yīng)該對焊接部位的鐵銹油污等雜質(zhì)清除干凈，在使用焊條或者是焊劑之前，應(yīng)以產(chǎn)品說明書為依據(jù)，按其規(guī)定的時間進(jìn)行烘焙，在烘焙低氫型焊條時應(yīng)將其放置在保溫箱之中，做到隨用隨取。在對焊縫腳接梯形對接接頭進(jìn)行焊接時，應(yīng)將引出板設(shè)置在兩端，確保焊接與坡口材質(zhì)相同。板焊應(yīng)超過50毫米，氣體保護(hù)焊或者是手工電弧焊應(yīng)超過20毫米，焊接工作完畢之后，對引出板進(jìn)行氣體切割，并將邊緣修模平整，不可直接擊落。在凹型焊縫處，木材與焊縫金屬的過渡應(yīng)做到平緩，不能夠在材料表面留下焊疤，在選用定位焊方式施工時及焊接材料與被焊接的材質(zhì)相同。焊接厚度應(yīng)控制在理想數(shù)值的2/3內(nèi)，切記不可超過8毫米，長度不可小于25毫米。在焊接工作完成之后，焊接施工人員應(yīng)該對焊縫表面的雜質(zhì)進(jìn)行清除，并且對焊縫外觀質(zhì)量進(jìn)行仔細(xì)檢查。

4.8摩擦面處理方式方法

采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接時，應(yīng)加工處理構(gòu)件摩擦表面，通過噴砂的方法對其進(jìn)行處理，噴砂在貼合面上的范圍應(yīng)超過4t，確保噴砂面沒有泥土、毛刺，不能夠使用涂刷油漆的方式。此外，施工人員還可以采用砂輪打磨的方式對其進(jìn)行處理，構(gòu)件受力方向和打磨方向應(yīng)該成垂直狀態(tài)，摩擦面經(jīng)打磨之后，表面應(yīng)該是鐵色并且肉眼無粗糙處。工作人員應(yīng)該對處理好的摩擦面做系數(shù)測定，檢測結(jié)果應(yīng)與設(shè)計需求相符。安裝前應(yīng)該對摩擦系數(shù)進(jìn)行再次檢驗，確保數(shù)據(jù)合格之后才能夠開展安裝工作。摩擦面處理之后，表面應(yīng)保持干燥整潔，不可將其放置在潮濕或者是淋雨的地方。應(yīng)該在其生銹前完成組裝工作。如果摩擦面生銹之后，在組裝之前應(yīng)該將表面上的泥土、黑皮等雜質(zhì)清除，使其呈現(xiàn)赤鋼色，方可開展工作。

5.結(jié)束語

大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在我國建筑行業(yè)之中，在實際施工時，要對諸多因素進(jìn)行充分考慮。在選用施工技術(shù)時，應(yīng)以現(xiàn)場實際情況為依據(jù)，為整體建筑質(zhì)量及美觀性提供保障。本文對高空大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行分析，并以南昌市某賓館建筑作為案例，對其施工技術(shù)、要求及注意事項進(jìn)行分析。希望本文的研究能夠為相關(guān)工作的開展帶來指導(dǎo)意見。

參考文獻(xiàn)

[1]王明鋒.高空大跨空間結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的實踐分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020，（25）：144-145.

[2]肖芳林.高空大跨空間結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017，（11）：1102-1102，1111.

[3]范若蘭.高空滑移施工技術(shù)在大跨空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].廣東經(jīng)濟(jì)，2017，（12）：198.