大型公共建筑及工业厂房都有大跨度钢结构的影子,大跨度结构主要是在自重荷载下工作,为减轻结构自重,往往适宜采用钢结构作为主体结构。根据以往施工中遇到的问题,我们主要归纳为3类。
设计与优化方面
施工前应对大跨度钢结构施工设计方案进行优化,尤其在计算分析方面。很多项目部不会算,不计算,导致工程项目施工质量欠佳,或成本变高。那么在计算分析方面要看哪几部分?
图纸设计
首先要重视上部、下部结构的协同工作,应计入多向地震作用的效应。考虑上下部结构协同工作的最合理方法是按整体结构模型进行地震作用计算。下部结构简化必须依据可靠且符合动力学原理,即应综合考虑刚度和质量等效后的有效性。
利用软件对设计模型进行建模,并进行计算分析。具体操作时,应合理确定计算模型,确保屋盖等结构与主要支承部位的连接与构造相符。此外,还应考虑受力分析。计算分析时除模拟结构整体成型后的受力情况外,还要兼顾其施工过程的特殊受力情况,避免在结构成型前因为局部受力超过设计值而破坏。对于施工过程的计算模拟需要考虑构件吊装、不同施工阶段工况、结构预变形技术、构件的预拼装、卸载等。
结构布置
结构布置宜避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的内力、变形集中。对于可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。因此在进行结构布置时,应确保质量与刚度分布均衡和结构的整体性和传力明确。
屋盖的地震作用应能有效地通过支座向下传递;避免屋盖内力集中或较大扭转效应,为此屋盖、支承及下部结构的布置宜均匀对称;保证屋盖结构的整体性,因此应优先采用空间传力体系、避免局部削弱或突变的薄弱部位;宜采用轻型屋面系统,因此应严格控制屋面系统的单位自重。
施工安装方面
大跨结构的复杂性和施工方法的多样性,决定其设计的过程中就必须结合考虑施工的问题。这也是设计过程中经常忽视或者考虑不全的地方。施工中主要涉及到以下安装技术。
结构构件和异型节点的制作技术
各种大跨度、复杂空间形状的钢结构建筑由于需要局部受力复杂,制作难度大的钢构件,因此在复杂工程项目施工时应考虑结构构件和异型节点的制作应满足受力条件,确保工程质量安全。
整体滑移施工技术
大跨度钢结构施工中较为关键的问题是结构在形成空间整体前的稳定性。通过滑移施工技术利用能够控制同步的牵引设备,将分成若干个稳定体的结构沿着一定的轨道,由拼装位置水平移动到设计位置,可较好地解决了该问题。但在使用时要注意其要求结构平面外刚度大,需要铺设轨道,多点牵拉时同步控制难度大的特点。
整体提升施工技术
该技术通过以液压千斤顶作为动力设备,根据各作业点提升力的要求,将若干液压千斤顶与液压阀组、泵站等组合成液压千斤顶集群,并在计算机控制下同步运动,保证提升或移位过程中大型结构的姿态平稳、负荷均衡。
高空无支托拼装施工技术
高空块体扩大单元无支托组装技术,施工原理是:将结构体系合理的分段,选择吊装顺序,使施工过程无需搭设支撑平台,利用结构自身刚度形成稳定单元,通过不断扩大单元接装,最后形成整体结构。
质量措施控制方面，施工过程中,需要注意以下问题。
安装精度控制
复杂空间钢结构在安装时应进行测控,由于钢结构施工测量控制作为施工技术的一部分,其工程施工方案的合理性、先进性,从大量的测控数据信息中分析结果并得到反应和证实。对于大跨度钢结构,由于在施工过程中,结构的变形和受力状态与成型后有很大的差异,所以需要利用各式各样支撑胎架来保证结构的精度。
拆卸控制
由于大跨度钢结构具有卸载总吨位大,卸载点分布广,单点卸载受力大,卸载计算分析工作量大等特点,若支撑力释放不合理,会破坏结构或使脚手架逐步失稳。因此在钢结构卸载时必须以体系转换方案为原则,以结构计算分析为依据,以结构安全为宗旨,以变形协调为核心,以实时监控为保障,严格按照等比法和等距法两种卸载方法的要求进行操作。
吊装方案
大跨度钢梁吊装时,若未进行合理的吊点计算,仍然选择传统的两点吊装,由于钢梁结构较长,吊点间距较大,以及自重和可变荷载作用等因素,钢梁和钢索都受到很大的轴向力作用,易出现钢梁侧向弯曲,甚至发生更加严重的变形。
大跨度钢结构施工现场应加强管理,增加工人业务知识培训,使其对构件的受力特性及吊装知识有更加具象的理解。同时强化施工组织设计对吊装方案进行合理的论证,以选择较为合理的吊装方案。
安装顺序
由于大跨度钢结构对安装顺序要求较高,若未合理考虑安装顺序,钢构件也不符合吊装的需要,则可能影响到结构的安全。施工组织设计时,应合理安排安装顺序,工厂加工、构件运输、现场安装应统一配合,施工过程中,严格执行。除认真制订适合工程的安装顺序外,还应选择有经验的施工队伍进行安装,避免产生质量隐患。
大跨度钢结构在特定工程项目中应用较多,针对施工过程中的种种问题,应加强施工组织设计优化,强化安全与质量红线,不断完善施工技术。
