隨著我國經濟和技術的發展,各種大跨度空間鋼結構公用設施建設也因此越來越廣泛的應用。例如大型體育館、飛機庫、展覽館、大劇院等,各種大噸位大跨度大空間結構在大量興建。這些公共設施體積大、質量重、跨度大、安裝、施工高度高,這類建筑往往成為城市的標志性建筑。這類標志性建筑的興起,使得現有的施工技術很難滿足這種發展趨勢。因此迫切需要投入研究和應用這類建筑的安裝,為我國建筑業的發展提供有力的技術。
世界各國都對此類大噸位大跨度空間鋼結構安裝的研究和應用都極為重視。各國都以自己新型的施工控制技術來顯 示本國的建筑科技水平。比較有代表性的建筑有交易展覽館、亞運會主場館、奧運會主場館、各城市的金融中心等,都展示出這類大噸位大跨度空間結構的技術要求高而復雜。從設計到施工,沒有一個環節不需要這些技術作為支撐才能實現的。所以這些施工技術往往成為一個建筑技術低的有力論據。近二十年來大跨度鋼結構成為了建筑結構中較活躍的發展之一。在這些年發展的過程中,我國及其其他發達在大噸位大空間結構方面都取得了較為顯著成就。各種施工、新材料的大量引進和其建筑跨度和規模也越來越大。這些都充分反映了我國的綜合國力與建筑技術水平。
這類大跨度大噸位空間鋼結構的施工、安裝方法應該盡量與結構的形式,現場的施工條件相配合,以達到較佳的技術經濟效果。例如:對于平面結構,可以按照構件的主次順序,將構件按主次順序依次按設計圖紙拼裝即可,這樣安裝既簡單又經濟;對于懸索與膜結構,考慮到鋼索的架設和需要,安裝的其他構件質量都比較輕可以利用己架設的鋼索或者軌道進行滑移吊裝。例如湘西矮寨鋼析梁懸索橋軌索運梁法的運用成功解決了高空、大跨度的施工難題。對于對稱或者不對稱的大噸位鋼衍架等結構的安裝,可以采用整體提法。而像這樣的大噸位鋼衍架、鋼連廊如何把它們、地安裝到設計位置這是廣大工程師們所普遍關心的問題。
大跨度大噸位平面和空間結構中的網架、衍架目前仍為工程中應用較廣泛的幾種主要形式。結構高空吊裝、提升等安裝技術是這類大噸位大跨度鋼結構施工工藝的關鍵。以下主要論述目前實際工程中常見的幾種施工方案,這些方法對于一般大噸位大跨度鋼結構形式的建筑施工是普遍適用的。
目前對于大跨度大噸位空間鋼結構的施工安裝方法基本上分為兩大類:即高空拼裝和地面拼裝后整體提升或者起吊,目前此類鋼結構的施工方法主要有以下幾種:
1高空散裝法
高空散裝法又稱為單件安裝法,是指結構散件單元(單根桿件及單個節點)直接在設計標高位置進行拼裝成型的施工方法。高空散裝法拼裝單構件質量輕,垂直運輸無需大型起重設備,但需要搭設拼裝胎架材料占用量大。
1)高空散裝法的適應范圍:(1)螺栓球節點網架的施工; (2)混凝土薄殼的施工。
2)高空散裝法主要技術特點:
(1)此方法施工的思路相對比較簡單,一般拼裝可從脊線開始由中間向兩端施工,這樣利于減小積累誤差。
(2)在確定好標高和定位軸線后,在拼裝過程中,應隨時調整拼裝偏差結構在拼裝后各項偏差指標符合規范要求。
(3)懸臂施工時己施工拼裝完成部分的剛度和穩定性。拼裝胎架應具備足夠的強度、剛度避免因支架變形而影響拼裝精度。目前在建造加油站、展覽館大跨度網架結構等工程中多采用此方法。
2分單元或分條安裝法
分條或分單元安裝法,是指將整個待安裝的結構分成條狀或塊狀單元,分成的單元在地面上拼裝好然后由起重設備吊裝至設計標高位置,然后再連成整體的安裝方法。這種方法相對于高空散裝法來講,在提高工程質量的同時節約了大量拼裝腳手架。此方法曾經成功應用于大劇院的建造。
分單元或分塊安裝法主要技術特點:
(1)結構分條分塊的劃分,主要依照起重機的額定承載力、作業半徑等特點來確定。
(2)施工過程中分條分塊構件的撓度值一般會出現超限,因此在結構合攏時應及時調整結構標高。
3高空滑移法
高空滑移法與分條分塊安裝法有異曲同工之妙,只是高空滑移法是把己經分條分塊的結構單元,在己經建造好的滑軌上逐條滑移到設計位置,并拼接成整體的一種高空鋼結構安裝方法。這種方法免除了支架的搭設,相比高空散裝法又要方便很多。高空滑移法的施工形式大致可以劃分成如下幾種:
(1)按滑行方式分:單條滑移法、逐條滑移法
(2)按滑移過程中摩擦方式分:滑動式滑移、滾動式滑移
(3)按滑移過程中移動對象分:結構主體滑移、胎架滑移
(4)按滑移軌道布置方式分:直線滑移、曲線滑移
(5)按滑移牽引力作用方式分:牽引法滑移、頂推法滑移
結構的施工一般是架空作業可以與下部其他施工平行立體進行。并且對建筑物內部施工影響較小,因此可以縮短施工周期。另外采用該方法施工無需大型起重設備和牽引設備口。此方法曾應用于重慶江北機場航站主樓建設。