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大跨度空间钢结构综合安装技术 魏成权 广东省工业设备安装公司 广州510080 摘要：从上世纪末以来，随着我国经济建设的蓬勃发展，建筑设计和施工技术的进步，钢材冶炼技术的大幅度提高，大跨度空间钢结构因其具有其它结构无可比拟的优越性，在大型体育场馆、会展中心、候机厅、会堂、剧院、机库等大型公共建筑及不同类型的工业建筑获得了广泛应用。本文介绍了大跨度空间钢结构的常用几种安装方法。 1、大跨空间钢结构简介 1.1 大跨空间钢结构的分类 通常将空间结构按形式分为五大类，即薄壳结构(包括折板结构)、网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构，称为五大空间结构。其中，膜结构可分为充气膜结构和支承膜结构，前者又可分为气囊式膜结构(囊中气压为3～7个大气压，称高压体系)和气承式膜结构(膜内气压1．003个大气压左右，称低压体系)，后者又可分为刚性支承膜结构(支承在刚度较大的如拱、梁、桁架、网架等支承结构上，又称骨架式膜结构)和柔性支撑膜结构(支承在脊索、谷索、边索、桅杆等柔度较大的支承结构上，又称张拉式膜结构)。在五大空间结构的基础上，平板型的网架结构和曲面型的网壳结构可合并总称为网格结构(新的《土木工程名词》已经正式推荐采用“空间构架”这一名词，相当于英文的Space Frame，这里仍根据习惯称为网格结构)；而悬索结构与膜结构也可合并总称为张拉结构。 1.2 大跨空间钢结构的优点 （1）钢材塑性韧性好塑性好，使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好，则使钢结构对动力荷载的适应性较强。 重量轻钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，它的强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。 （3）钢材更接近于匀质和各向同性体钢材的内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合，所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。 钢结构制造简便，易于采用工业化生产，施工安装周期短大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造；精确度高。制成的构件运到现场拼装，采用螺栓连接，且结构轻，故施工方便，施工周期短。此外，已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。健康环保干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收符合当前环保意识所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康，绿色无污染。 在钢结构安装位置搭设临时支撑架，将结构的全部杆件和节点（或小拼单元）直接在高空设计位置总拼成整体，然后拆除临时支撑架的安装方法称为高空散装法。高空散装法分为全支架法（即满堂脚手架）和悬挑法两种。全支架法多用于散件拼装，而悬挑法则多用于小拼单元在高空总拼。该施工方法高空作业量大，需要大量的支架材料和设备。 2.2分条（分块）安装法 分条（分块）安装法又称小片安装法，是指根据结构形式从平面分割成若干条状或块状单元，安装时先在临时支撑点位置安装支撑架，同时在地面进行条状或块状单元的组装，然后分别用起重机械吊装至高空设计位置，再连成接各单元块之间杆件直至拼装成整体，最后拆除时时支撑架。该方法由于条（块）状单元大部分在地面焊接、拼装，高空作业少，有利于控制质量，并可省去大量的拼装支架。其次，由于单元块的重量与现场现有的起重设备相适应，可利用现有的起重设备吊装网架，有利于节约成本。 2.3高空滑移法 将结构按条状单元分割，然后把这些条状单元在建筑物预先铺设的滑移轨道上由一端滑移到另一端，就位后总拼成整体的方法称为高空滑移法。滑移轨道可以是直线的，也可以为弧线的。高空滑移法按其滑移形式可分下列两种方法： （1）单条滑移法将条状单元一条一条地分别从一端滑移到另一端就位安装，各条单元之间分别在高空再连接。即逐条滑移，逐条连成整体。 （2）逐条累计滑移法先将条状单元滑移一段距离后（能连接上第二条单元的宽度即可），连接上第二条单元后，两条单元一起再滑移一段距离（宽度同上），再接第三条，三条又一起滑移一段距离……如此循环操作直至接上最后一条单元为止。 高空滑移法的主要优点是：①钢结构的滑移可与其他土建工程平行作业，而使总工期缩短。②端部拼装支架可以利用已建的建筑物，以便空出更多的空间给其他工程平行作业，如果没有现成的支架，可以在一端设置宽度约大于两个节间的拼装平台，条状单元在地面拼装后用起重机吊装到拼装平台，然后进行滑移。③设备简单、成本低，不需大型起重设备，特别在场地狭小或跨越其他结构而使起重机等无法进入的情况下更为合适。 2.4整体吊装法 整体吊装法是指将结构在地面总拼成整体，用起重设备将其吊装至设计标高并固定的方法。 用整体吊装法安装空间钢结构时，可以就地与柱错位总拼或在场外总拼，此法一般适用于焊接连接网架