大跨度钢结构建筑施工关键技术及安全性评估

大跨度钢结构建筑施工关键技术及安全性评估

安俊山

江门创融建筑工程有限公司  广东江门  529100

摘要：随着现代建筑技术的不断发展，大跨度钢结构因其独特的优势，如形式多样化、造型美观、经济性好等，在机场、会展中心、体育场馆等大型公共建筑中得到了广泛应用。本文旨在探讨大跨度钢结构建筑施工的关键技术，并对其安全性评估方法进行详细分析，以期为此类工程的设计、施工及安全管理提供参考。

关键词： 大跨度钢结构；施工技术；安全性评估；关键技术

1大跨度钢结构建筑的类型

大跨度钢结构建筑通常指横向跨越30米以上空间的各类结构形式建筑，其结构类型主要包括实体结构类（如薄壳结构、折板结构）、网格结构类（如网架结构、网壳结构）、张力结构（如悬架结构、薄膜结构）以及其他新型大跨度空间结构（如可展开折叠式结构、开合屋盖、张拉整体结构等）。这些结构形式各具特点，广泛应用于体育馆、展览馆、机场航站楼等大型公共建筑中。

2大跨度钢结构建筑施工关键技术

2.1 高空原位安装法

2.1.1散装安装法

此策略侧重于在现场设计指定的位置，直接进行钢结构构件的组装作业。它主要依赖悬挑法或搭建全面覆盖的临时支撑系统（即满堂支架法）来实现。悬挑法通常利用已完成的建筑结构部分作为支撑点，向外悬挑出工作平台，逐步扩展至整个结构范围，适用于结构边缘或局部区域的施工。而满堂支架法则是在施工区域下方全面搭建支撑架体，为上方构件的组装提供稳固的工作平台。此方法特别适用于那些跨度相对适中、施工时间较为宽裕的大跨结构项目，如中小型网架、网壳等。散装安装法的显著优势在于，由于构件多为单件或小型组合件，其重量相对较轻，从而降低了对起重设备吊装能力的要求，减少了大型吊装设备的投入成本。然而，该方法也伴随着一些挑战，如支撑结构的搭建与拆除耗时较长，增加了总体工期，并且由于大量作业需要在高空进行，增加了施工难度和安全风险。

2.1.2单元安装法

与散装法不同，单元安装法强调将复杂的结构体系合理划分为若干个易于吊装和安装的单元。这些单元在地面或适宜的楼层上预先组装完成，并通过大型起重设备整体吊升至设计位置进行最终连接。此方法的关键在于精确的单元划分与预拼装工作，它要求设计师与施工团队紧密合作，确保每个单元既能满足结构受力要求，又便于运输和吊装。单元安装法显著提高了施工效率，减少了高空作业时间，从而降低了安全风险。同时，由于单元在地面完成大部分组装工作，质量控制也更为便捷和可靠。然而，该方法对单元划分、预拼装精度以及吊装过程中的同步控制要求较高，需要先进的施工技术和精细的施工管理来保障。

2.2 滑移安装法

结构滑移法侧重于将待安装的建筑结构，无论是整体还是经过合理分段的局部，首先在远离最终设计位置的拼装场地上进行完整的组装与预调试。一旦结构在地面稳固地成型并满足设计要求，接下来便利用一套精心设计的滑移系统，将整个结构或局部结构沿预设的轨道平稳地滑动至其最终的设计位置。这种方法的一个显著优势在于，它极大地减少了施工现场对临时支承结构和复杂操作平台的依赖，从而降低了施工成本，并优化了现场作业环境。特别是在那些吊装设备难以直接触及或作业空间受限的区域，结构滑移法更是展现出了其独特的优越性。然而，结构滑移法也伴随着一系列技术挑战。首先，它要求待滑移的结构在平面外具有足够的刚度，以确保在滑移过程中不会发生不必要的变形或失稳。这意味着在结构设计阶段就需要充分考虑到这一要求，并采取相应的加强措施。其次，铺设滑移轨道是一个关键步骤，其精度和稳定性将直接影响到滑移过程的顺利进行。轨道的铺设需要考虑多种因素，如地形条件、滑移距离、结构重量等，且需进行精确测量和严格控制。最后，同步控制是结构滑移法中的一大难点，由于结构体积庞大、重量巨大，如何在滑移过程中实现各部分的同步移动，避免因不同步而导致的结构扭曲或破坏。

2.3 整体提升安装法

该方法的核心在于，首先将钢结构构件在地面或建筑物内部某一适宜的楼层上进行精确的组装与预调试，确保所有部件均达到设计要求并形成良好的整体结构。利用一套先进的提升系统，该系统通常由高强度钢缆、液压提升装置、控制单元及安全监测设备等组成，将已组装成型的钢结构整体平稳地提升至预定的设计标高。这一过程中，提升系统需具备足够的承载能力和稳定性，以确保在提升过程中结构的安全与稳定。在实施整体提升安装法时，有几个关键环节需要特别关注。首先是地面组装成型阶段，必须确保所有构件的精确对接和固定，形成稳定的整体结构。其次是提升结构的设计与验算，这包括提升系统的选型、布置、受力分析及安全校核等，以确保提升过程的安全可靠。此外，计算机控制液压提升技术的应用也是关键之一，它能够实现提升过程的精确控制和同步调节，提高提升的稳定性和精度。

3 大跨度钢结构建筑安全性评估

3.1外观检测

外观检查侧重于目视检查钢结构表面，旨在识别并记录任何明显的物理缺陷。具体而言，检查人员会仔细观察钢结构是否存在肉眼可见的变形（如弯曲、扭曲或局部凹陷），锈蚀迹象（如锈斑、锈层剥落），裂缝（无论是焊缝处的还是母材上的），以及焊接缺陷（如未熔合、夹渣、气孔等）。这些直观可见的缺陷往往预示着钢结构材料性能的退化或结构承载能力的下降，因此必须及时识别并采取相应的修复或替换措施，以防止问题进一步扩大。

3.2结构性能测试

结构性能测试内容通常包括静力加载试验，以模拟结构在实际使用中所承受的各种荷载，并观察其变形和应力分布情况；同时，也会进行刚度测试，评估结构在荷载作用下的变形抵抗能力；此外，稳定性测试也是不可或缺的一部分，它旨在验证结构在特定条件下的整体稳定性。测试过程中，必须严格遵循相关国家或行业标准，采用先进的测试设备和方法，确保测试结果的准确性和可靠性。

3.3防腐性能测试

防腐性能测试主要针对钢结构表面的防腐涂层进行，包括油漆、防锈漆等防腐材料的质量检测以及涂层厚度的测量。通过检测防腐涂层的附着力、耐候性、耐腐蚀性等性能指标，可以评估其保护钢结构免受环境侵蚀的能力；而涂层厚度的测量则直接关联到防腐效果的持久性。防腐性能的优劣直接关系到钢结构的使用寿命和安全性，因此必须给予足够的重视和关注。

3.4 安全性综合评估

在完成上述各项检测与测试工作后，需要对大跨度钢结构建筑进行安全性综合评估。评估过程应综合考虑外观检查、无损检测、结构性能测试、动力性能测试以及防腐性能测试的结果，全面分析结构存在的问题和安全隐患。评估结果应以书面形式呈现，明确指出结构的具体问题和潜在风险，并据此提出科学合理的修复或加固建议。这些建议应具体、可行，并充分考虑经济性和施工便利性等因素，以确保结构的安全性和可靠性得到有效提升。

结束语

综上所述，随着经济、文化建设的快速推进，人们对建筑的美学要求与功能需求日益提高，大跨度钢结构建筑因其独特的优势成为现代建筑的重要发展方向。然而，大跨度钢结构建筑施工涉及技术复杂、安全风险高，因此，深入研究其关键技术及安全性评估方法具有重要意义。

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