大跨空间钢结构整体提升施工技术分析
摘要：大跨度空间结构钢结构的应用，能够极大提升建筑物的观赏性和建设
水平，还能够节省大量的建筑材料，确保建筑物的质量安全。

本文就大跨度空间
钢结构的施工技术进行了探析，希望能够对今后的相关研究提供参考。

关键词：大跨空间钢结构；整体提升；施工技术
1、大跨度空间钢结构施工技术的特点
（1）空间钢结构跨度大，材质高档，钢板厚度大。

随着社会科学技术与经
济的不断发展，我国建筑理念产生了巨大的变化，为了充分满足广大客户的实际
生活需求，建筑功能技术有了进一步的革新。

其中现代空间钢结构的跨度开始朝
着更大范围发展。

为了确保建筑物的质量与施工安全性，国家超限专家审查委员
会规定，这种建筑物要利用高强度级别的钢材，通过严格检测，确保钢板材料的
厚度与质量。

（2）空间钢结构形式多种多样。

现如今大跨度空间钢结构在原本的形式上
进行了创新与发展，已经具备了全新的组合模式。

比如，将大跨度弦支穹顶作为
钢结构的奥运会的羽毛球馆，利用泡沫理论式多面体作为空间钢结构的水立方，
或者是利用仿生态的设计理念的现代空间钢结构，能够让建筑形式变得更加丰富。

（3）空间钢结构的构件数量多，设计难度大。

在大型工程当中，所需要的
构建种类多样，数量大，这就增加了施工难度，直接对施工进程带来了影响。

所以，要通过多次试验以及研究才能确保施工质量同时按时竣工。

（4）构建精确度要求非常严格，焊接施工难度高。

现如今的大部分大跨度
空间钢结构的建筑工程都是由国家指派的重点工程项目，它们在施工质量标准方
面具有非常高的要求。

所以，有关部门在施工当中要保证空间钢结构的构建精确
度与焊缝技术，这就增加了施工困难程度。

另外，施工当中还需要对材质预拼装
以及焊接。

为了确保工程施工质量与安全程度，在传统技术手段的基础上来创新
钢结构，工作人员要数量掌握好多种技术手段，解决施工当中的困难问题。

（5）空间钢结构的施工与预应力施工技术相结合。

空间钢结构当中的预应
力技术具体是指运用预加应力的方式，针对空间钢结构的内力分布情况进行调整，通过向空间钢结构施加压力，加强材料强度，扩大结构刚度。

预应力钢结构通过
施加外力，转变钢结构的受力状态，减小内力峰值。

这样不仅可以对构建内部的
荷载进行平衡，还能降低构建截面积，从而降低用钢量。

2、某工程钢结构网架整体提升技术
2.1项目概况
某工程机场扩建的国内航站楼及国际候机指廊建筑面积为57219㎡，钢结构
屋面层高12.11m，屋面网架总用钢量约为2600吨。

该工程屋盖钢网架主要构件
形式为圆管和焊接球，圆管最大截面为P351*22mm，焊接球最大规格为WSR6528，钢结构主要材质为Q355B，总用钢量约为2600吨。

网架高度最高处23.9m，最大
跨度37.8m，网架分区单块最大重量约935吨。

2.2钢结构网架拼装方案分析
该工程网架的安装高度较高，跨度较大，若采用常规的分件高空散装方案，
存在以下问题：（1）需要搭较多承重拼装平台，高空组装难度大、焊接工作量大，存在较大的质量、安全风险；（2）项目施工场地临近在运行的飞行控制区，作业场地狭小，无法大范围铺开施工，对整个工程的施工工期会有很大的影响；（3）分件高空散装方案需大量的技术工人劳动力保障，技术经济性指标较差。

若采用大型吊机抬吊整体安装，则需要较大吨位的吊车，并且对于地面基础有较
高要求，存在一定安全风险，且航站楼周边机场南停机坪场道工程正同步施工，
无法提供作业面。

根据项目施工场地情况，将钢结构网架采用“原位拼装，整体提升”，在地面、二层楼板、三层楼板与高架桥上分别拼装再对接成整体后，利用液压提升器、
集成控制箱与集成显示器组成的提升系统将其分步提升到位，待网架合拢卸载后再拆除提升设备，补装后补杆件将大大降低安装施工难度。

2.3整体提升模拟
本工程采用通用有限元分析软件SAP2000V21.0.2，工程验算结构强度采用：1.5×（恒荷载）；验算变形采用1.0×（恒荷载）。

采用SAP2000对结构进行提升模拟分析。

钢结构单元均采用梁单元进行模拟，在吊点处进行竖向约束加水平向弹簧约束，弹簧刚度取0.0001KN/mm（可忽略不计），荷载为结构自重（取1.55倍放大系数），分项系数取1.5。

2.3.1国内航站楼提升验算
本工程中，结合现场安装顺序，国内航站楼建立四个施工阶段对结构进行验算。

国内航站楼提升总重量2258t，其中A区重量为704t，B区重量为366t，C 区重量为166t，D区重量为1022t。

提升工况下，结构最大下挠约79.3mm，下吊点最大水平位移为12.3mm；部分杆件应力比超限，需进行置换加固，置换后杆件应力比均小于0.8，满足提升要求。

2.3.2国际航站楼提升验算
本工程中，结合现场安装顺序，国际楼建立三个施工阶段对结构进行验算；钢结构整体提升重量约154t，结构最大下挠约33.8mm，吊点最大水平位移为
1.2mm，提升工况下，结构杆件应力比均小于0.8，满足提升要求。

验算结果均满足要求，采用整体提升技术为项目节约了工期及机械、劳动力成本。

2.4整体提升施工技术要点
2.4.1被提升结构地面拼装
被提升结构的地面拼装过程即从不完整到完整，从局部到整体的一个过程，地面拼装质量会直接对结构提升中与正常使用状态下的质量与安全产生影响，利用焊接法来实现大型钢结构地面拼装中，为了降低焊接应力与变形给结构带来的
影响，确保拼装精准度，便于结构的提升施工工作，在进行拼装当中更要做好下
面几点工作：第一，制定出科学合理的拆除、替换以及增设构件的计划；第二，
合理确定好拼焊的顺序；第三，合理确定好起拱值；第四，针对提升点以及提升
中心线的垂直偏差进行良好控制；第五，确保焊接质量，根据规范对重要的位置
展开抽样或者是全部展开探伤。

2.4.2完整的结构提升实施方式
在使用整体提升进行施工的过程中，如果进行完整的结构提高，可大大简化
施工工序。

结构提升的过程中，不同阶段的受力点不同，提升钢绞线只对单一方
向结构提供约束。

所以，提升结构需要将竖向支撑结构与一次成型进行有效连接，从而实现结构提升。

如果提升结构在竖向支撑结构中，会增加结构跨度，在此过
程中，提升结构将与原竖向支撑结构接触，无法采用直接提升方案。

先把提升结
构进行拼装，再对其提升，最后滑移就位。

2.4.3正式提升
试提升完成后，各项数据分析未出现问题，各项检查均合格之后开始正式进
行提升，操作当中根据预定要求展开加载与提升，有专门人士负责及时对提升情
况进行检查，认真将测量做好，做好测量数据的反馈，认真校核各项数据与理论值，一旦发现存在异常，要及时分析找到原因，解决问题。

认可当前工作状态后
展开下一步操作。

2.4.4提升就位对接及卸载
提升到位后，将被提升结构与支座展开对接，按照先非提升点处支座对应杆件，然后提升处支座对应杆件的对接顺序。

当完美对接之后要进行质量检验，只
有验收合格，才能保障钢结构安全稳定后准确卸载。

在真正卸载前检测结构总体
稳定性，采用测量仪进行记录，这样只有水平和竖向位移范围符合合格范围，才
能进行卸载。

按照卸载工况模拟计算结果，根据提升反力，从小到大的顺序逐次
逐级进行卸载。

3、整体提升技术的应用优势
（1）通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制。

（2）采用
柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度不受限制。

（3）液压提升器
锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可以在提升过程中的
任意位置长期可靠锁定。

（4）液压提升器通过液压回路驱动，动作过程中加速
度极小，对被提升构件及提升框架结构的附加动荷载很小。

（5）液压提升设备
体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件提升。

（6）设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强。

参考文献：
[1]崔晓强，郭彦林，叶可明.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].工程力学.2019，23(5)：83—88．
[2]金锋.大跨度钢结构整体提升关键问题探析[J].中国设备工程,2020(16).。