大跨度复杂钢结构施工技术问题分析

摘要：

当前大跨度复杂空间钢结构的发展日益壮大，除了施工难度的增加，对施工技术也提出了更高的要求。而施工技术需要专业工程师和研究人员不懈的努力，才能推动我国大跨度复杂空间钢结构施工技术的发展与创新。

笔者详细阐述了大跨度复杂空间钢结构具备的特点以及施工过程中存在的诸多问题，并与实际工程案例进行了有机结合，对存在的技术问题进行探讨，以保证我国大跨度复杂空间钢结构施工技术适用于我国的大跨度复杂空间钢结构施工，以推动我国大跨度复杂空间钢结构施工的发展。

关键词：大跨度；复杂钢结构；施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码： A

一.大跨度复杂空问钢结构特点

1.1大跨度钢结构形式多样化和复杂化发展

大跨度钢结构形式由于造型美观，形式多样化、经济性好受到大批工程师的喜爱，目前大跨度钢结构主要被应用到机场，大型体育馆，会展中心等公共建筑的屋盖系统中，随着跨度和规模越来越大，新材料，新技术的应用，富有特色的大跨度结构已经成为当地的象征和标志性建筑.

1.3普遍使用预应力技术

预应力技术是我国建筑行业的一项新技术，在我国工程施工中得到了广泛的应用，且出现了一系列新的结构形式，例如：索弯顶结构、张拉整体结构以及索膜结构等。例如：北京工业大学体育馆就通过大跨度弦支弯顶结构进行施工建设；而国家体育馆一一“鸟巢”则是通过世界最大跨度的双向张弦梁析结构进行施工建设的。

1.4大跨度钢结构节点多元化

目前，复杂的空间钢结构中出现了仿生态建筑，通过对自然界的复制，来满足人类的不同需要。在大跨度钢结构中使用了多元化的节点形式，例如：铸钢节点、锻钢节点以及球铰节点等。

1.5设计难度与构件数量、截面类型成正比

一般情况下，大跨度复杂钢结构中包含的构件数量众多，而构件所对应的的截面类型又各不相同，因此大大增加了施工单位的施工难度。而大跨度复杂钢结构中存在的弯扭构件需要施工人员进行研究才能保证施工质量。

1.6构件的加工难度大，其加工精度要求高

通常情况下，大跨度复杂钢结构都隶属于国家的重点工程，因此对工程的施工质量提出了更高的要求，因此需要从源头着手来控制，保证钢结构构件的加工精度，但是数量众多的焊缝，且等级属于一级，大大增加了大跨度复杂钢结构的施工难度。

1.7焊接工作量大，施工技术要求高

在大跨度复杂钢结构施工过程中，使用预拼接方式进行施工，以有效提高大跨度复杂钢结构的施工精度。等预拼接的大跨度复杂钢结构构件进入施工现场之后，还需要进行现场焊接，以保证大跨度复杂钢结构施工的顺利进行。

二.大跨度复杂空问钢结构施工中存在的问题

在大跨度复杂空间钢结构施工中，施工技术占据着极为重要的地位。为了保证大跨度复杂空间钢结构施工过程中的安全性与经济性，要使用科学的施工方案进行施工。

2.1注重CAD设计与CAM制造技术

随着我国科学技术的不断发展，数控技术与计算机技术应用到我国的大跨度复杂空间钢结构设计中，需要对钢结构的制造、设计以及技术等进行有机结合，制定可行性强的施工目标，以对大跨度复杂空间钢结构进行创新。CAD设计与CAM制造技术的应用，是对三维立体模型的综合运用，是对各种类型钢材料的综合运用，例如节点设计、制造以及分析等。

2.2安装方法

在大跨度复杂空间钢结构施工过程中，一定要根据施工情况，选择合理的施工方法进行施工，不仅需要具备安全性与可靠性，而且还要具备经济性与适用性。我国传统的钢结构施工方法已经不适用于我国的大跨度复杂空间钢结构施工，因此施工人员对其进行了穿心与发展，很多具有创新性与先进性的施工技术被应用于我国的大跨度复杂空间钢结构施工中，例如：网壳结构折叠展开式整休提升技术、高空曲线滑移技术以及滑架法施工技术等。通过对传统施工方法的组合与再创造，而我国计算机技术与计算机理论的发展，为我国钢结构安装方法的发展提供了保障。

2.3仿真技术

仿真技术在钢结构施工中的应用情况如下：（l）吊装操作中，大型构件的仿真；

（2）安装钢结构过程中，预变形技术的应用，以保证钢结构安装位置的精确性；

（3）卸载过程中存在的仿真模拟。利用计算对施工中存在的重点与薄弱环节进行分析和控制，以对大跨度复杂空间钢结构继续拧有效控制，以保证形状尺寸的正确性。

三.施工力学原理

3.1拉格郎日列式

在针对大跨度钢结构施工期间的力学进行分析过程中，拉格朗日列式通常情况下都被用在物体本身的运动状态描述工作上。拉格朗日列式实际上在进行描述的过程中，都是直接将需要进行位移的度量直接作为大型构件固定变形前后所出现的运动唔知点，如此以来，也就将拉格朗日坐标称之为了物质性代表坐标。3.2ANSYS

在针对部分大型的有限元软件加以利用的过程中，其边界条件的对于大型构件所带来的预应力改变的动态施加、增删都能够较为简便的处理。但是对于大型构件本身的预应力动态施加、增删方面的问题，就目前来说，最为有效的解决方式为：通过ANSYS中所存在的死活单元功能来对于计算机本身的功能加以配合，通过该措施，能够开发出具有针对性的大型钢结构施工过程的力学分析方式。ANSYS本身主要是利用若干个拥有激活、杀死功能的单元库构成，其软件本身从本质上来说，属于有限元大型软件。

四.施工力学分析方法

4.1大型构件增加情况

对构件增加情况予以有效归纳是对大跨度钢结构施工过程施工力学分析的必要步骤和首要步骤。针对构件增加情况，有学者做了如下归纳。

4.2施工力学计算方法

结语：

综上所述，对于大跨度钢结构本身的施工过程中，进行完善的施工力学分析，有着极大的必要性。而在本文之中，主要针对大跨度钢结构本身所具有的各方面特性来进行了全面详细的探讨，并且针对大跨度钢结构的完善，提出了叠加角度作为重要基础的边界转换法以及位移法理论来达到强制约束的目的，通过该方式，能够便于大跨度钢结构的力学分析。