我国经济实力与科学技术的发展，使社会对建筑物的要求越来越严格。而大跨度空间钢结构的优异特点受到建筑业的关注和青睐，并且得到了广泛的应用。本文通过分析大跨度空间钢结构的特点，对施工中的注意事项进行论述，为大跨度空間钢结构施工的顺利进行提供参考性意见，以便促进我国建筑行业的稳定发展。

标签：大跨度；空间钢结构；施工技术

空间结构指形态呈三维状态的结构，大跨度空间钢结构指横向跨越空间>30m的各类结构形式的建筑。近年来，人们生活水平的提高及工业、文化等各项事业的不断发展，使得社会对大跨度空间结构的需求越来越大。空间体系在建筑技术快速发展的同时，逐渐将其丰富多彩的创造潜力发挥出来，体现着大自然的美丽与神奇。

一、大跨度空间钢结构的分类

（一）网架结构

网架结构是由许多杆件根据一定的网格形式通过节点连接而成的空间结构。其重量轻、刚度大、空间受力小、抗震性能好。在体育馆、候车厅等建筑物中应用比较广泛。

（二）网壳结构

网壳结构是与平板网架类似的一种空间杆系结构。主要以杆件为基础，按照一定的工序及规律布置的空间构架。

（三）悬索结构

悬索结构由柔性的受拉绳索和边缘的构件间的彼此联合形成的承重结构。其中钢丝绳、束、线及链条、圆钢等材料制作的悬索受拉性能较好，在建筑物中得到了广泛的使用。

二、大跨度空间钢结构的特点

大跨度空间钢结构主要指网架、网壳及其组合结构和杂交结构。这类结构受力合理、重量轻、刚度强、杆件单一且制作安装方便。在现代建筑行业中得到了蓬勃发展。

（一）结构形式多样复杂

我国自二十世纪六十年代应用网架结构开始到十年代的广泛应用，空间结构的形式越来越灵活多变。其外表丰富、结构灵巧、传力简截、制作及安装便利，还有较好的经济效益，现在新兴的大型公共建筑大多选用了此结构，是当前最受广泛应用的结构之一。例如，我国“鸟巢”利用了复杂扭曲的空间框架结构；“水立方”建筑则采用了多面体空间结构；奥运会的羽毛球馆则是使用了跨度最大的弦支穹顶结构。目前，世界各国都在以高亢的热情相互对其进行学习和应用，今后肯定会有更大的发展空间，空间结构的造型会越来越丰富多彩[1]。

（二）现代预应力技术的应用

预应力大跨度空间钢结构是将现代预应力技术应用到网架、网壳等网络结构所组成的张力结构及立体桁架结构等的大跨度结构，继而形成了一种杂交的、新型的结构体系。涌现出了索穹顶、索膜结构、张拉整体结构等新型结构模式。例如，国家体育馆使用了跨度最大的双向张弦梁结构。预应力技术的应用突破了传统技术无法解决的技术难题，也使结构外形更加丰富，其经济性也更加合理。

（三）新型材料的应用

普通碳素钢在得到大量应用的同时，越来越多的强度高、质量轻的新型材料受到重视并加以应用。例如膜材料、不锈钢材料、铝合金材料等。膜结构是我国正在被广泛利用的空间结构，其中的张力膜结构应用最为广泛，其是以聚酯纤维织物或玻璃纤维织物为基层，以PVC或聚四氟乙烯为涂层的膜材，并与不同类型的支撑体系相组合，其支撑体系可以是索一支柱或者索一杆结构，通常是在膜材获取预应力后协同工作。同时，支承体系也可以采用如网壳、空间桁架等杆系结构。膜结构的兴起势必会为空间钢结构的应用及发展提供更加广阔的空间。

（四）计算机技术的应用

计算机技术的强大促使了非线性有限元分析方法的应用，并成为了结构稳定性分析中的重要工具。目前许多单位依靠计算机技术研制的专用设计程序都有完善的前后处理功能，可以在微机上设计复杂的空间网格结构。有些软件既可以应用于空间网格结构，也能应用于杆、索、梁体系的设计分析中。这些软件程序的应用为大跨度空间钢结构的设计和推广创造了有利条件[2]。

三、大跨度空间钢结构施工技术

（一）高空散装技术

高空散装技术是大跨度空间钢结构的安装方法，即将机构进行合理分块，之后将这些分块单元安装到设计位置的方法。高空散装安装技术的操作安全性和可靠性较高，可以确保公共建筑的施工效率和质量。但是该技术在施工时要搭建大量的搭架，使得施工成本大量增加，影响了企业的经济效益。

（二）分段吊装技术

该技术也被称为现代大跨度空间钢结构的分块吊装技术，其主要特征是将其结构根据设备的具体性能和特征在地面上组装成块状或条状的小单元，再利用起重设备吊装到设计位置，然后将小单元拼接成一个整体。

（三）整体安装施工技术

整体安装施工技术是将台架或地面上的结构安装结束后，通过运送设备安装到实施设计位置的施工技术。

（四）高空滑移技术

此技术是指大跨度空间钢结构的分条结构整体或单元在拼装的条件下进行组装成型，然后在预先设定的位置滑轨上进行滑移的方法。

四、大跨度空间钢结构的施工要点

大跨度空间钢结构建造中的施工技术至关重要，施工方案在施工中的科学合理分析是结构的经济、安全目标得以实现的重要保证。一些大跨度空间钢结构的施工方法已经得到突破，向综合化、多学科、高科技放心发展，传统的施工技术受到了挑战。广大的科研、施工单位应共同    研发新的施工技术，以便满足更多的发展需要。

（一）CAD与CAM技术

计算机技术在各行各业的广泛应用，空间钢结构产品也需要将信息技术、制造技术、设计技术、管理技术等综合应用进来，从而提高生产效率，实现定制化目标。继而提高了空间钢结构产品的管理水平及创新能力。建筑工程设计通常会采用计算机制图工具来提高设计的科学性和精确度。钢结构CAD设计与CAM技术属于结构施工建设中的辅助技术范畴，能够使建筑本身的立体感和三维感完全展现出来，并可以轻松的进行图文转换，较大程度的提升了工作效率，降低了误差的出现的概率[3]。

（二）安装施工仿真技术

通常结构在使用中的受力情况会得到重视，而结构施工阶段的受力情况则没有受到重视。随着工程的不断加大，结构施工阶段的安全问题日渐凸显。在施工阶段，应注意观察施工设备的实际运行情况，要对跨度和节点进行的准确度及时进行检测，对各施工阶段进行有效的控制。钢结构施工阶段的仿真技术主要包括：施工阶段各工况的仿真模拟、大型构件的吊装过程仿真、结构安装的预变形技术、结构构件的预拼装模拟、卸载过程模拟。仿真计算分析技术可以使施工过程中的薄弱环节和需要重点控制的部位预先被发现，可以直观的对结构的整个施工过程进行控制，并最终使形状和尺寸得到保证。

（三）选择合理的安装方法

所谓合理的安装方法，就是在经济、安全、适用中找到最佳的平衡点。大跨度空间钢结构技术比较复杂，没有固定的安装模式，而且使用了较多的新技术、新材料，科学合理的施工方式对建筑施工的安全及确保工程施工质量有非常重大的意义。若想顺利完成施工任务，需要将安装方法进行改革创造。在工程师的努力下，各种高科技施工技术被创造出来。如整体滑移技术、高空曲线滑移技术、滑架法施工技术等。机械设备、计算理论及计算机技术的发展，为大跨度空间钢结构施工技术的创新提供了有力支持。

结语：

大跨度空间钢结构技术的应用顺应了时代发展的需要，其绿色节能、施工方便、造型优美等特点深受人们喜爱。但社会的发展和人民需求的提高对各种技术的要求也越来越高。广大科技工作者要将大量的精力投入到施工技术的研究、开发与创新中去，为建筑行业的发展和国民经济水平的提高献言献策。

参考文献：

[1]陈亮.大跨度钢结构施工技术及质量控制[J].山西建筑，2015，41（9）：213-215.

[2]王强，郑浩，张凯等.浅析大跨度空间钢结构的现代施工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（8）：1954-1955.

[3]鲍广鉴，李国荣，王宏等.现代大跨度空间钢结构施工技术[J].钢结构，2005，20（1）：43-48.下载本文