时间：2023-06-08 10:58:09
【关键词】大跨度；钢结构；施工
一、大跨度空间钢结构的发展现状
近年来，随着人们需求的不断增加，各类大型建筑的功能也逐渐丰富，以北京鸟巢为例，不仅要建设各种类型的比赛场地，还要设置相应的观众席、运动员休息室以及大空间的后勤基地。因此，建筑物的规模不断扩大，功能日益丰富。从国内大型建筑的发展现状看，跨度达 120mm 以上的超大规模建筑不在少数，并且大都采用了新材料和新设计技术，出现了诸如空间网格结构、张力结构等富有特色的现代化大跨度建筑。从行业发展角度看，大跨度空间钢结构已经成为近代以来发展速度最快的建筑形式之一，并且随着建筑施工技术的不断优化，在未来相当一段时间内还有着更为广泛的应用，发展潜力巨大。大跨度空间钢结构施工技术的优劣，在很大程度上成为衡量一个国家建筑技术水平高低的重要因素。
对于国内大跨度空间钢结构施工来说，虽然经过多年的研究积累了较为丰富的理论基础，但是实践经验相对缺乏：硬件方面，无论是在前期钢结构的规划设计还是中期的施工操作，都存在部分的瑕疵和疏漏；软件方面，专业水平强、综合能力高的高素质人才数量不足，难以弥补大跨度空间钢结构施工人才的缺口，理论和知识创新能力稍弱，对国外施工技术的依赖性较强。目前，国外空间钢结构的最大跨度已达 200m 左右，给国内建筑单位和科研机构带来了更大的压力，因此，我们必须结合国内建筑基础，由“中国制造”向“中国创造”转变，研发独具中国特色的大跨度空间钢结构施工技术。
二、施工中应重点考虑的问题
（一）设计与制造技术的应用
随着科学技术在各个领域的应用，建筑工程设计通常也采用计算机制图工具，提高设计的科学性和精准度。如 CAD 技术和 CAM技术在钢结构施工建设中起辅助作用，它的运用为建筑提供三维空间和立体感，实现了图文之间的转换，减少设计的误差，提高工作效率。
（二）厚板及管结构的全位置焊接技术
在大跨度空间钢结构施工中，保证钢材间的高质量焊接对于提升整体结构稳定程度有关键性影响，直接决定了空间钢结构的使用年限。现代大跨度空间钢结构设计时，为了尽可能体现结构的多样化，往往采用不同类型、不同尺寸的钢材，这就给焊接带来了较高的难度。除此之外，在大跨度空间钢结构施工时，需要面临来自外界环境的多重因素影响，例如温度变化、风速、湿度等，都会给焊接质量产生影响。为了解决上述问题，必须有针对性的采用焊接工艺，确保每个焊头的施焊均匀和母材的充分融合。
（三）结构形式多样化
传统大跨度空间钢结构功能单一，因此结构形式就会受到固化。随着建筑理论的不断发展，大跨度空间钢结构形式也多样化发展。如以生物仿生学为设计基础奥运会鸟巢建筑、以泡沫理论为基础水立方等。将大跨度空间钢结构设计理念与现代技术结合起来，不仅使结构外观丰富多样，给人以眼前一亮，也满足了现代人的审美情趣，而且结构形式更加科学、合理。
（四）空间钢结构的跨度大，钢材等级要求高
在科技进步和经济发展的不断推动下，建筑行业建筑理论不断更新，为了满足人们对于建筑的需求，建筑空间钢结构跨度向更大范围扩展开来。虽然建筑空间横向扩展会使建筑内部功能丰富，但由此带来建筑压力也会不断增加，在这样的情况下，保证建筑空间框架安全、提高钢结构荷载能力成了保证建筑质量的关键所在。因此，相关审查委员会制定严格建筑安全审查标准，要求大跨度建筑要选择高强度、高质量的优质钢材，并且定期要对钢结构进行检验，确保及时发现钢结构问题及时解决，起到防患于未然的作用。
三、大跨度空间钢结构的应用
（一）张拉整体结构
张拉整体结构大致为三棱柱或四棱柱构成的基本单元，如果把所有基本单元的节点进行联接，则能够构成双层张拉整体结构，这一自应力网格体系大多是通过被连接的棱柱体单元具备的单独受压刚性杆以及持续张拉的柔性索而构成，其中敷设的膜材可选用遮光挡雨的类别，总体刚度以单元间的自平衡预应力为根本。
（二）弦支弯顶结构
把以上张拉整体结构上层柔性索变成具备刚性的单层球面网壳，在弹性的支撑方面能够提升单层网壳的稳定性以及结构刚度，因为上层属于刚性，能够把膜材取消运用常规的夹芯板进行取代，在提升建筑物室内保温性能以及隔热性能的状态下，可以大面积节约工程造价的成本。
（三）预应力网格结构
在工作中，透过技术人员把当前预应力技术与空间网格结构相融合，则能够打造出预应力网格结构。通常状态下，在空间网格结构内施加预应力的方式有以下两类：首先，在空间网格结构四周设定相关的预应力索或在下弦平面中设定预应力索，如此则可以结合为预应力网格结构；其次，在空间网格结构创建当中施加预应力，透过适宜的协调而变为预应力网格结构。
（四）预应力张弦梁与弦析架结构
张弦梁结构属于上弦抗弯受压构件与下弦受拉钢索而构成，在工程内体现出受压撑杆相互衔接的自平衡结构体。弦析架结构属于受压撑杆持续上端抗弯受压拱式析架与下端构成，在工程内体现为受拉钢索而构成的自平衡结构体。这两类结构的用钢量有所增加，施工难度有所提升。
（五）对角线布索体外预应力平板型网架
对角线布索体外预应力平板型网架最初使用在前苏联，通过前苏联的建筑举例，在1977年的福尔日思科的某一商业中心，建筑面积在72mx17m。我国某空间结构厂在1993年运用同等原理以及布索形式创建对角线布索体外预应力平板型网架，以此展现出对角线布索体外预应力平板型网架的优势，而不足之处则为预应力结构体系并不完善，构造十分艰难。
四、预应力大跨度空间钢结构的展望
（l）最大的跨度可以为400一500m，跨度在200一300m之间尤为普遍；（2）当前应当持续完善并提升应用斜拉网格结构、预应力乃至弓式预应力钢结构以及张弦梁结构；（3）应当结合承建单位的力量，一同研发并推广索弯顶结构，在短时间内尤其应当争取创建我国首幢索弯顶；（4）探索预应力空间钢结构全新的材质、工艺、结构、节点，极力进行创新；（5）处理并未解决的预应力空间钢结构抗震、抗风、结构优化、结构控制等方面的问题；（6）由于普遍运用在公共性窗口建筑的预应力大跨度空间钢结构，能体现出一个地区乃至国家的建筑水平。
五、结语
综上所述，工程师与建筑师对于工程项目的创建当中，需要有效结合，将各类先进技术运用其中，如此才可打造出全新的预应力空间钢结构，以便符合当前社会的发展所需，加快建筑行业的健康化发展，使社会经济能够可持续运行。
参考文献：
[1]薛宇轩，胡燕昊.大跨度空间及其钢结构工程实现问题探讨[J].科技资讯，2011（10）：131-133.
【关键词】土木工程；建筑；发展
21世纪是高科技时代，土木工程将会引进更多的高新技术，土木工程发展极为迅猛，其实践和研究已取得显著成就。据澳大利亚的科学家分析， 2080年世界人口将达到顶峰（106亿），而后有所降低，因此，我们要将土木工程引进更多的高新技术，以适应可持续发展战略，促进土木工程进一步提高、创新和发展。
1 土木工程的涵义
土木工程是应用各种材料、和设备进行勘测、设计、施工、保养维修等建造各类工程设施的科学技术的统称。从狭义来看土木工程即指工程建设的对象，如建造在地下或者地上、水上或者陆上、间接或者直接影响人类生活、科研服务、军事战略的各种工程设施，包括房屋、道路、堤坝、运输管道、铁路、桥梁、隧道、港口、海洋平台、电站、防护工程、给水排水等。本文主要以房屋建设工程为中心进行论述。
2 新世纪的土木工程
2.1 新世纪土木工程的高层建设成就
新世纪以来，城市化的进程不断加快，由于城市用地日趋紧张，于是我国高层建筑飞速发展，不仅体现在数量上，还体现在质量上。据初步统计，我国已建成20层以上高层建筑物10 000多栋，超过100 m的高楼有500多栋， 200 m以上的高层建筑50多栋，有20多栋超过300 m。例如长沙中心百货大楼为悬挑结构，总高115m,共三道预应力混凝土悬挑大梁，每道挑起6层楼面；南京多媒体通讯大楼为巨型框架结构，32层，140.5 m高，四角的电梯井筒为其四根巨柱，整个大楼有4道大梁；上海浦东金茂大厦其主要采用的是钢筋混凝土和钢构架混合结构，地上88层，高度420. 5 m,地下3层；重庆中建大厦也为悬挑结构，52层，高192 m,中央电梯井筒作为承载柱，悬挑部分为预应力混凝土桁架，每层悬挑结构分别承托8层楼面；深圳香格里拉大酒店用了巨型框架结构，33层，114 m高，采每隔6层设置一道大梁，将6层的楼面荷载传至巨柱上，巨柱由筒体形成；另外还有海金融中心大厦地面94层、地下3层，高466m，以及高368. 5 m的香港中国银行，高374 m的香港中环广场大厦，高347. 5 m的高雄T&C塔楼。从世界范围来看，目前最高的建筑，迪拜的哈利法塔高828m，台北101大楼高508m，芝加哥高442 m的Sears塔楼，吉隆坡高452 m的石油双塔楼二栋，高346. 3m芝加哥Amoco大厦。
2.2 新世纪土木工程大跨建筑的成就
新世纪以来，中国建成了不少大跨度预应力混凝土马鞍形壳板屋盖单层建筑，随之我国大跨建筑、大空间建筑显著发展，不仅包括单层建筑，还包括了多层建筑。
2.3大跨建筑的土木工程实例
上海色织四厂工程于20世纪80年初建成，是国内最早、最有影响的大跨多层预应力混凝土结构工程，为6层，双跨，每跨20 m的预应力混凝土框架结构，柱距7.2 m；珠海玻璃纤维厂主厂房采用了大跨度部分预应力混凝土门式刚架结构，由4跨连续组成；珠海海关联检大楼，为大柱网预应力混凝土双向框架结构，纵向7跨，每跨18 m,横向5跨；上海闵行影剧院工程为大空间建筑，平面为正六边形，对角线长28 m,采用了预应力混凝土平面交叉梁系屋盖结构；珠海海关联检大楼为大柱网预应力混凝土双向框架结构，纵向7跨；北京西客站主站房门吊装阶段和使用阶段受力的不同，分别在下弦跨中区段、边部受拉斜腹杆和上弦端部区设置了预应力钢索，其上弦、下弦和腹杆均采用焊接H型钢断面，为楼跨度为45 m,其大梁为45 m跨的预应力钢桁架结构。
2.4大跨建筑预应力技术的应用
从20世纪80年代以来，我国预应力技术已从单个构件发展到预应力结构的新阶段。由于预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中发挥着其独特的优势，因此其是大型会议展览中心、建造大跨度公共建筑、大开间住宅高层、超高层建筑以及转换层结构、重型传力大梁等承受特重荷载结构中不可缺少的关键技术。大跨建筑大多采用预应力混凝土结构、空间钢结构，大柱网、大开间的多层与高层建筑以及核电站预应力安全壳、大型预应力储仓与储液池都应有到预应力技术。例如苏州八面风商厦是中国第一次在高层建筑中采用24 m跨的大跨预应力混凝土框架结构体系，江苏省公安厅大楼采用预应力混凝土曲梁转换层、苏州工业园区国际大厦为预应力混凝土交叉梁系转换层、南京娄子巷高层商住楼预应力混凝土厚板转换层，南京山西路金山大厦等高楼中采用预应力钢-混凝土组合结构转换层的体系。
3 土木工程活动与可持续发展
新世纪社会经济不断发展，以混凝土、钢铁和玻璃幕墙为代表的现代城市建筑正在无节制地扩张，造成了环境破坏和人与自然的不协调。在这样一种背景下，展望未来，土木工程的发展应该与可持续发展紧密联系起来。首先，土木工程师和建筑师应该树立可持续发展建筑观，在土木工程的建设过程中应该将工程与环境效益结合起来，有效利用太阳能、节能技术、自然通风、材料循环利用等自然方式，尽量减少对建筑工地周围树木、植被、土地的破坏，实现生态系统的良性循环，保证绿色建筑的兴起。
就土地利用而言，为了使土木工程与可持续发展相适应，我们应该在房屋建设的过程中节约用地；就材料而言，近年来土木钢纤维、聚合物浸渍混凝土、玻璃纤维混凝土、节能混凝土、钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等都已经在不断研究并促进了发展，为了使用不污染环境，高效、节能、节水的建筑技术和建筑材料，在房屋建设工作中我们可以加强粉煤灰利用、用废橡胶筑路、碎玻璃制砖以及废混凝土、废砖石经回收加工使变废为宝，或者要求不高的地面材料或填充料，也可用于筑路或重新制砖。利用碳纤维材料加固修补混凝土结构的技术是未来土木工程材料上的发展趋势。就水资源而言，我们要在房屋建设的过程中加强对水资源的利用，因为水是人们生活耐以生存的基础，也是土木工程中不可缺少的元素，目前我国水资源紧缺，工程污染水增多，严重影响了环境，因此，我们一是要努力减少水的消耗量，二是要注意水的二次利用，以满足人口增长和经济发展的需要。
结束语
新世纪社会经济将不断持续发展，土木工程的设计、施工和理论研究方面都取得了重大的突破，同时土木工程还在持续发展，我们应该将其发展与可持续发展相适应，加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究，实现土木工程的更大突破。
参考文献：
[1]方从严,梁有峰,吴庆.土木工程的现状与未来发展趋势综述[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版). 2005年02期
[2]丁大钧. 我国土木工程的新进展[J]. 淮阴工学院学报. 2003年01期
作者简介：
关键词：大跨度；钢结构房屋；抗震性能；抗震性能设计
中图分类号：TU2文献标识码： A
随着社会经济的快速发展及我国人均生活水平的提高，为满足人们对生活空间的追求，需要扩大我国建筑行业的规模并提高发展速度。大跨度钢结构的研发迅速被应用到房屋结构的建筑中。我国大陆板块结构复杂，处于地震多发地带，每年因地震产生的损失不计其数，更极大的威胁着人民的人身安全。因此，房屋建造时，房屋建筑的抗震性能要引起足够重视。
一、设计、研究大跨度钢结构房屋抗震性能
首先，要在大跨度房屋的结构设计上添加抗震性能因素，然后在进一步实现大跨度钢结构房屋建筑的抗震性能的设计，并制定相应的性能优化目标。设计大跨度钢结构房屋的抗震功能，必须要非常了解设计的方案，具体问题具体对待，不允许套用同一个方案解决不同的问题。要针对具体问题撰写并分析相应的方案，找出每个钢结构建筑的结构特殊性，制定出与之符合的易于操作和实现的抗震性能优化目标，同时，为满足预期优化的目标有必要采取应对措施。实际情况下建筑设计要复杂的多，会受到很多因素影响，这些因素会大大影响钢结构建筑房屋的抗震效果。影响因素是：场地条件，抗震设防类别，设防烈度，结构设计的特殊性，建筑开支，恢复难易程度，震后损失等。根据大跨度钢结构建筑的抗震效果，可以把结构的抗震效果分为五个水准。
同时，通过树立不同的建筑结构抗震性能的目标，可把抗震性能的目标分为四个等级。结构抗震性能设计应分析结构方案不符合抗震概念设计的情况、选用适宜的结构抗震性能目标，并分析论证结构设计与结构抗震性能目标的符合性。结构抗震性能目标分为A、B、C、D 四个等级。
性能水平1：完好、无损坏
性能水平2：基本完好、轻微损坏；
性能水平3：轻度损坏
性能水平4：中度损坏
性能水平5：比较严重损坏
二、设计大跨度钢结构建筑房屋的延性性能
1 大跨度钢结构房屋设计延性性能的重要意义
随着建筑行业的发展，现在建筑的普遍高要求，高强度建筑材料的发展及应用，这些都促使钢结构建筑的跨度越做越大，设计高效的延性性能对建筑的抗震效果非常重要，甚至是大跨度钢结构建筑抗震性能的中流砥柱，它直接影响到房屋的抗震效果。如果设计的大跨度钢结构建筑的延性性能较好，在使用后期其部件和结构会比较牢固，弹性较强，能承受一定的变形，使用寿命延长。
2 大跨度钢结构建筑房屋延性性能的应用原理
传统延性性能的分析方法两种假设是线性假定和平面假定，但现在已不在使用传统的方法，因其有缺陷。缺陷是大跨度钢结构建筑在达到屈服载荷承受极限时，变形程度很大，表现出来的是几何的非线性性质，而不是传统的线性性质。该情况出现的原因是当钢结构建筑房屋达到屈服载荷时，钢结构处于最大载荷阶段，同时，房屋建筑材料的性能也在随之转变，其弹性力度逐渐减弱，向塑性性能转变。因此，建筑材料的性能由传统的线性性质向几何的非线性性质转变。所以传统的结构分析方法已不在适用。
在大跨度建设下的钢结构的设计过程中必须要对钢结构的延性性能进行控制，主要的设计思路表现为:1)在对钢结构的延性性能进行设计时，其中关键性的性能参数有:破坏变形、屈服变形、破坏荷载、屈服荷载等;破坏荷载指的是结构响应的过程中，构件的加载曲线中最大的荷载;屈服荷载指的是结构响应的全过程中，构件加载曲线出现转折时的荷载，在结构的设计过程中，破坏荷载就是最大荷载，而其中的破坏变形指的是破坏荷载所对应的构件的形变，屈服变形指的是屈服荷载所对应的构件的形变；2)在钢结构的延性设计中，设计的重点是要得到相关的延性性能的参数，以此来确定出合理的屈服变形值、屈服荷载值，保证在钢结构的运行过程中是在安全的设计荷载下使用，同时要对承载力系数进行合理的确定，保证钢结构在运行的过程中有一定的承载力储备；3)在钢结构的延性设计中还有一个重要的设计指标就是变形比例系数，其能保证钢结构在运行的过程中有足够的变形能力储备。
三、设计大跨度钢结构房屋的抗震预制性能
1 大跨度钢结构的构件拼接建筑结构
将钢结构构件拼接建筑结构应用在大跨度钢结构房屋中，会大大增加大跨度钢结构房屋的抗震效果。由于钢结构构件的拼接增加了房屋建筑塑性铰的数量，这样就大大提高了大跨度钢结构房屋抗震性能。钢结构构件拼接建筑结构的优点有两点：一是使钢结构房屋的抗震性能提高，二是当突发地震时，其较强的抗压、抗拉、抗剪性能可有效减缓房屋倒塌的过程，延长坍塌时间，大大提高了钢结构建筑房屋的抗震性能。
2 大跨度钢结构建筑房屋的支撑布置结构
现在，钢结构的诸多优点促使其在钢结构高层建筑中应用广泛。由于高层建筑钢结构的高度问题，为保证高层建筑的稳定性，必须有强有力的支撑。这种支撑不仅需要竖直方向的支撑，还需要水平方向的加强层。水平的加强层的加设能够大幅度提高钢结构建筑整体的刚度，其具体作用是有效控制楼层的顶点位移及楼与楼之间的位移设置。另外，水平加强层的加设不但能使钢结构房屋整体的刚度增强，而且能确保房屋建筑施工中钢的使用量减少，以节约成本。可见，大跨度钢结构建筑支撑布置结构的重要性之大。
3 大跨度钢结构房屋的轻型门式刚架结构
大跨度钢结构房屋的轻型门式刚架结构分为两种，分别为变截面门式刚架和等截面门式刚架。其结构主体的组成部分是变截面门式刚架或等截面门式刚架。钢结构房屋一般采用铰接或刚接的柱脚设计。轻型门式刚架结构优点非常多，比如重量较轻、安装便捷、易于施工、施工速度较快、经济实惠等。综合以上优点，使用轻型门式刚架结构的群体也越来越大，其常常应用在大跨度钢结构房屋建筑中。
4大跨度钢结构房屋的巨型梁设置结构
在建筑行业中，巨型梁的设置是钢结构房屋的抗震性能的关键，它是设计巨型钢结构抗震性能的重要因素，它的应用与否，是保证大跨度钢结构房屋抗震性能能否实现的关键。虽然巨型梁的设置很重要，但并不是数量越多越好，建筑结构的不同所需要的巨型梁数量也不一样。通过实验可知，巨型梁位置的稍微改变都会引起对钢结构房屋整体结构强烈的反映。因此，在应用中，巨型梁的设置应该引起我们足够的重视。
四、案例分析
1工程简介
渭南市体育中心体育馆包括比赛区和训练区，其平面结构是220mx120m, 建筑总高度是34m, 钢屋盖投影面积约22000扩。总体钢结构由钢屋盖、16.3m及19.3m两个钢夹层组成,混凝土部分分为5, 7，12m三个楼层。比赛区钢屋盖采用大跨度钢结构,运用空腹网壳受力体系, 网壳矢高5-10m,矢跨比12/0-1/10,最大跨度99m,网壳采用箱形截面450、250*14*14,材质采用Q345B钢。图1是其剖面图。
2荷载条件
2. 1重力荷载
钢结构构件自重通过程序自动计算，钢材容重y=78.5kN/m3。屋面恒载是0. 8kN/m2，活载是0.5 kN/m2。
2.2风荷载
基本风压:50年重现期的基本风压值是0.61kN/m2，是正常使用极限的验算，100年重现期的基本风压值是0. 67kN/m2，是承载能力极限状态的验算。
本工程的风荷载是按《渭南市体育中心体育馆风荷载试验研究报告》进行计算，50年重现期最大风压值为-3. 03 kN/m2。
2. 3温度荷载
混凝土结构考虑±15℃温差，钢结构考虑±30℃温差。
2.4地震作用
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)，本工程所在地区抗震设防烈度为7度，地震分组为第一组，基本加速度值为0.1g。根据《建筑工程抗震设防分类标准》( GB50223-2004)第6. 03条，本工程抗震设防类别为乙类，抗震构造措施按8度。根据场地安全性评价报告，地震的最大地震影响系数amax=0. 105(竖向)，0. 140(水平)，特征周期Tg=0. 40s(竖向)，0. 50s(水平)。计算结构时，在建筑结构的两个主轴方向要分别考虑竖向地震影响，并进行抗震验算。地震影响按安全评估报告取值。
3延性设计
所用的软件是Midas7. 8. 0。
3.1材料选取
对材料的要求：钢材强屈比大于1.2,钢材的屈服台阶要明显，且伸长率要大于20%，因此选用Q345 B钢，
3. 2变形要求
对大跨度屋盖结构在重力荷载代表值、多遇竖向地震作用共同作用下组合挠度值不超过L1 /400。场馆中部:(挠度)/D(跨度)=143/99000=1/692 < L1 /400满足要求。
总结
随着建筑业的发展，钢结构得到越来越广泛的应用，特别是大跨度钢结构建筑房屋的数量越来越多，因此，要严格提高大跨度钢结构建筑的结构形式并严格要求其相关技术要求。同时，我国处于地震极其活跃的大陆板块，近几年发生的地震带来的损失巨大，根据这一实际情况，我们应该着重提高房屋的抗震性能，对大跨度钢结构建筑的抗震性引起足够的重视，改进钢结构建筑的结构形式，并尽可能提高其延性性能，增加房屋建筑的可靠性、稳定性，做到把地震带来的灾难损失最小化。
参考文献
[1]熊文文.大跨度钢拱结构抗震性能研究[D].大连理工大学，2011年
关键词：大跨度；空间；钢结构；施工技术
Abstract: In recent years, along with our country economy develop rapidly, China's construction industry has also been considerable development. Especially in the steel structure in our country, this year the steel structure in large span, high difficulty, high strength in the direction of development. This paper will analyze and discuss some technical problems on the construction process of long-span spatial steel structure, hoping to give the majority of construction workers to certain reference and reference.
Key words: large span; space; steel structure; construction technology
中图分类号: TU391
0 前言
随着我国近年来城市集中化的进程加剧，越来越多大型建筑结构在城市中被修建起来。例如大型体育场、音乐厅、会展中心等结构，这些结构中都越来越多的采用大跨度、空间结构复杂的钢结构作为主体结构，为了保证建筑结构的稳定、美观、经济，在大跨度空间钢结构施工技术中还存在很多要注意的重点和难点，下面本文将对这些施工过程中存在的重点难点进行分析和介绍。
1 基本概念
钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。钢结构工程是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。 钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。钢结构特点：钢结构自重较轻、钢结构工作的可靠性较高、钢材的抗振（震）性、抗冲击性好、钢结构制造的工业化程度较高、钢结构可以准确快速地装配、钢结构室内空间大、容易做成密封结构、钢结构易腐蚀、钢结构耐火性差、钢结构可回收利用、钢结构工期较短。
空间大跨度钢结构一般是指网架或管桁架或组合式钢架结构，钢结构跨度一般超过50米。随着钢结构技术的完善，大跨度钢结构在大型场馆、工业厂房、站台风雨棚等得到广泛使用。
2 大跨度空间钢结构特点
2.1 结构形式多样化复杂化
随着我国建筑事业的发展，我国在大跨度空间钢结构的结构形式设计上也取得了比较大的突破，现在我国大跨度空间钢结构已经不再局限于单一的传统结构形式，而是采用了很多结合方式形成组合的综合钢结构形式。例如，北京奥运跳水场馆“水立方”就是利用现代有机材料和传统钢结构结合，利用扭曲空间桁架来结合有机塑料聚合物薄膜来形成建筑物的主体。还有奥运羽毛球场馆则是利用了世界上目前为止跨度最大的弦型上支穹顶钢结构作为运动场馆的屋面结构。这类结构形式复杂、多样的钢结构建筑的建成，标志着我国的钢结构设计和研发工作已经能够实现全面自主，并且已经位列世界领先地位。
2.2 结构跨度大、材料等级高
现代钢结构建筑过程中，由于人们对建筑物的功能性要求越来越高，钢结构的跨度也随之提高，动辄百米的跨度已经是现在钢结构中比较常见的跨度了。例如“鸟巢”跨度296.3米、“水立方”跨度177.5米、广州国际会展中心跨度126.5米、南京奥体中心跨度360.9米等，这类打垮度钢结构的出现，更从侧面证明对钢结构的大跨度设计是时代的需要，也是发展的需要。另外，近年来我国的钢铁事业也发展比较迅速，这样钢铁事业也提供了更加高型号的钢材，例如Q390C、Q420E、Q460E、Q440C等新型钢材，这类刚才从一定侧面加速了我国的大跨度空间钢结构的发展，因为这类钢材的出现，更好的提供了钢结构所需要的材料承载力和能力系数。
2.3 预应力技术
预应力（prestressing force）是指在加预应力过程中所引入的应力。预应力技术一般采用与钢筋混凝土施工技术中，近年来，随着我国钢结构建筑的发展，预应力技术也慢慢被钢结构中采用。这种技术能够很好的通过部分刚才的预应力施加，来达到抵消一部分抗风荷载、雨雪荷载、自重荷载等的目的，进而能够为建筑结构的轻质化、简单化提供便利。
2.4 节点仿生化
仿生化作为一项近年来在建筑领域和机械领域比较广泛应用的一种技术，在钢结构中应用效果比较明显，通过对自然界生物的观察和研究，将钢结构的节点进行仿生化处理，可以有效的提高节点的强度和稳定性。
2.5 构架加工难度大
在钢结构的结构加工过程中，随着大跨度空间钢结构技术的广泛应用，钢结构加工难度也越来越大。例如很多工程对钢结构连接焊缝都要求为一级焊缝，在操作和质检过程中，难度都比较大。另外，对部分铰接处，对铰接零件加工精度也提出了比较高的要求，导致施工难度增加。
2.6 焊接难度大
除了上文提到的一级焊缝要求高外，大跨度空间钢结构链接过程中，对结构的对接工作很多，所以现场焊接工作量就比较大，在大工作量的要求和施工工期的双面要求下，焊接工作无疑是施工过程中的一个技术难点。
3 大跨度空间钢结构施工重点
近年来，我国钢结构虽然在已建成的结构方面取得了比较大的进步，同时在设计过程中也取得了比较大的重点，但是在大跨度空间钢结构施工过程中，还需要朝着科学化、经济化的施工方向努力，进一步从施工上来保证钢结构的建筑质量。
3.1 现场施工要联系图纸
近年来，我国的钢结构设计工作基本已经全部应用cad软件进行画图，cam系统进行数字化建模处理了。但是在钢结构施工过程中，往往忽略了与设计原始图纸的联系，在钢结构施工过程中，往往会发现设计图纸和现场施工环境之间的些许差别和细微调整，所以在施工现场，施工技术人员应该利用相关软件来进行施工图纸的改进和修正工作。同时，在现场施工过程中，要严格按照图纸相关要求来进行施工，对修改部分要联系设计人员进行现场的勘察和相关参数选择进行修改，严禁擅自修改。
3.2 注意施工阶段结构受力情况
钢结构的施工过程不同于混凝土的施工过程，在施工阶段，技术人员要注意施工阶段钢结构的受力情况，做好相关的防护工作。据相关统计资料表明，钢结构的施工阶段受力与使用阶段受力是完全不同的，随着近年来钢结构的跨度越来越大，在施工阶段结构的受力也变得越来越复杂，但是往往由于施工过程中没有引起足够的重视，极有可能导致安全事故。所以在钢结构施工过程中尤其是大跨度空间钢结构施工过程中，一定要注意对结构受力情况进行判断，必要时可以对受力较大的点或者结构薄弱点进行相关的支护措施。
3.3 合理选择安装方法
安全、经济、适用在钢结构施工过程中是三个矛盾冲突点，如何合理的安排这三点，找到这三点的最佳融合点就是现代大跨度空间钢结构的安装技术选择点。我国传统的钢结构安装方法一般有：高空散装法、整体吊装法、分块吊装整合法、整体顶升法、高空滑移法等等，但是随着钢结构的跨度变得越来越大，钢结构材料的选择也越来越重的情况下，传统的安装方法并不完美适用于现代钢结构安装工程，所以通过对传统安装方法的改进，合理结合现代大跨度空间钢结构主要安装技术特点等，我国自主创新了一定的新型安装技术，例如高空曲线滑移法、折叠顶升技术、局部固定法等等。这些方法的出现，有效的为现代大跨度钢结构安装提供了保障。
3.4 人员素质提升
对人员素质方面可以分为两个部分，一部分是指施工操作人员的素质提升。这类人员一般的专业素质较低，普遍仅仅具有相关的专业技能，在施工过程中，可以通过培训、授课、技术交底等方式来对操作人员的素质进行提升。另外钢结构技术人员也应该努力充实自己的专业知识，通过网络、书籍报刊等对国内外先进的钢结构施工技术进行学习。
4 总结
随着现代建筑的功能性和结构性要求变得越来越多、越来越复杂，大跨度空间钢结构的应用前景也越来越广阔，但是大跨度空间钢结构施工过程还存在着很多的施工重点，本文着重对大跨度空间钢结构的基本概念、结构特点进行了介绍，在此基础上进行施工技术的分析和阐述，希望通过本文能够为广大钢结构施工人员带来一定的参考经验，同时也希望相关技术人员能够对本文论述不当之处提出指导意见。
【参考文献】
[1] 焦伟.大跨度空间钢结构安装技术探析[J].顺德荣大钢结构工程有限公司,2012, (5):67-68.
摘要：钢结构国外建筑
1建筑用钢占总钢产量的比重
近数十年来，前苏联、美国、日本三个国家一直是世界上钢产量居前三位的国家，其钢产量轮流位居世界第一位。因此，这几个国家的建筑钢结构建设事业蓬勃发展。而在同一时期，我国在这方面的发展则比较缓慢，水平也相对落后。近几年来，随着我国改革开放政策的实行和推进，我国的经济建设工作取得了突飞猛进的进展。在此期间，我国的钢产量一跃成为世界第一位。1996年，我国钢产量首次突破亿吨大关；1998年我国钢产量已达11434万t，而且每年增产300万t.钢产量的增长为发展我国建筑钢结构建设事业创造了极好的时机。但目前，我国和发达国家相比在许多方面还存在着明显的差距，因此，为了推动我国建筑钢结构的进一步发展和应用，我们急需了解国外建筑钢结构的应用概况。
中国的建筑用钢总量约占全部钢产量的20%～25%，而工业发达的国家则占30%以上。如美国和日本，该项指标均已超过50%.在我国，钢在建筑中主要用于建筑用钢结构，钢筋混凝土用钢筋，钢绞线，钢丝，门窗等，而其中钢结构用钢只占10%左右，在我国一亿吨的钢产量中，真正用于钢结构上的也就200～300万吨。
根据1998年中期美国金属建筑行业分布的一些数据，美国金属建筑行业的发展和市场的基本情况是摘要：在20世纪50、60、70、80和90年代，以百万美元计的年销售额/以万吨计的年加工量分别为150/30、300/65、1200/110、1500/125和2200/190，如以50年代为例相应的增长倍数分别达到1、2/22、8/37、10/57和15/6.3倍。从中可以看出，美国的建筑用金属年销售额增长很快，估计目前已经超过25亿美元，年加工量也已经达到200万吨以上。
2低层、多层建筑钢结构和轻钢结构
美国金属建筑的主要市场分布摘要：工业（生产用厂房、仓库及辅助设施等）、商业（商场、旅馆、展览馆、医院、办公大楼等）、社区（私有及公有社区活动中心及建筑如学校、体育馆、图书馆、教堂等）、综合等方面，分别占到46%、31%、14%和9%的份额。
在美国，低层建筑中采用钢结构还是很普遍的。美国钢结构学会和金属房屋制造协会（AISC和MBMA）联合编制了低层建筑的设计指南。所谓低层建筑是指层高低于18m，层数不超过5层的工业厂房、仓库、办公室及其他的办公和社区建筑等，其中两层以下的非居住用楼房建筑占70%.
轻钢建筑在一些发达国家已被广泛应用于工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑。所谓轻钢是指以彩钢板作为屋面和墙面，以薄壁型钢作檩条和圈梁，以焊接“H”型截面做主和梁，现场用螺栓或焊接拼接的门式刚架为主要结构的一种建筑，再配以零件、扣件、门窗等形成比较完善的建筑体系，即轻钢结构体系。这种体系由工厂制作，现场按要求拼装形成。具有自重轻，建设周期短，适应性强，外表美观，造价低，易维护等特征。由于自重轻，也降低了基础的造价。国外轻钢结构厂商如Butler、BHP、ABC等都已经进入了中国市场，我国企业应奋起直追，创造条件积极发展我国自己的轻钢结构体系，以适应今后我国建筑钢结构不断发展的要求。
3高层及超高层钢结构
由于人类文化生活不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高。而钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。目前世界上最高，最大的结构采用的都是钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构。世界上目前已经建成的几个纯钢结构建筑为目前世界上最高的超高层建筑，它们是摘要：
1931年建成的102层、高381m的美国纽约帝国大厦（1969年以前一直是最高的）；
1969年建成的110层、高417m的美国纽约世界贸易中心（南北两座）；
1970年建成的110层、高443m的美国芝加哥西尔斯大厦；
1996年建成的高450m的马来西亚双塔石油大厦（KLCC，号称目前世界最高，但美国的西尔斯大厦有异议）；
我国于1997年建成的上海金茂大厦为95层，建筑高度421m，结构高度395m，也跻身于世界最高行列。假如上海浦东环球金融中心大厦（95层460m）建成，则堪称世界最高，实为我国一大光荣。深圳赛格广场大厦70层、高279m，为世界上最高的全部采用钢管混凝土的超高层建筑，这又是我国的一大光荣。
巨型钢结构为高层或超高层建筑的一种崭新体系，它是为了满足非凡功能或综合功能而产生的。它具有良好的建筑适应性和潜在的高效结构性能，是一种很有发展的结构。如日本千叶县43层、高180m的NEC大楼，该建筑内部布置大开口和大空间庭院，其巨型结构是由四根巨型结构柱和四个巨型的空间桁架梁组成的巨型空间桁架体系。经分析，这种体系具有极强的抗推刚度。另一例是德国法兰克福1997年建成的商业银行新大楼，63层、高298.74m，也是欧洲最高的一栋超高层建筑。该建筑平面为边长60m的等边三角形，其结构体系是以三角形顶点的三个独立框筒为“巨型柱”，通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系，具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨响梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。第三例是日本拟建的动力智能大厦（DIB-200），高800m，地上200层，地下7层，总建筑面积150万m2，由12个巨型单元体组成。每个单元体是一个直径50m、高50层（200m）的框筒柱，1～100层设4个柱，101～150层设3个柱，151～200层设1个柱，每50层设置一道巨型梁。结构上设有主动控制系统，进一步削弱地震反应。香港汇丰银行也属于一巨型钢结构大厦，是诺尔曼。福尔特设计的。
4大跨度钢结构
大跨度或较大跨度大都采用钢结构，当然也有用“膜”完成的，但充气膜由于一些缺点近年来很少用，张力膜则也需要钢索和钢杆的支撑。
大跨度钢结构多用于多功能体育场馆，会议展览中心，博览馆，候机厅，飞机库等。最早跨度最大的平板网架是60年代美国洛衫矶加里福尼亚大学体育馆91m×122m（正放四角锥）。最大的双层网壳是70年代也是在美国建造的休斯敦宇宙穹顶（Astrodome，直径196m）及新奥尔良超级穹顶（Superdome，直径207m）。90年代在日本名古屋又兴建了当今世界上最大跨度的单层网壳，建筑直径229.6m，结构直径187.2m，采用三向网格，节点为能承受轴力和弯矩的刚性节点。世界上最大的室内体育馆是美国1996年奥运会的主体育馆棗亚特兰大体育馆（拟椭圆形平面，186m×235m），采用的是张拉整体体系的屋盖，主要由索、杆、膜组成，是当今最有发展前途的一种新型空间结构。1993年日本建成的福冈体育馆，直径222m，是当今最大的开合钢结构屋顶，而使1989年建成的加拿大多伦多天空穹顶（Skydome，直径203m），降为世界第二跨度最大的开合结构。超过300m的屋盖结构全部使用钢板和型钢组成，并不是最优方案，近年来探究较为成功的是杂交（混合）结构，即杆、索、膜混合使用。最为典型的例子就是千禧之年世纪之交的千年穹顶（TheMilleniumDome），1997年6月开始拟建，仅用一年时间施工，1998年6月举行升顶仪式，该馆位于英国伦敦泰晤士河南岸格林尼治，是当今世界跨度最大的屋盖，穹顶酷像飞碟，直径320m.穹顶由12根包括10m支座在内的高100m桅杆塔柱（柱本身90m）通过总长度70km的钢缆绳悬挂起来的，桅杆塔柱布置在直径200m圆周上。穹顶网格由72根成对径向索和7根环向索做成。穹顶高50m，中间设有中心索桁架和70m直径环，上覆盖144块双层巨幅白色涂以特福隆（Teflon）的玻璃纤维布。工程总面积8万m2，总预算7.58亿英镑。馆内将以“标新立异时代”为主题举行展览会以迎接21世纪的到来。馆内设有“人体探秘”、“时光课堂”、“金融之窗”、“地球奇迹”、“展望未来”等12个展区。当然，从理论角度讲，跨度再大的结构也是有可能实现的，为此，日本、美国学者和探究单位都在进行探究。如1959年富勒曾提出建造一个直径3.22km的短程线网壳，覆盖纽约市第23-59号街区，网壳重8万t.日本巴组铁工所曾提出跨度200m、500m及1000m网壳蓝图，其中500m为全天候多功能体育娱乐活动厅，1000m为创造理想未来城市，体现工作、居住、娱乐一体化的丰富日常生活环境。虽然这种设想在现实当中能否实现还有待于深入探究，但在桥梁方面，1000m左右跨度已经实现，世界上跨度最大的斜拉索桥为日本的多多罗大桥全长为890m；最大的悬索桥为日本的名石大桥（1991m），公路铁路两用最大跨度桥为香港的青马大桥（悬索桥1377m）。世界最早的双曲抛物面悬索屋盖是闻名的美国雷里竞技馆。另外历届奥运会、博览会等都可以显示钢结构的发展水平。如1972年德国慕尼黑（覆盖7.48万m2体育场的索网建筑群），1976年加拿大蒙特利尔，1980年莫斯科，1984年美国洛杉矶，1988年韩国汉城（120m直径体操馆及93m直径击剑馆都是索穹顶），1992年西班牙巴塞罗那圣乔地体育馆（128m），1996年美国亚特兰大乔治亚穹顶（186m×235m索穹顶）。2000年澳大利亚悉尼主体育场（11万人，两个220m×70m的双曲抛物面网壳）。机场和机库都属于大跨度结构，在工程中基本上也都采用钢结构。如英国伦敦希思罗机库（
一、二期）应是规模比较大的工程。而我国近年来建成的首都机库（2-153m×90m）采用三层斜放四角锥网格、焊接球节点平板网架，其跨度规模之大，在国际上是数一数二的，这是我国在钢结构方面的又一大殊荣。机场的钢结构屋盖由于建筑上的要求比较高，更是绚丽多彩。香港机场、马来西亚机场都采用大面积单体网壳形式。目前，国际上以及我国都在流行一种波浪形曲面，树状支承以及直接交汇的相贯节点的立体桁架体系。看起来雄壮而美观。我国深圳机场、首都机场、上海浦东机场就是典型的例子。
5我国建筑钢结构的前景和差距
从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前我国和之相比还有差距。因此我国的高层建筑钢材到目前为止还都从国外进口，非凡是大于50mm的厚钢板，国产产品的Z向性能尚达不到要求。国外不仅钢板厚度较大，而且可以满足各种性能要求。如日本已经能够生产的100mm的厚钢板，具有以下类型摘要：
①有高强度低预热型（以前预热75℃，现在预热50℃）的厚钢板590N/mm2级（HT590级）；
②抗地震的厚钢板，主要有低屈服比高强度钢材（HT590～HT780级）和低屈服点钢板，这种钢材日本重点生产，用于次要结构上，当地震时这种材料先屈服，保证主要结构减少地震损失；
③防火厚钢板。有400N/mm2及490N/mm2，当其在600℃时屈服强度还能达到常温下的2/3；
【关键词】结构选型，结构布置，工程经济影响
中图分类号： F121.3文献标识码：A 文章编号：
一、高层建筑结构选型、结构布置的相关概述
高层建筑结构体系是由多种材料、构件所组成的结构。主要可以分为几个体系:
1、一般高层建筑结构体系。主要包括了框架体系、剪力墙体系、框筒体系、筒中筒体系等结构体系。
2、复杂高层建筑结构体系。指的是带有转换层的结构体系、连体结构体系、带加强层的结构体系和平面不规则的结构体系等。
3、新颖高层建筑结构体系。指的是这几年以来,出现的一些新颖的高层建筑结构体系。最有代表性的是束筒体系、脊骨体系等结构体系。
二、高层建筑结构选型、结构布置的重要性
1、高层建筑和城市社会的发展紧密相关
我国城市化进程的快速发展以及人口的不断高速增长使得城市的人口数量日益增加，这就使得城市的资源，包括居住资源、生产资源、生活用地资源越来越匮乏。为了节约并最大限度地利用好城市有限的土地资源，降低拆迁的费用、市政的工程费用和复杂地形的处理费用,进一步提高城市的社会吸纳能力和综合效益,缓解城市加速膨胀和城市房屋供不应求的的矛盾,有效改善城市的环境和调节心理等城市社会性相关问题,在这样的情况下，高层建筑的数量在全国的各大中城市持续快速增长,而且其规模、高度、复杂性和建设的速度也在不断上升。
2、高层建筑结构的复杂性日益提高
现代高层建筑和平立面的空间分布不断复杂,随着高度、规模和投资的不断增加,这就要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为:
(一)需求的多元化和功能综合化的趋势日益加剧,最终导致了高层建筑的方案平立面形状和内部空间分布的多样化、个性化与复杂化。为了增加更多的建筑净空高度,在一般的多高层建筑中之前所不存在的新问题和矛盾开始不断出现,这就对对结构系统的形式要求进一步提高。
（二)随着高度和规模等的不断扩大,随着高层建筑的投资不断增加、工期逐渐加长,其结构系统优化的必要性和可优化的空间与效益也就更加显著。结构的优化,首先是对选型的优化,其次才是对布局和构件参数的优化。
(三)高层建筑要考虑的影响因素也不断复杂、更加的系统和多变,在选型的时候需要知识信息的支撑愈来越重要,这也使得选型的结果受到人为因素的影响也不断增大。
三、高层建筑结构选型、结构布置的相关影响因素
高层建筑是一个个的独立单体, 它的可统计性差, 影响因素多, 影响因素之间的相互作用大。从信息角度分析,它的不确定、不确知的信息很多,同时其综合性也很强,表现在其结构方案不单单取决于力学的分析,而是应该综合考虑到环境、经济、安全等多方面的因素。这是一个综合的决策过程，相当复杂,我们只能抓住主要矛盾，重点考虑主要的影响因素,忽略那些次要因素的影响。与此同时，我们还要注意到这些因素之间可能具有的层次性关系,以及不同的因素之间可能存在的部分耦连性关系,所有这些因素对选型的影响都会具有一定的模糊性。
对于不同类型的建筑方案,在选型的时候要考虑到一些因素的影响，主要有：
1、环境的条件影响。主要包括了抗震设防烈度、场地条件和基本的风压等。
2、建筑方案的特征影响。主要是建筑的高度、高宽比和建筑的体型。
3、建筑的使用功能要求。高层建筑按照使用功能的分别可以分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。对于某种功能的建筑可能只具有几种结构型式与之相匹配。比如对于高层的住宅, 由于内部的使用空间比较小, 分隔的墙体较多,而且各层的平面布置都是大概相同的,因此，对于这种功能的建筑就可以采用剪力墙或者框架剪力墙结构。
4、 施工工期的要求。高层建筑的投资一般数额都很大, 只要结构的施工周期缩短, 就能够使整个建筑尽快投入使用,并且得到经营收入回报。同时还能够缩短贷款的还贷时间,进而减少还贷的利息支出。
5、 材料的供应状况。
6、设计和施工水平的影响。
7、 结构抗灾水平和可维护性。
通过上面的分析,综合考虑上述的各种因素,可以将高层建筑结构选型的决策因素层次初步划分如下:
四、引起结构选型不合理的主要原因
1、结构设计人员缺乏经验，只要在规范内允许，哪种结构形式是自己经常用到的，所涉及的背景参数自己较为熟悉，就选用哪种结构形式，而不是从符合相同结构设计规范，满足相同国家标准，相同的安全情况下，选用最经济合理的结构形式，他们的能力水平根本计算不了，或者说也不会计算投资成本，就会造成对项目本身因为结构造型不对，而造成的相当惊人的浪费。
2、企业管理人员自身的知识面掌握不全面，或者是一个企业内部根本就没有具有行业水平要求的专业人员进行把关。一味对设计人员过分依赖，认为只要设计人员设计的形体不变，并且能够通过有关部门的图审就算完成了。
五、结构选型、结构布置对工程经济的影响分析
下面以某高校的体育训练馆工程为例,根据设计造型先初选两种结构方案,对其进行分析计算和优化设计。通过对两种方案对比,确定设计采用的最佳经济方案。该工程位于该校逸夫楼的北侧,建筑面积约5 000m2,单跨跨度最大46.5 m,建筑总长度为120 m,主体结构整个立面呈拱形。
1 、方案的初步选型
(一)刚架的选型
刚架一般分为实腹刚架和格构刚架两种。实腹刚架适用于荷载小,跨度为9~18 m,柱高为4.5~9.0 m。格构刚架通常用于荷载、跨度、柱高均较大的情况,格构刚架的材料选择和截面组成比较灵活,当刚架内力较小时,宜采用等截面;当刚架内力较大时,宜采用变截面。对于跨度较大的格构刚架,可采用折线形或弧形的横梁,以降低刚架的矢高,减小建筑高度,改善建筑造型。在本文实例中,由于跨度和内力都比较大,所以宜采用弧形的变截面门式格构刚架,截面采用焊接H型钢。
(二)网壳的选型
在网壳设计中,网格数量及网壳高度两个指标直接关系到网壳的经济合理。网壳短向跨度L2在30~60 m时,网格尺寸可取(1/10~1/16)L2,例中L2=46.5 m,则网格尺寸可取4.65~2.90 m。网壳短向跨度L2在30~60 m时,网壳高度可取(1/12~1/16)L2,即本例中的网壳高度可取3.87~2.90 m。由于该工程实例为高校体育馆,网壳结构的支承方式采用适用于体育馆结构的多点支承方式。结合以上叙述及工程的实际情况,网壳结构方案的网格型式采用正放四角锥,节点型式为螺栓球,支承方式为多点支承,网格尺寸取2.7 m@2.7 m,网壳高度取1.8 m。
2、 方案的设计
（一） 刚架方案的设计
本文采用SAP2000有限元分析软件对刚架结构方案进行设计计算,设计采用荷载标准值,其中:屋面恒荷载0.50 kN/m2;屋面活荷载0.30 kN/m2;基本雪压0.25 kN/m2;基本风压0.35 kN/m2,考虑地震作用的影响.根据5建筑结构荷载规范6及5建筑抗震设计规范6中的规定,本方案的设计荷载组合选取如下:(1)1.20恒载+1.40活载;(2)1.20恒载+1.40风载;(3)1.20恒载+0.70@1.40活载+1.40风载;(4)1.20(恒载+活载)+1.30水平地震荷载。
本方案采用弧形的变截面门式刚架,截面形式为焊接H型钢。首先建立单榀模型,在建模过程中取37个节点共36根杆件经过计算得出各单元的截面尺寸,如表1所示
（二）网壳方案的设计
网壳结构的设计计算也采用有限元软件SAP2000,平面尺寸46.5 m@87.2 m;网壳厚度为1.8 m;网格型式采用正放四角锥;节点型式采用螺栓球;支承方式为多点支承;设计采用荷载标准值,其中:上弦静载0.30 kN/m2;上弦活载0.50 kN/m2;下弦静载0.20 kN/m2,基本雪压0.25 kN/m2;基本风压0.35 kN/m2,考虑地震作用的影响。方案的设计荷载组合选取同上.网壳结构沿纵向和横向有两个对称面,杆件众多。经过计算确定了各单元的截面尺寸,如表2所示
3、 两种方案的比较
（一） 受力性能的比较
由于门式刚架结构属于平面结构体系,而网壳结构属于空间结构体系,为了更客观真实的对比两者的受力性能,分别建立两种方案的整体空间模型，在荷载作用下,刚架和网壳整体模型的水平侧移值和竖向挠度各节点位移值可知,两种结构在荷载作用下的变形情况相似,网壳结构的水平侧移值和竖向挠度均与刚架结构相近.最大竖向挠度值为114.2 mm,符合设计规范要求的构件变形控制值为L/400[5](即116mm,L为跨度).
（二）用钢量的比较
方案一:多弧段刚架方案
上表中列出了刚架方案中各构件的重量,共140.4 t。另外,计算得一榀刚架重量为11.8 t,共11榀,重129.5 t.多弧段刚架方案总的用钢量为269.9 t。
方案二:网壳方案
经计算,主体部分网壳杆件总用钢量为256.2 t,而螺栓、螺母、封板、锥头等构件合重13.8 t,网壳结构的总用钢量为293.3 t。通过以上对比计算可以看出,网壳结构的用钢量比刚架结构大23.4 t。以每吨钢材价格8 500元/t计算,若采用网壳结构仅用钢量一项就要多投入近20万元。
（三） 施工工艺的比较
在实例工程中,主体钢结构采用弧形刚架梁钢结构,钢梁、柱为多弧形焊接H型钢梁。为了便于制造和运输,将钢梁进行合理分段。各单元梁、柱段在工厂车间制造完成后运至现场进行拼装及焊接,大大减少了现场工作量,特别是现场湿作业工作量,各个分项工程如基础、钢构件、屋面、围护结构可以同时进行施工而不相互影响,使施工工期大幅缩短。而网壳结构的螺栓球节点和高强度螺栓都是属于精加工部件,网壳结构在安装过程中,对于支座沉降和温度变化的影响较为敏感,加工和安装精度要求非常高,这就增加了施工工期,工程造价也就随之提高。
通过以上对两个方案的对比,可以看出刚架结构的受力性能与网壳结构相当,但是刚架结构用钢量较小,而且其施工工艺比网壳结构简单,质量易于控制,工期也较短,综合经济效益较高,所以本工程拟采用多弧段刚架方案。
六、结束语
总之，在日常的工程实践当中，不管是作为企业的管理者还是设计者，都要求在满足相同的原审定方案、使用功能的同时，要尽量对工程结构方案进行合理优化，通过比对之后从中选择最经济合理的方案。与此同时，作为设计单位，也要具有高度的责任感，对自己设计的作品要负责，做到经济合理；作为企业而言，在选择设计单位的时候，尽量选用专业理论较高，具有丰富经验的设计师，这样才能保证结构的选型和结构布置对工程造价的合理科学。
参考文献：
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[3]张世海, 刘正保, 张世忠. 高层建筑结构选型需求分析. 四川建筑科学研究, 2004
关键词：钢结构 施工 技术 建筑工程
在我国国民经济的高速发展和综合国力的不断提高影响下，大跨度空间钢结构的社会需求和工程应用逐年增加，钢结构跨度的增大和造型设计的复杂化，对空间钢结构的施工技术提出更高的要求。尽管我国空间钢结构施工技术正赶超国际先进水平，但空间钢结构的施工和质量控制等问题，依然是空间钢结构现场施工的技术核心，需要不断总结施工经验和创新施工技术。
现代建筑结构趋向选择高强度、低污染、质量轻的构件为需求，利用空间结构体系、桁架结构体系借助特殊结构对现有的结构体系进行加固。钢结构以其自身的优点，恰好能满足这一需求。
一、钢结构应用范围
人们在不断追求覆盖更大的空间的同时，积极的需找可以搭建的最佳材质和方法，在生产活动中发现，随着钢材的材质和钢结构设计形式的改进，钢结构的应用得到了很大的发展，根据笔者的实践经验，工业与民用建筑钢结构常常应用在以下范围：
（一）厂房仓库等建筑的大跨结构
吊车起重量较大或其工作空间需求较大的多采用钢骨架。如冶金厂房的平炉、转炉车间、混铁炉车间，初轧车间。飞机装配车间、飞机库、物流存储库、干煤棚、展览馆大厅、大会堂、重型机械厂的铸钢车间，水压机车间，锻压车间等等，其结构体系可为网架、悬索、拱架以及框架等钢结构搭建。近年来随着网架结构的大量应用，一般的工业车间和仓库都采用钢结构。
（二）多层和高层建筑的高耸结构
塔架和桅杆结构类。如高耸入云的电视塔、无线电天线揽干、广播局发射桅杆等，属于简体体系（框筒体系、桁架筒体系、筒中筒体系、束筒体系）该类建筑需要美观实用、搭建便利、快速安装、易于维修；多层和高层建筑的骨架类。如北京京广中心、国际经济交流中心、环球金融中心、电视大楼等。
二、钢结构施工技术
近年来，我国钢结构设计和施工技术都有了很大的飞跃，特别是奥运工程中钢结构展示出来的水准，让全世界看到了中国钢结构设计施工方面的创新和成就。
（一）钢结构基础施工技术
1.螺栓的预埋和安装
钢结构基础技术是关键。比如地脚螺栓的精度关系到钢结构定位，位置应给予严格控制，施工中严格控制基础轴线位移控制在±2.0mm范围内， 预埋螺栓标高偏差控制在±5.0mm以内，埋设后要进行两次复测。如果地脚螺栓预埋有困难，可以加工制作定位钢板辅助螺栓定位。对高强螺栓的安装和加固，更应该严格按规程操作。螺栓穿入方向要保持一致，决不能强行穿入螺栓，注意垫圈的朝向和一致性。螺栓紧固时分析实际情况，可以按初拧、终拧或者初拧、复拧和终拧进行操作。
2.吊装
钢柱吊装：钢柱是决定钢结构工程中的主要竖向构件，在吊装时必须既保护之前的柱脚螺栓，又要保证钢柱本身安全。根据实际情况可采用双机吊装或者单机吊装。钢柱吊装就位后，要按规范规定的数值进行校正，长度误差不得超过±3.0mm， 垂直偏差应校正到零。
钢梁吊装： 钢梁在吊装前，应做好安全防范措施和吊装方案设计。吊点的数目和位置、一次性吊装的钢梁数目和是否地上组装梁柱结合体后再吊装。吊装方案既要根据工程要求又要符合操作规范，不可造次。
3.焊接
钢结构焊接是指被焊工件在焊条的作用下，通过加热、加压或两者并用，使工件形成永久性不可拆分连接的工艺过程。影响焊接质量的因素很多，从施工主体上必须严格控制：焊工必须持证上岗，按规程操作；现场设备配备齐全，防网、防雨措施得力；焊条必须质量保关；焊缝清渣自检及时合格；钢结构焊接常见的有电弧焊、埋弧焊、CO2实焊丝气体保护焊、CO2药芯焊丝气体保护焊、电渣焊和栓钉焊等。
现场焊接的原则是减少焊接变形和降低焊接应力。焊接顺序从主到次、从中心框架向四周扩展。焊接质量的优劣在相当程度上与焊接坡口的形式与坡口的尺寸有很大关系。在施工前先要做好焊接规划， 采用合理的焊接方法，施工时要按规划操作，验收时应按照国家最新《建筑钢结构焊接规范》进行检验，Ⅰ级焊缝的探伤比例为100% ，Ⅱ级焊缝的探伤比例为20%，Ⅲ级焊缝无需探伤，但要求焊缝外观无气孔、夹渣、弧坑、裂纹等缺陷。
（二）钢结构创新施工技术
1.大跨度吊装滑移
大跨度空间钢结构体系是现代钢结构发展趋势，符合与时俱进的发展规律。在已有的钢结构建筑中，成功的案例很多。例如广州新白云国际机场旅客航站楼双胎架滑移、哈尔滨体育会展中心屋盖滑移、深圳机场二期扩建航站楼屋盖滑移等等。深圳机场二期扩建航站楼屋盖属于曲线钢桁架体系，施工滑移采用高空分榀组装、单元整体滑移、同步横向滑移等技术创新。
2.大型钢屋盖整体提升
智能微机液压整体提升技术是近年来建筑钢结构施工领域的创新技术。其主要工作原理是帕斯卡液压原理，根据各作业点要求组合液压千斤顶集群，在微机智能控制下操作，平稳整体提升，其难点是移位过程中要确保大型结构的原始姿态。例如上海东航40号机库钢屋盖整体提升、广州新白云机场飞机维修库钢屋盖整体提升、首都机场A380机库钢屋盖整体提升等等。
3. 应用软件分析和仿真
近年来，我国在钢结构施工安装方面运用了软件仿真模拟技术，对复杂钢结构和复杂施工情况进行仿真，并通过仿真代替大量试验，既保证了施工精准，又提高了施工效率。创建三维实时动态仿真，完成各种构件装配、吊装试验和优化施工过程，还能提前发现施工方案中的问题并及时纠正，减少工地试拼装工序，达到事半功倍的效果。
三、钢结构应用发展前景
新型的节能环保的钢结构建筑体系，在汶川地震和北京奥运会建筑群中都体现出无可比拟的魅力，早就被世界誉为21世纪的“绿色建筑”，并有着广阔的发展前景。
就钢结构应用发展前景来看，出现最明显的五个特点。一是向高耸建筑发展。二是钢结构工程向大规模方向发展。三是向大跨度方向发展。四是向造型美观化、施工复杂化方向发展。五是施工理论和技术规程不断更新和修编。其中包括《钢结构施工规范》、《钢网格结构技术规程》、《钢结构高强度螺栓连接技术规程》、《建筑钢结构焊接规范》、《高层钢结构技术规程》等国家标准，同时在奥运钢结构技术创新的基础上编制《预应力钢结构技术规程》、《膜结构技术规程》、《铸钢节点应用技术规程》等协会标准。
关键词：黄土地质；钢结构；建筑施工技术
中图分类号：TU391文献标识码：A
随着我国西部大开发战略的实施，我国黄土高原的基础建设得到了广泛发展，黄土高原上的城市高层建筑越来越多，且多数为钢结构建筑【1】。近十年来我国的钢产量迅猛发展，多年位居世界第一，但是我国的建筑用钢量仅占全国钢产量的20%到25%，使用量还不适很多，钢结构的发展相对于发达国家仍存在很大差距【2】。众所周知，钢结构建筑构建筑平面布置复杂，使用荷载大且分布不均匀，造成扭转位移比不易控制，这些特点给钢结构建筑的施工提出了挑战【3】。同时土壤属于湿陷性黄土，透水性好，并容易下陷，遇到水呈松散的状态，在土壤含水率接近饱和状态下，地基完全丧失了均匀的承载力【3】。本文为此通过理论与案例探讨了黄土地质的钢结构建筑施工技术，现报告如下。
一、黄土地质的钢结构建筑施工要求
在西北地区，特别是黄土高原和关中平原地区，土壤属于湿陷性黄土，透水性好，在土壤含水率接近饱和状态下，地基完全丧失了均匀的承载力。如果不予以处理，必然对新建房屋和道路、构筑物造成不均匀下沉，基础和建筑主体裂缝，直至对建筑物造成结构上的破坏，形成豆腐渣工程和危楼。湿陷性黄土地基或场地分为自重湿陷与非自重湿陷两种类型【4】。当湿陷性黄土地基或场地浸水后，没有任何外部的附加荷载，仅在地基土的自重压力作用下发生湿陷的，称为由重湿陷性黄土地基或场地。当湿陷性黄土地基或场地没有外部附加荷载的作用下浸水不发生湿陷，需要有一定的附加荷裁作用下浸水才能发生湿陷的，叫非自重湿陷性黄土地基或场地【5】。同时在现代社会中，随着计算机技术的发展，计算机辅助设计(CAD)技术近年来得到了快速发展。目前CAD技术已经广泛应用于建筑结构的分析、设计、绘图、造价统计、辅助生产与信息管理，其相关软件也已成为结构设计、工程预算、构件加工与工程管理等领域内必不可少的工具【6-7】。
二、黄土地质的钢结构建筑施工质量控制
（一）严格桩基础
当采用桩基础时，应穿透湿陷性黄土层。对非自重湿陷性黄土场地，桩底端应支承在压缩性较低的非湿陷性土层中。对自重湿陷性黄土场地，桩底端应支承在可靠的持力层中。桩基础的施工，应符合下列规定：预制桩的入土深度和贯入度，均应符合设计要求。灌注桩成孔后，必须将孔底清理干净。自重湿陷性黄土场地的单桩承载力的确定，除不计湿陷性土层范围内的桩周正摩擦力外，尚应扣除桩侧的负摩擦力。正、负摩擦力的数值，宜通过现场试验确定。
（二）积极使用重夯法
填料的夯实质量，应及时抽样检查，其数量不得少于总孔数的2%，每台班并不应少于1孔。在全部孔深内宜每米取土样测定其干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔的半径处。孔内填料的夯实质量，也可通过现场试验测定。整片挤密地基时，在基底下宜设置0.5m厚的灰土垫层。成孔挤密宜由外向里、间隔分批进行，孔成后应立即进行夯填。预留松动层的厚度，采用机械成孔，宜为0.3-0.7m；采用爆扩成孔，宜为1-2m。冬季施工可适当增大预留松动层的厚度。成孔挤密可选用沉管、爆扩、冲击等方法。对含水量小于10%或大于23%的地基土，不宜选用爆扩挤密。孔底在填料前必须夯实，填料应采用素土或灰土，并宜分层回填夯实。其压实系数：对甲、乙类建筑不宜小于0.95；对其它建筑不宜小于0.93。施工结束后，应对重夯处理地基的质量进行检验。
（三）加强材料质量控制
材料质量控制是整个工程质量控制的基础，也是整个质量控制过程的源头。本工程主要材料为钢板箱梁、钢管、圆管及压型钢板等。(1)所有原材料必须有质量证明书和出厂合格证。(2)所有材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。(3)钢材还应有机械性能、化学成份检验报告，且需对材料的规格、外观质量、标志、炉号、批号等进行说明。(4)对进入现场的材料抽样检查，检查程序严格按照《钢结构工程施工质量验收规范》进行。
（四）严格吊装质量控制
钢结构的安装过程中，结构构件的吊装质量控制也是一个很重要的工序。在控制原则上：(1)构件焊缝经检测全部合格后方可进行构件吊装。(2)根据构件的重量、长度、高度、起吊幅度等，选择吊装设备，并检查行走路线是否满足要求。(3)在构件起吊、堆放的过程中，必须进行吊点、搁置点验算，防止构件产生永久塑性变形。(4)确定合理的吊装顺序，以减少安装累积误差和合拢困难。(5)每吊装一段构件，随即核对该构件的轴线、标高、中心线和垂直度，无误后即进行固定。在控制措施上：(1)吊装前对屋面桁架的长度、断面、挠曲进行预检。(2)吊装前，根据桁架的实际吊点位置，选择合适的吊具。(3)为便于现场安装，桁架的分段吊装事先设置临时装配式耳板，滑移桁架构件吊装就位后，先点焊临时固定，吊车即可松钩，焊接完成后，再将耳板割除。(4)为减少支撑胎架的受力及变形，滑移桁架吊装就位后要及时安装滑移桁架间的构件，以增强桁架的整体稳定性。(5)为保证滑移桁架的侧向稳定，在高空吊装落位还未与之间构件连接前，必须设置稳定的支撑装置进行平面桁架的固定。(6)安装就位后，接着初校，通过调整支撑胎架来达到设计标高，校正后作临时固定，拆除索具。
三、黄土地质的钢结构建筑施工质量控制-案例分析
当前西安市体育馆外装工程在结构设计上采用屋盖“弦支穹顶”结构体系。体育馆屋顶高度为45米，横向跨度约116米，纵向跨度约145.4 米。其结构体系跨度大，且平面为不规则椭圆形，是目前世界最大跨度的弦支穹顶结构工程。而体育馆屋盖的安装技术含量高，施工单位在屋顶钢结构吊装过程中选 用了3台150吨和1台70吨履带吊车同时进行吊装作业。由于屋盖结构为不规则的椭球形状，桁架的安装无明显的规律可寻，施工人员在安装过程中通过定位仪 器对钢构件进行精确快速的定位，确保了安装的顺利进行。据统计，体育馆屋盖钢结构总重量达6500吨，屋盖钢结构工程基本构件总计达3万个。而该工程结构 构件约由10多万个连接板，近2万多延长米的一级焊缝组合而成。
参考文献：
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[5] 史洪泉．大跨度空间钢结构施工全过程力学分析及考虑施工影响的若干要素研究[D]．南京：东南大学，2005：23-25．
本文依据工程实例来对大跨度屋盖钢结构工程桁架施工进行了简要的分析，主要分析的重点内容包括桁架施工要点以及施工方法，桁架的施工关系到大跨度屋盖钢结构工程的整体施工质量，因此对其施工质量的要求更为严格。通过合理的施工以及质量控制，以提升桁架施工的整体质量。希望本文的探究能够为相关的人员提供一定的参考和借鉴。
关键词：
大跨度屋盖；钢结构工程；桁架施工
如今的大型建筑工程建设数量越来越多，而在大型建筑工程中，应用最多的结构形式就是大跨度屋盖钢结构，该结构施工的过程中，应用的主要施工方式就是桁架施工，本文主要就工程实例来对大跨度屋盖钢结构工程桁架施工进行详细的研究，合理的对桁架施工的方法以及施工要点进行了全面的探究，以为提升桁架施工的质量奠定基础。
1工程概况
某建筑工程采用的是钢结构进行施工，建筑总面积为162245.7m2，而钢结构形式主要就是三角结构桁架，其中钢结构的总重量为1200KN，而钢结构中的主桁架的重量则为950KN，其中每一桁架的长度均在45.5m左右，而桁架的两端位置，间隔距离在3.5m，而除了主桁架之外的其他桁架，每榀之间的距离均为8m，桁架支座的标高则主要为25.684m，在桁架的上弦顶部位置，标高则主要为29.560m。该建筑工程的屋面结构为钢结构，其投影所覆盖的面积为5560m2，在钢结构屋盖中，主桁架主要为9榀，而次桁架的数量则为15榀，系管数量33榀，斜撑数量45榀，而在钢结构屋盖上，除了这些部分以外，另外的构成部件则为马道以及屋面檀条等，钢结构的构成元件主要包括管材、钢板以及各种西药的构建等，而选择的管材则主要应为无缝钢管，而钢板则需要采用Q345B，而次要的一些构件则应采用Q235B。
2施工方案
2.1具体施工要求。依据施工现场的具体情况，同时在对桁架结构进行具体分析的基础上，要合理的对屋盖钢结构进行详细的分析，所应用的屋盖钢结构需要在工厂内部进行加工处理，将每一个屋盖钢结构都进行合理的标注，然后依次将加工制作的屋盖钢结构运输到现场进行运用，将桁架尽可能的放置在需要进行桁架施工的工程下方，对拼装位置进行合理的选择，对胎架进行合理的设计、组装以及焊接，在对汽车的吊装位置设计完成之后，就可以对整榀的桁架进行吊装处理。
2.2工厂加工。在该建筑工程中吗，所应用的主桁架截面呈现几何图形样式，而且主桁架截面的尺寸也可以设定为2500×1500mm，其中一个单独的榀桁架的标高则为4250mm，工厂在对桁架结构特点进行详细分析后，就可以依据相关运输的要求以及施工质量控制的方法，在工厂对整榀的桁架进行加工处理，根据相关工艺技术的要求，可以将整段的桁架均分为三个部分，按照阶段进行加工。要切实的保障弯管加工的精确性，利用弧形杆件进行加工处理，按照相应的比例要求，进行放样预拼。所有需要应用到的一些部件，在出厂之前都需要经过严格的检验，只有检验合格的工件才能够正式的投入到施工中，并对每一个工件都进行清晰的标记标注，在安装拼接的时候要严格的按照顺序进行拼接处理。
2.3现场桁架拼接。在将桁架的相关构件制作完成后，就可以运输到现场进行拼接施工。而在拼接处理的过程中，要注意要找拼装基准线的设定标准，采用胎架对桁架进行支撑，对桁架实行有效的拼接处理，这样可以使得桁架的空间可以保持立面结构。要对支撑点的位置进行合理的确定，单元桁架要利用汽车来进行吊装拼接，要注意利用电焊机来对下胎架进行焊接处理，而焊接的顺序则为接口、直腹杆、斜腹杆，在焊接的过程中，也要遵循一定的原则，要保持焊接的对称性。
2.4楼面加固处理。通过现场平面布置图中了解到运输通道至中厅的吊车行走路线的下方均有地下停车场，楼板设计荷载为15kN/m2，通过验算在施工过程中楼面荷载达到30kN/m2，才能满足机械行走、站位吊装要求；在楼板下方采用钢管脚手架进行支撑加固，加固高度为3.72m，用φ48×3.5的脚手架管在加固区域搭设满堂架，此区域满堂架立杆上端必须撑紧，立杆横向、纵向间距为600mm，步距为800mm，通过验算满足施工要求。
2.5桁架吊装。吊装桁架时汽车吊车头朝相对应轴方向，使吊车的工作幅度为8m，50T汽车吊在工作幅度8m时，臂长32.7m可以起吊重量为12.3T>12.28T，吊车工位幅度满足吊装要求。起吊前在桁架两端系上方向牵引用风绳，桁架底部起升到25m时，主臂朝对应轴方向旋转，旋转到另一轴部位左右趴杆，桁架基本到位，微调好轴线及左右距离后，与钢支座焊接固定。固定好后松钩，第一榀桁架吊装完毕，当两榀主桁架吊装就位后及时完成其之间的次桁架和相关构件，以便使两榀主桁架形成一个稳固的整体。
3施工控制要点
3.1施工规划。本工程结构拼装区域场地、进场通道、吊装工位狭小，起吊构件超长，安装、吊装操作空间紧促，在道路布置、桁架拼装、吊装过程中必须确保所选方案合理性。且相当部分数量构件在高空安装，这些比较复杂的操作要求车间制作精度不仅要满足施工规范和设计要求，还必须较好的满足现场安装工艺的需要。此外，对于现场施工人员，特别是起重作业人员和起重指挥人员，分别要有相应的施工经验和指挥协调能力。
3.2施工验算。对于屋盖钢结构本体施工验算：本工程拟采用楼面加固，大吨位汽车进行单榀桁架整体吊装。现场应按照施工顺序确定分析工况，施工区域、通道楼面整体验算，以及楼面、通道加固整体施工验算，整榀桁架吊装的吊点内力施工验算，施工机械、吊索选择施工验算，为工程吊装控制提供具体详细的理论数据进行指导。
3.3施工测量。现场在拼装胎架上拼装、空中安装，应随时进行跟踪测量，确保各阶段组装安装的准确性，施工测量观测点应根据施工规范、控制要求进行确定，确保观测点数据的代表性。施工测量数据应及时与设计数据进行比较，如发现偏差及时向工程技术负责人报告，查找原因并提出整改措施。
4安全保障措施
在大跨度屋盖钢结构的安装过程中，必须要做好一定的保护措施，以免在施工中发生意外事故，给施工现场人员的人身安全带来威胁，同时也避免了事故发生对工期进度的影响。一般要求现场施工中所使用的吊装机索具都应符合国家相关规定，尤其是当这些机械设备需要进行局部变更时，一定要征得工程技术部的批准，以确保安全。
5结束语
综上所述，在对大型建筑结构进行施工的过程中，采用的结构形式通常为大跨度屋盖钢结构，而在该结构工程中，桁架是其中的重要构成部分，桁架施工的质量，将直接影响到大跨度屋盖钢结构的施工质量，要想能够使得大跨度的构件以及相类似的工程可以进一步的得到质量上的提升，就需要合理的采用有效的施工方法对桁架进行施工处理，以保障大型建筑整体的施工质量，从而更好的推动大型建筑的发展和建设。
参考文献：
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[3]张爱莉.大跨度钢桁架结构施工方案的优选研究[D].重庆：重庆大学，2013.
关键词： 土木工程；钢结构；应用；节能环保
近十多年来，随着我国钢产量突飞猛进的增长，国家也同时推出了合理利用钢材、积极采用钢结构的政策，钢结构行业在我国取得了长足的发展，钢结构已被广泛地应用于土木工程，如住宅建筑、桥梁建造，特别是用于建造超高层建筑、大跨度及大悬挑结构、工业厂房等，钢结构日益成为土木工程技术中不可缺少的重要组成部分。
一 钢结构的特点
钢结构的发展促进了建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业的迅速发展，与传统的混凝土结构相比，钢结构有其独特的优势：
1良好的抗震性
钢材具有较高的抗拉、抗压强度，较好的塑性和韧性，材质的均匀使设计易于符合实际受力情况，加上连接构造的耗能、维护材料的蒙皮效应、耗能组件的使用，使其结构体系能够抵御强烈地震作用并表现优异[1]。因此，在国内外的历次地震中，钢结构建筑是受到损坏最轻的结构，已公认为是抗震设防地区特别是强震区的最合适结构。
2 建筑速度快
由于钢结构的主体构件都是在工厂预制好，运到现场进行组装，大大减少了现场加工所需要的作业面，非常适用于一些施工场地面狭小的工程。另外基础施工、楼板施工与钢构件加工可以采用平行作业的方式交叉或同时进行，从而大大地缩短现场的施工工期，与传统相比，能缩短约四分之一的工期，现场施工快捷、方便、节省劳动力。
3 节能环保
钢结构在绿色环保方面发挥了巨大的作用，钢结构具有可循环利用和环保节能等一系列优点：生产方面，钢结构制造简便，易于采用工业化生产，生产过程相对水泥、砖瓦等更为环保节能；施工方面，钢结构建筑使用干式施工，节约施工用水，可大量减少建筑垃圾和施工噪声等污染；使用方面，钢结构占用建筑面积较少，可以有效提高建筑物实际可利用面积[2]。另外钢结构的气密性和水密性较好，建筑保温和隔热性能优越，能提高50%的节能效果，可以节省30%-40%的取暖耗能量。
二 钢结构的应用
建筑钢结构由于钢材的优异性能，制作安装的高度工业化以及结构体形的新颖和灵巧，已越来越广泛地得到应用。
1高层钢结构
城市人口集中，用地紧张以及商业竞争的激烈化,促使了现代多、高层建筑的出现与发展。随着建筑高度的增加，在风荷载和地震作用下，结构的抗侧力问题逐渐成为关键因素。为了提高结构抗侧力刚度，高层结构的体系在不断创新和发展的过程中形成了一种新的高层钢结构体系，并在以后的高层钢结构中得到广泛应用。综观世界上已建成的102幢超高层建筑，钢筋混凝土结构16幢，纯钢结构59幢，不同形式的钢-混凝土混合结构27幢[3]。美国纽约世界贸易中心、香港中国银行大楼、上海环球金融中心等陆续出现的创新高层结构体系无论在建筑、技术、材料、设备和施工等方面都体现了钢结构轻、快、好、省的特点，反映了当时世界最先进的水平。
2 大跨度空间钢结构
大跨度空间钢结构主要有网架结构、悬索结构和网壳结构等，用作体育馆、展览馆、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。现代大跨度空间钢结构已不局限于采用传统的单一结构形式，新的结构形式和各种组合结构形式不断涌现。结构形式越来越复杂，如“鸟巢”采用的是复杂扭曲空间桁架结构,“水立方”采用了基于泡沫理论的多面体空间刚架结构，奥运会羽毛球馆则采用世界跨度最大的弦支穹顶结构，广州国际会展中心采用了张弦桁架结构[4]。另外网壳结构在我国已有应用，太旧高速公路旧关收费站是我国首次采用独塔式全方位布索的斜拉网壳，浙江黄龙体育中心体育场是我国目前跨度较大的斜拉网壳，已建成的网壳工程以球面和柱面较多，还有双曲抛物面、双曲扁壳等形式，它比网架又有许多优点，特别是在超大跨度时。
3 轻钢结构
轻钢结构是近十年来发展最快的领域，在美国采用轻型钢结构占非住宅建筑投资的50%以上，大约70%的非民居和两层以下的建筑，均采用轻钢架体系。这种结构工业化、商品化程度高，施工快，综合效益高，市场需求量很大，已引起结构设计人员认识。大约70%的非民居和两层以下的建筑，均采用轻钢架体系。轻钢结构自重轻、强度高、占用面积小、方便搬迁、材料可全部回收利用不会造成垃圾，符合国家节能减排、保护生态环境、节约资源，实现可持续发展的基本国策。目前，由于轻钢结构住宅方面的发展还不成熟，我国轻钢结构在土木工程中的应用主要是工业厂房、仓库、3层以下住宅以及货场、站棚等，此类钢结构建筑每年需求量大约在500万平方米以上，并高速增长。根据中国钢结构协会对其129家会员企业2008年生产的钢结构按应用类别统计，结果显示对建筑钢结构占比最大，为55%，而建筑钢结构中，需求占比最大的为钢结构工业厂房[5]。
三 钢结构应用中需要解决的问题
尽管钢结构在我国土木工程技术应用中有了飞跃的发展，但无论从钢结构的用钢量、应用范围和结构体系等方面看还都存在着一些需要解决的问题。
1 钢结构的应用范围亟需扩大。我国虽然是产钢大国，但土木工程中的用钢量只占钢产量总数的4%左右，我国每年竣工6亿平方米的城镇住宅建设，而钢结构建筑在我国建筑中的比例还不到5%，混凝土结构的建筑占到90%以上，即使是在2008年汶川震后灾区的重建工作中，新建的住宅中仍然以砖混、钢筋混凝土结构居多，而抗震性能优异的钢结构住宅依然很少。而在日本的建筑中钢结构已占38%，混凝土结构只占20%左右，在美国工程建设中，钢结构占51%，混凝土结构占49%，大约70%的非民居和2层及以下的建筑，均采用钢结构建筑[6]。相比之下我国钢结构在土木工程中应用的比例远远低于西方发达国家的水平。另外，我国建筑钢结构还仅集中使用于高层、超高层建筑、大空间公共建筑与工业建筑中，普通办公楼，学校、医院建筑等多高层建筑应用钢结构的少;低层、多层及高层住宅中，真正实现大规模生产应用钢结构的住宅还是较少。
关键词：混凝土长悬臂；预应力结构；型钢混凝土组合结构设计
随着我国经济的快速发展，现代高层建筑如雨后春笋般地大量出现在我们的城市中，其中一些凭借着巨大的尺度及其震撼人心的视觉冲击力，影响着周围的环境与事务，甚至成为一个城市的形象标志。由于现代建筑功能的多样性，建筑造型的奇特性，使新材料、新结构、新技术的特性在结构设计中得以发挥和应用，大跨度悬挑结构已经成为解决结构专业对建筑设计提供复杂方案可实现性的重要技术手段之一，有粘结预应力技术和型钢混凝土组合结构技术的引入更为悬挑结构向更大跨度的延伸提供了安全、可靠、先进、合理的技术上的有力保证。地处地震高烈度区的大跨度悬挑结构，不仅要充分考虑水平地震力作用对其产生的破坏效应，还应根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.3.2.3条，计算竖向地震作用对其产生的破坏效应，以保证建筑结构的安全。下面以位于某8度区的某科技公司商务楼为实例，对混凝土大悬挑的设计方法进行讨论。
1 工程概况介绍
本工程为某科技公司商务楼，位于某市级经济技术开发区兴国路西侧2号地块，兴国路与龙船坞路交叉口西北角。该地块场地较平整，南北长66m，东西宽93m，楼电梯间、强弱电井等附属用房集中布置于核心筒，塔楼标准层办公房间沿核心筒周围布置。地下1、2层为六级人员掩蔽部和六级人防车库及设备用房，平时为汽车库。1～3层（包括东侧裙房）为商业用房，4～23层为办公用房，24层为员工食堂、会议及多功能、活动室，25层为机房层。
本工程总用地面积6665.2m2，总建筑面积36888m2；地下10420m2，地上26468m2，占地面积2480.4m2，其中商业部分建筑面积7152m2，办公部分建筑面积19316m2，其余建筑面积10420m2。地下二层，地上二十五层，地下1、2层层高4.5m，1～3层层高4.9m，4～11层层高3.9m，12～23层层高3.8m，24层层高4.7m，25层层高3m，建筑总高度99.650m。
本工程结构结构采用钢筋混凝土框架―核心筒结构体系，楼面结构采用现浇混凝土梁板体系，建筑结构安全等级为二级，基础设计等级为甲级，建筑防火等级为一级，结构设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为标准设防类（乙类），抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度0.20g），建筑场地类别IV类，设计地震分组为第一组，结构抗震等级：框架一级，核心筒一级。基本风压0.7kN/m2，基本雪压0.45kN/m2，地基承载力特征值110kPa。
结构沿竖向由底部至17层外圈框架逐渐收进，再由17层至顶层逐渐外挑（层层由挑梁外挑），两主轴方向顶层（96.200m）相对17层（64.900m）挑出4.5m，四角部挑出达6m，建筑造型见建筑效果图。经过各种方案的优化比较，决定22层（83.900m）和23层（87.700m）楼层采用型钢混凝土组合挑梁，24层（91.500m）和25层（96.200m）楼层采用有粘结预应力混凝土挑梁，以解决建筑造型上部逐层外挑的问题。
2 悬挑梁的结构设计
预应力混凝土构件和型钢混凝土组合构件在控制悬臂梁的挠度和裂缝方面有其独特的优越性，当然非预应力钢筋在受力和变形裂缝控制方面也发挥了其应有的作用。
2.1 梁控制参数
应用PKPM软件中的SATWE程序对结构进行整体计算，求出预应力梁所承受的恒载和活载作用下的内力标准值。悬挑梁中配置预应力筋主要用于控制梁的裂缝和挠度，而强度主要由非预应力普通钢筋承担。
悬挑梁的混凝土强度等级取C35，普通受力钢筋和箍筋均采用HRB400级钢筋，预应力筋采用直径15.2mm的钢绞线，fptk=1860MPa。悬挑梁的跨度分别为6m和4.5m，梁的截面尺寸分别为400×750和400×600。预应力筋呈水平直线布置，一端张拉，控制点到梁顶的距离为150mm。
2.2 梁内力计算
预应力筋的张拉控制应力σcon=0.7fptk=1302MPa，张拉时超张拉3%。考虑锚具回缩、摩擦损失、钢筋应力松弛、混凝土徐变等，预应力筋有效预应力为1090MPa。预应力梁在各种荷载作用下的梁根部控制截面弯矩、剪力以及总的预压应力（预应力等效荷载轴力）见下表。
2.3 抗裂验算
2.4 正常使用极限状态下的梁变形验算
下表中f1是荷载作用下的挠度，根据SATWE计算的弹性挠度乘以系数Bs/B换算成的长期挠度；f2是预应力的反拱值；f是梁最终的挠度；L0为悬挑梁的计算跨度（L0=2L）。规范的挠度限值[L0/f]为400，所以不同跨度的两根预应力梁的变形验算均满足规范要求。
2.5 梁抗震验算
按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录C和《预应力混凝土结构抗震设计规程》（JGJ140-2004）分别验算了悬挑梁预应力强度比、梁端换算配筋率、梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，以及悬挑梁梁底和梁顶非预应力筋配筋量的比值，均满足要求。
关键词：大跨度空间钢结构；施工技术；研究分析
建筑对其功能以及美学的要求，促使着施工技术的不断革新，这些施工技术的革新不仅包括原有施工技术的革新，还包括无支托分段拼装、整体提升、滑移等新型施工技术。施工过程测试、计算机结构动态控制等新型辅助技术在实际工程实践中的具体应用，推动建筑行业的不断发展，使其能够摆脱传统，逐步向高科技、机械化、智能化领域迈进。
一、大跨度空间钢结构施工类型
（一）网壳结构
网壳结构实质上与空间杆结构相似，平板网架型空间杆结构的原理根据规律将杆件组合成网格，结合壳体结构将其布置成具有一定空间结构的架构，因而其不仅具有杆系性质，还具有壳体性质。一般情况下，网壳结构是通过网壳内部两个方向的剪力、压力或者是拉力来进行传力。具体实例有1988年修建的北京体院体育馆，其主要是采用双层扭网壳（四块组合型且带斜撑），其主要参数为挑檐3.5m、矢高3.5m、平面尺寸为59.2m2，是我国跨度最大的双层扭网壳[1]。
（二）悬索结构
悬索结构主要是柔性受拉索及边缘构件等所构成的一种承重结构。柔性受拉索的材料主要为圆钢、链条、钢铰线、钢丝绳、钢丝束等具有较好受拉性能的材料。悬索结构是主要利用具有较高强度和抗拉性能的材料，其结构优势是施工简单、节省材料、自重较小、跨度较大。该结构形式除在我国大型大跨度桥梁中的应用较为广泛外，还被广泛应用于仓库、展览馆、飞机库、体育馆等大跨度屋盖结构当中。
（三）网架结构
网架结构的主要原理是按照一定网格形式将多根杆件利用节点连结的形式组成一种空间结构。该种结构形式具有外形美观、稳定性好、自重轻、工业化程度高等特点，被广泛应用在大型建筑结构体系当中。
二、大跨度空间钢结构重点施工问题
（一）施工技术及计算机技术的合理运用
传统大跨度空间钢结构的施工施工方法有整体吊装法、高空滑移法、分块安装法以及高空散装法等。随着现代技术的发展，科技含量较高的施工技术如滑架法施工技术、网壳结构折叠展开式整体提升技术以及高空曲线滑移技术等被广泛应用在实际施工当中。再者，随着技术的革新和建设的需要，信息化在建筑物主体模型设计中得到了很好的应用。在钢结构的设计中，计算机不仅可以实现三维实体模型的构建，还可实现图层管理以及数据交换、标注尺寸、钢管节点的处理等，对施工具有重要的协助作用[2]。
（二）施工仿真技术的合理运用
大跨度结构工程中，需对多个方面进行系统仿真模拟，一是施工过程模拟，主要是对设备是否就位以及安全运行等方面；二是结构安装、构件变形程度模拟，确定跨度大小是否符合相关设计要求；三是钢结构节点连结模拟，确保实际施工连结方式与方案设计连结方式一致。
三、大跨度钢结构在实际施工中的具体运用（以北京国家游泳中心――水立方为例）
（一）项目简介
2008年国家奥运工程中具有标志性的两大建筑之一――国家游泳中心（水立方）。该游泳中心高度为30.588m，建筑长宽相同，均为176.538m，墙体厚度分为两种：5.876m、3.472m，屋盖厚度为7.211m，该建筑总建筑面积为31 166m2，整个建筑的外部结构呈现方形。图1 、2、3位水立方项目示意图。
（二）工程特点及难点
首先是工程构建种类及数量较多，且外形要求高，空间位置极为复杂。该建筑结构构件极为复杂，构件之间纵横交错，多呈现出无序状态，因而对杆件实现空间定位比较困难。该工程项目总计基本构件数目达29 979个，共有11 471根焊接圆钢管，9 199根方矩形钢管。其中焊接整球4 281个，焊接球节点9 309个，异型球5 028个，总贯穿1 441个节点。
其次是由于所有节点均进行刚性连接，因而对其焊缝质量的要求较高。在实际施工中，为了确保工程的质量，对该工程所有的焊缝均采用一级焊接。相关设计人员对该建筑的结构构件进行计算之后得出该工程结构构件约为30多万个板件，板件之间均通过一级焊接进行接缝连接。
最后是对材料的等级要求较高，建筑节点构造较为复杂。该工程项目中使用的钢材大部分为Q420C级，该级别钢材在实际应用时对焊接工艺有着较高的要求。为了满足充分满足抗震需要，需加强对应力比超过0.7的节点区、杆端以及拼接焊缝进行处理。
（三）具体安装施工方案
水立方较其他的传统结构形式不同，其结构形式具有较强的关联性和空间性，倘若施工中某个构件安装位置不准确，将会对整个构件安装产生严重的影响。该建筑结构构件的特点对其安装施工方法产生了一定的影响，决定其施工方法有别于传统结构形式。该建筑在安装施工时采用了散装为主，组合为辅的安装施工策略。安装开始前，施工人员应根据起吊设备最大起吊力以及构件间相互关系等进行最优的组合，通过组合方案的设计减少高空焊接量。在实际施工中，应用最多的一种组合形式是相连空心球与矩形钢管之间的组合方式，按照该方式进行组合后，其形状酷似“棒棒糖”。除此之外，类似该种的异型组合的种类还有很多。在进行高空安装时，通常情况下，选择一个焊接空心球节点作为整个施工的中心，以此中心为基准点将与该空心球节点相连的杆件全部进行吊装，待吊装到位后可形成一种“多杆顶球”状态，该种状态下各构件位置能够基本满足施工设计的相关要求。上述施工结束后，使用全站仪对空间位置进行精确定位。在进行定位时仍然需要选用焊接空心球节点作为整体的定位目标，待球置确定后，将球体与相连杆件四周进行贯穿，以此将杆件轴线贯穿于球体中心。想要对球体的中心位置进行直接测量比较困难，因为球心在球的内部且是虚拟空间点，因而在实际测量中通常采用以下方法进行测量：在空心球加工时，可在球体的球面交点以及对称轴位置各钻一个深度及孔径均为3mm的小孔。因而在以后测量时，只需对两个小孔位置进行测量即可确定空间位置是否准确[3]。
结语：
随着现代建筑技术的不断发展，大跨度空间钢结构在我国工程建筑施工中的应用也越来越广泛，且其在具体的施工中获得了较好的应用效果。作为新时期一项节能、绿色的重要施工技术，其不仅能够加快我国建筑行业以及建筑技术发展，有力的迎合了国家可持续发展的目标，其对我国经济的发展及社会的进步做出了重要的贡献。在未来的建筑技术发展中，大跨度空间钢结构将会更广泛的应用在实际的施工当中，其会凭借便捷的安装技术、良好的经济功能以及轻巧的外表成为我国工程施工的发展趋势，以更好的为我国建筑行业营造发展空间。
参考文献：
[1]刘宝宽.现代大跨度空间钢结构施工技术[J].门窗，2014，03：153.
