林淑瑾
1.1 钢结构类型
1.1.1 网架结构
目前，网架结构在建筑领域应用较广。网架结构内部体系中包含很多杆件，这些杆件按照规定布局进行连接，最终形成支撑效能十分突出的空间结构。与传统钢结构模型相比，网架结构在稳定性及外形方面都具有明显的功能优势，因此越来越多的建筑企业在具体施工建设中选择引入该结构类型[1]。一般情况下，在结构构建过程中，需要科学选择焊接方法和技术手段，以获得更加理想的连接效果。
1.1.2 网壳结构
网壳结构具有良好的结构作用效应，可以借助多种力的作用形成良好的支撑效果。同时，与网架结构相比，其具有更加显著的便捷性特征。另外，其在实操方面安全性较高，能够切实保证作业人员的安全，而且能够有效控制变更风险。因此，在建筑实践与施工过程中需要规范利用该结构形式，并根据工程实际要求优化设置结构设计与安装方案[2]。例如，广东省深圳市的深圳湾体育中心，采用树状柱支撑的单层空间变曲面弯扭网壳结构，树状柱支撑结构能够起到良好的支撑效果，而网壳结构的特性与优质的设计实现了空间曲面的搭建及不同曲率的曲面柔和过渡，从而实现大跨度结构体系的建造。
1.1.3 悬索结构
悬索结构形式在当前建筑市场中的应用地位和功能价值比较显著。在支撑和承受能力方面，其主要影响因素为绳索。随着科技水平的不断提高，绳索材料不断优化，拉力效果越发突出。通过分析可以发现，悬索结构在大跨度方面具有卓越的性能，应用在施工项目中具有很大便利性，能够有效控制施工成本。例如，河北省石家庄国际会展中心采用双向悬索结构，纵向索利用受压竖杆支撑横向索，以受拉钢索为主要受力构件，充分发挥钢材的抗拉强度，自重小，结构跨度大。
1.2 建筑特征
随着社会的发展，人们对建筑物的使用要求越来越高，建筑物跨度越来越大，材料强度等级也不断提高。大跨度钢结构建筑模仿生态建筑，对建筑物有着较高的造型要求，因此会用到各种各样的节点[3]。常见节点形式为球节点、相贯焊接节点等，也可用铸钢节点、锻钢节点等满足更复杂的结构需求。
大跨度钢结构施工中，施工截面类型非常多，是施工中必须注意的重点。由于加工大跨度钢结构构件的难度比较大，因此施工前还需重点关注弯曲构件，确保构件符合施工要求后方可施工。另外，在工程施工期间，大跨度钢结构对于构件组装、拼接、焊接都有很高的质量要求。在加工钢结构构件时，一定要进行严格、精细的处理，复杂节点需要通过工厂预先拼装来保证结构的安装精度。只有提高构件质量，才能保证工程质量。
以往施工时往往只关注结构使用时的受力情况，却忽略了施工期间的受力问题，这必然会引起施工质量问题，埋下安全隐患。大型构件吊装期间的仿真模拟需要模拟所有环节的钢结构受力情况，特别是结构安装中容易变形位置的模拟，同时还要模拟结构拼接、卸载过程等一系列内容。施工前，需要提前了解工程中存在的问题，这样才能在项目开展中规避不良现象，从而完成工程施工全过程控制。例如，福建省福州市海峡奥林匹克体育中心在卸载过程中，构件因卸载造成局部受力过大发生变形，该项目通过模拟仿真技术提出整体卸载、分级卸载等措施，最终实现了整体结构的施工稳定。钢结构模拟仿真技术如图1所示。
图1 钢结构模拟仿真技术（来源：中建科工集团有限公司建模计算）
工程施工时还需要使用全过程仿真技术，仿真验算所有施工阶段的工程施工方式，然后确定预应力张拉顺序及其方法和力度大小。此外，还要分析单层网壳结构初始缺陷，判断下部支撑架会给张拉施工环节带来哪些影响，以更好地控制工程施工质量。另外，应提高对计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）技术与计算机辅 助 设 计（Computer Aided Design，CAD）技术的重视程度，在科技不断更新的同时确保使用一系列先进数控设备与信息技术。空间结构产品需要综合使用管理技术、制造技术、设计技术以及信息技术，这样才能保障生产效率，明确生产目标，创新钢结构产品。因此，制造钢结构构件需要灵活结合CAM 与CAD技术，这样才能满足设计、生产与制造要求，获得更高的工程施工质量。
对于预应力施工二阶平台的设计，预应力索和网壳施工属于交替施工，安装网壳时，支撑条件对张拉与预应力索的穿索均有影响。设计胎架时，要从两个环节搭设，并采取有效手段，避免径向钢拉杆与环向索相互碰撞，影响工程安全。
对于大跨度空间钢结构施工而言，合理选择安装方法十分重要。选择安装方法时要保障安装的合理性与经济性，保证安装质量达到工程建设标准。过去常用的施工方法包括分块、分条、高空散装法。但随着大跨度空间钢结构体型越来越大，跨度不断增加，各种工程材料也持续更新，原先的安装方法逐渐无法满足需求，因此必须创新安装方法。为了确保工程施工有序进行，施工中通常会应用多种类型的安装技术，不同工程应当依据工程实际特征选择相应的安装方案，并合理使用安装技术，从而提高工程水平。
3.1 高空原位单元安装技术
这种施工技术需要在特定位置和环境中安装构件，并通过其他设施支撑完成高空操作平台的搭建，做好空间钢结构的合理划分，完成工程吊装。对于网壳结构或网架结构，若采取吊装操作，必须确保建筑结构的强度、刚度和稳定性达标，尽可能防止钢结构出现塑性变形情况，避免对工程质量造成不良影响。
此外，还应预设好钢结构拼装焊接顺序，保障拼装效率，提高建筑工程的经济性[4]。首先，按照工程情况搭建高空作业平台，保证工程质量满足安装要求。其次，固定构件。该环节应注意结构安装问题，以防构件遭到破坏。最后，安装期间不但要采用多种安装方法，还要选择合理的焊接工艺，确保所完成的节点焊接质量达标，提高支撑结构的稳定性。总体来说，该安装方法的精度较高，施工速度较快，施工较为安全，且大部分拼接工作在地面完成，高空作业相对较少，质量易于控制。
3.2 滑移施工技术
滑移施工技术的基础是大跨度空间钢结构分调结构单元，使用滑轨将其滑动到预定位置，然后再拼接钢结构。一般来说，滑移施工需要拥有特定的条件。首先，保障结构类型整齐与规范；
其次，做好支撑轴线管理，使其符合规定；
最后，施工中要确保主桁架结构的一致性。滑移施工前，需要确认滑靴、滑移轨以及被滑物体的情况，检查准备状态。滑移施工一共包括3 个施工环节：第一，使用卷扬机完成滑移牵引；
第二，使用液压千斤顶钢绞线束滑移牵引；
第三，使用液压顶带着千斤顶，夹轨顶推进行滑移。
另外，在作业环节还要充分考虑现场情况与工程特征，选择合适的作业办法。从以往经验来看，该技术大多应用于会展中心、博物馆、机场连廊等钢结构施工。总体来说，该安装方法克服了局部场地限制，安装精度主要受滑移累计误差的影响。其主要适用于以下几种情况：结构下部场地不便于大型吊装设备站位、行走；
结构下部混凝土楼面复杂，不利于结构拼装；
采用跨外吊装所需设备过大或无法满足要求；
结构外侧具备较大拼装场地。
3.3 高空散装技术
该技术首先要全面整合所涉及的具体部件，其次根据具体施工要求做好相关划分处理，确定好分类类型，最后在高空作业环境下进行有效对接，并组织技术人员按照专业标准进行拼接，保证结构作业的整体性。在利用该技术的过程中，施工人员需要根据实际情况选择具体的作业方法，常见的有悬挑施工方式和满堂支撑法[5]。总体来说，该安装方法易于控制节点坐标，且施工较为灵活，脚手架回收利用率也较高。但是支承使用量较大，搭设烦琐，高空作业多，工期较长，占用场地空间过大，因而适用于高度和跨度都不是很大、杆件数量较少的结构。
3.4 整体提升安装技术
目前，整体提升安装技术在大跨度空间钢结构施工中得以实践，而且具有较大的应用范围，效果也比较突。为了确保工程质量，在工程施工阶段还需要注重提高其安装技术水平。整体提升安装技术通常是在地面或楼面拼装构件和节点，并采用多台提升器将结构提升至设计位置。在实际应用期间，需要深入分析建筑工程的结构形式，了解其具体受力情况，并借助一定的技术载体录入相关参数（图2），督促技术人员围绕所获得的数据信息进行分析，以获得重要结论。然后根据所掌握的信息规范选择具体的安装处理方法，并通过建模处理与支撑掌握整体的结构形态，方便技术人员以此为参考进行规范的施工作业。总体来说，该安装方法形式规则，强度和刚度较大，边界安装精度不高。适用于以下条件：结构跨度较大，安装高度较高，现场条件不利于大型起重设备站位。
图2 相关参数图（来源：中建科工集团有限公司建模计算）
具体的工程项目实施阶段，大跨度钢结构作为重要的技术手段，具有比较突出的适应性特征，能够切实保障工程内部结构的稳定性，同时也能够有效改善工程环境，提高整体作业处理效能。因此，施工单位需要在具体技术层面加以规范，将整体滑动与吊装、无支撑等多种技术有效应用到工程领域，同时也要重点加强钢结构施工管理，规范强度参数，并优化处理预应力技术和焊接处理工艺，保证整个工程作业环境更加安全。
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