建筑技术丨5类质量把控手段，搭好大跨度建筑“舞台”

随着人文类建筑的不断发展，大跨度结构建筑在城市中的建设越来越普遍，随之而来的施工质量问题也应值得建筑企业注意。由于大跨度钢结构建筑的特殊建筑功能，其质量容错率非常低，因此在建设过程中须注意以下4类问题控制。

一、图纸优化

首先要重视上部、下部结构的协同工作，应计入多向地震作用的效应。考虑上下部结构协同工作的最合理方法是按整体结构模型进行地震作用计算。下部结构简化必须依据可靠且符合动力学原理，即应综合考虑刚度和质量等效后的有效性。

利用软件对设计模型进行建模，并进行计算分析。具体操作时，应合理确定计算模型，确保屋盖等结构与主要支承部位的连接与构造相符。此外，还应考虑受力分析。计算分析时除模拟结构整体成型后的受力情况外，还要兼顾其施工过程的特殊受力情况，避免在结构成型前因为局部受力超过设计值而破坏。对于施工过程的计算模拟需要考虑构件吊装、不同施工阶段工况、结构预变形技术、构件的预拼装、卸载等。

二、结构验算

（1）结构布置

结构布置宜避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的内力、变形集中。对于可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。因此在进行结构布置时，应确保质量与刚度分布均衡和结构的整体性和传力明确。

（2）受力体系

屋盖的地震作用应能有效地通过支座向下传递；避免屋盖内力集中或较大扭转效应，为此屋盖、支承及下部结构的布置宜均匀对称；保证屋盖结构的整体性，因此应优先采用空间传力体系、避免局部削弱或突变的薄弱部位；宜采用轻型屋面系统，因此应严格控制屋面系统的单位自重。

（3）楼板舒适度验算

楼板振动舒适度的研究主要集中在舒适度分析计算方法、振动舒适度预测、正常使用极限状态下基于舒适度的楼板设计、基于舒适度要求的楼板优化计算分析。

在进行楼板舒适度验算，可利用理论计算、试验研究、现场观测、有限元分析等方法，根据理论模型和计算方法，计算相关数值。确定楼板舒适度标准时，须综合考虑振动环境、振源特征、活动状态及建筑类别，确保楼该结构的竖向振动频率满足JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》。

三、结构建模与虚拟试验

如今，现代化的计算机网络技术与监控设施的虚拟的建设功能对于钢结构的广泛应用提供了很多的便利。有效地避免了在施工中因为构件偏差和施工事物给建筑物带来的隐患，保证其施工的质量情况，同时也节省了一部分的经济费用。但是，由于某个构件在施工的过程里由于安装或是吊装的原因使其发生偏移，从而导致整个工程的受力结构发生变化。然而模拟技术的应用有效地避免了这些给工程结构带来影响的情况。总而言之，应用模拟实验技术可以加大对工程的难点以及重点的控制，从而保障施工质量。

大跨度结构建筑若主体为现浇混凝土框架柱+钢网架屋盖结构，可在平面内增大对框架柱的约束作用，减小结构的整体位移，在结构整体分析时考虑网架平面内刚度对结构位移的影响。

四、结构抗震

在同等条件下，节点位移较大的是拱架，钢筋混凝土柱及网壳的位置相对较小；拱脚的动反力比较大，柱脚的结构范例相对较小；拱脚的竖向反力与水平反力都比较大，而柱脚的竖向反力较大，水平反力可忽略不计。这些方面是解决动力设计时，需要考虑的问题。因为该结构具有复杂性，受竖向地震作用影响较大，因此不能忽视竖向地震。

该结构最薄弱的环节是垂直拱轴方向，如果这个方向出现过大的位移，就会导致稳定索松弛，承力索绷断，导致结构失效。

结构可加强穹顶结构支撑的抗侧刚度，从而减少整体结构尤其是穹顶结构等各部位侧移的绝对值和差值，给穹顶网壳结构提供较大均匀分布的刚度，对整体结构有利；也可根据建筑分隔沿环向布置环向桁架，稳定跨越对称钢管拱，提供外拱壳面外刚度及承担部分荷载，传递水平力与结构周边竖向构件形成整体，加强结构整体性。

五、施工质量控制

1.地脚螺栓预埋及固定

由于基础内钢筋的影响和混凝土浇筑时震动作用，地脚螺栓的固定比较困难也是工程质量控制的重点所在。采用模板固定支架法进行固定。

（1）支架做法

在支好加固后的钢模板上面放置两根平行的8号槽钢。两根槽钢间距的中线与基础的轴线基本重合，间距应比基础外侧的螺栓间距略大。槽钢的上平面标高应尽可能调整一致，同一侧槽钢用点焊连接，槽钢与钢模板用电焊点固。适当地布置并可靠固定槽钢，把所有基础模板连成一体，既可以作为结构基础的平面和高程控制网，又可以用来调整和固定地脚螺栓，并能防止钢模板在浇筑混凝土时发生偏移，确保螺栓的埋设精度。沿纵向轴线中心位置线的方向划定地脚螺栓的位置线，为防止误差累积，由中间两柱开始分别往两边划分，把位置线用钢针标注在槽钢上。

（2）地脚螺栓预埋

用角钢和钢板做成上下两个钢框架，用来固定每根立柱的8根地脚螺栓为整体。地脚螺栓框架固定后放入已支好的钢模板内，沿建筑横向位置用挂线法控制。利用地脚螺栓在槽钢上的控制线，将框架准确的固定在模板上。固定时调整螺栓的水平度、垂直度、丝扣长度、螺栓间I的行列方向、尺寸等，逐项检查无误后，用角钢把钢框架和模板的槽钢进行点焊。地脚螺栓找正找平并可靠固定后，即可浇筑混凝土。浇筑时土建、安装密切配合，保护好螺纹，防止浇捣时框架发生位移。

2.结构构件和异型节点的制作技术

各种大跨度、复杂空间形状的钢结构建筑由于需要局部受力复杂，制作难度大的钢构件，因此在复杂工程项目施工时应考虑结构构件和异型节点的制作应满足受力条件，确保工程质量安全。

3.吊装施工

（1）整体滑移施工技术

大跨度钢结构施工中较为关键的问题是结构在形成空间整体前的稳定性。通过滑移施工技术利用能够控制同步的牵引设备，将分成若干个稳定体的结构沿着一定的轨道，由拼装位置水平移动到设计位置，可较好地解决了该问题。但在使用时要注意其要求结构平面外刚度大，需要铺设轨道，多点牵拉时同步控制难度大的特点。

（2）整体提升施工技术

该技术通过以液压千斤顶作为动力设备，根据各作业点提升力的要求，将若干液压千斤顶与液压阀组、泵站等组合成液压千斤顶集群，并在计算机控制下同步运动，保证提升或移位过程中大型结构的姿态平稳、负荷均衡。

（3）高空无支托拼装施工技术

高空块体扩大单元无支托组装技术，施工原理是：将结构体系合理的分段，选择吊装顺序，使施工过程无需搭设支撑平台，利用结构自身刚度形成稳定单元，通过不断扩大单元接装，最后形成整体结构。

4.钢结构焊接

（1）对于施工单位首次焊接的钢种，一定要进行焊接工艺评 定，并制定相应的焊接工艺。

（2）监理一定要抓住对焊工合格证的检查。检查内容应包括：母材及焊材种类、焊接位置、焊工合格证的有效期.

（3）严格把住接头装配质量关。接头的装配质量包括：坡口质量，根部间隙，对口错边量等几个方面。

（4）当焊接表面潮湿、有油污，焊接环境温度过大或焊接部位受风、雨、雪直接侵袭时，都无法保证焊出高质量的焊缝，特别是焊低氢焊条时更容易出现问题，施工单位应在工艺方案及对焊工进行施工交底时明确。

（5）焊接过程中为减少焊接应力，防止产生焊接裂纹，应严格按照标准规定要求对焊接部位进行预热，在整个焊接过程中应随时加热以保证焊缝道间温度并一次焊完一条焊缝，在焊接完成后应及时按标准要求进行后热。

（6）对设计及国家规范要求探伤的焊缝，应对每条焊缝按比例要求进行无损探伤。检验位置及长度由质检人员指定并书面通知NDT人员。检验后NDT人员应出具探伤报告，探伤报告应标明探伤的具体部位。焊缝完成后质检人员及时按设计和GB50205等标准要求进行外观检查和无损检验，不合格部分及时通知焊工返修。

5.屋面梁柱节点

屋面梁、柱节点是整个构件安全的重点和难点，该工程屋面梁、柱节点为高强螺栓刚性连接，对高强螺栓安装的质量控制尤为重要。应确保施工队伍管理完善，在安装初期尽量发现质量问题并及时控制，避免如将高强螺栓做普通临时螺栓连接使用；高强螺栓穿孔通不过时，随意采用气割扩孔；高强螺栓摩擦面污物和油漆未清理干净；高强螺栓的安装使用、领用不规范等问题。

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