跨度平面钢桁架施工稳定性控制

李俊

摘 要：最近几年，我国的建筑行业在不断的发展，所以建筑形式也越来越多样化，钢结构在建筑施工的过程中能够体现出非常明显的优势，其自重小，同时施工的效率也高，这种结构重复利用率也非常高，所以在建筑结构施工中得到了非常广泛的支持和应用。

关键词：大跨度钢结构；桁架施工；稳定性；控制

1 引言

当今的大跨度结构在外形上存在着一定的复杂性，同时在施工中还使用了较为新颖的技术和材料，所以如果继续使用传统的施工方法就无法很好的保证施工的顺利完成，当前从国外也引进了很多新的材料和新的技术，所以也给我国的大跨度结构安装奠定了良好的基础，此外当前机械设备性能不断完善，计算机技术也在这一过程中得到了较为广泛的应用，所以大跨度结构的安装形式也呈现出了多样化的发展趋势。

2 大跨度空间钢结构施工技术的新特点

2.1 结构形式更加的灵活多变，在大跨度钢结构施工的过程中出现了各种新的结构形式，同时还出现了组合结构，比如泡沫理论基础上建造起来的多面体空间刚架结构形式或者是扭曲空间的桁架结构等等。

2.2 在当前的建筑施工中，预应力施工应用的范围越来越广，同时在这一过程中也出现了索穹顶、张拉结构和索膜结构等等，而在当前的大跨度空间结构当中呢鞥狗使用这种技术一方面使得结构的合理性和新颖性更强，同时在这一过程中如果能够配合拉索，就可以形成比较科学合理的斜拉结构体系和预应力结构体系，这种新型的结构在运行的过程中可以对原来的受力状态进行适当的改进，同时也降低了内力的峰值，结构自身的刚度也得到了保证，其所产生的经济效益和社会效益都十分的显著。

2.3 现代的钢结构空间中一般都会对建筑的生态性和环保性十分重视。为了更好的呈现建筑的整体效果，在施工的过程中采用了较为复杂的节点形式，所以在这样的情况下也就使得设计的难度更大，构件的数量和截面的形式也有所增加，此外，这些截面的大小各不相同，所以这样一来就使得施工单位的放样工作遇到了很大的阻碍，对于一些弯扭构件还要进行非常严格的分析和研究才能更好的保证施工的质量和效果。

2.4 构件加工的难度有所增加，同时对加工的精度也有了更加严格的要求。在我国，这种工程占据着十分重要的位置，工程的质量一定要满足相应的标准和要求，所以这样一来也使得现场施工中的难度日益增大。现场焊接的过程中需要完成非常多的工作，施工技术上的难度也有所提升，在工程建设的过程中必须要首先完成预拼装工作，此外现场需要完成的焊接工作非常多，因为这种结构相对较为新颖，同时跨度也比较大，所以为了可以更好的体现其经济性和安全性，一定要采用先进可靠的技术来完成施工环节。

3 钢桁架施工需考虑的主要事项

3.1 现场组拼

在建筑施工的过程中，机械的吊装水平在不断的改进和提升，大吨位的钢构件吊装机械在性能上更加的优秀，所以也可以更好的满足当今施工的标准和要求，所以在施工的过程中，我们也可以根据实际的需要增加一定的地面拼装工作，这样也就减少了高空中的作业量，这也成了钢结构施工的一个非常关键的发展方向，地面拼接的方式对完善施工的质量和水平也有着十分重要的意义。

3.2 尽快形成刚性单元

钢桁架在安装就位结束之后，应该立即安装和其相连的结构，这样才能使其形成一个相对较为完整的结构，这样才能更好的避免施工过程中出现比较严重的质量和安全事故。

3.3 安全施工分析验算

在钢桁架施工的时候一方面要完成平面内的强度和刚度以及稳定性的分析工作，另一方面也要对平面外屈曲的稳定性进行全面的分析，如果打垮度桁架运行中已经无法很好的保证结构的安全性和稳定性的时候，我们就应该采取一些有效的措施对结构予以有效的加固。在施工中可以采取的措施有；多点吊装，就近设置临时支撑；临时就位的时候要科学合理的设置缆风绳。

3.4 施工稳定分析特点

大跨度钢桁架在应用的过程中应要考虑到多方面因素对其性能的影响，在施工的过程中，大跨度钢桁架一般要承受自重和施工过程中所产生的负载，所以在大跨度钢桁架施工中一定要充分的考虑承载力不及其在使用状态下的受力特征，只有这样，才能更好的保证结构自身的安全性和稳定性。

4 钢桁架吊装施工稳定性分析

由于采用特征值屈曲的线性屈曲理论对结构平面外的稳定分析无法考虑结构受载后的变形和几何初始缺陷对平衡状态的影响，因此很有必要采取非线性屈曲分析对大跨度钢桁架平面外稳定进行分析。桁架结构平面外整体稳定性计算是一个比较复杂的问题，可应用有限元软件计算其平面失稳荷载，进而判断吊装方案的可行性。

大跨度钢结构体系稳定极限承载力确定：按照考虑几何非线性的有限元法（即荷载-位移全过程分析）进行计算，分析中材料为弹塑性，通过分析求得的第一个临界点处的荷载值，即可作为稳定极限承载力。大跨度钢结构稳定容许承载力应不大于极限承载力除以安全系数K，安全系数K取2.0。

5 工程实例

钢结构的钢桁架使用的钢材为Q345系，其用Q235B钢材作支架、支撑、预埋件。对于其所使用的焊条，其型号需能匹配主体金属，如果主体为Q345B，则其焊条可用E50xx型，次结构为Q235钢则焊条用E43xx型。普通螺栓连接为C级，高强螺栓则需符合高10.9级。

5.1 总体施工方案初步选择

施工安装方向：从轴线开始往轴线方向逐步推进施工。每榀平面钢桁架总长41m，分为2段在制造厂加工完成，在其安装就位正投影地面处进行组装，组装结束后采用1台汽车吊吊装并进行就位固定安装。每榀主梁安装结束后，应尽快安装与其相连的钢次梁，确保主梁与钢次梁形成稳固的刚性单元体系。

5.2 钢桁架稳定性分析

5.2.1 钢桁架吊装过程中稳定性分析钢桁架吊装

利用有限元软件进行非线性分析，在按照上述图示状况进行吊装时，其第一阶屈曲模态所对应非线性屈曲分析的载荷屈曲因子λ=10.7，稳定安全系数K大于2.0，说明此桁架在吊装过程中稳定性满足安全施工要求。

5.2.2 钢桁架就位后稳定性分析钢桁架安装就位

钢桁架就位时，钢桁架两端都固定在混凝土牛腿上设置的盆式钢支座上，中间侧向钢次梁未安装。

未采取加固措施时，对钢桁架进行第一阶屈曲模态下的非线性屈曲分析：在此状态下桁架第一阶屈曲模态所对应非线性屈曲分析的载荷屈曲因子λ=0.75，稳定安全系数K小2.0，说明此工况会导致桁架产生平面外失稳，满足不了安全施工要求，需要采取措施控制其不致产生平面外失稳现象。

结束语

在施工过程中，考虑钢桁架只承受其自重和较小的施工荷载，在无其他恒载与活载的条件下，可以充分利用其实际承载力较小的特点对施工过程中的稳定性进行分析，并对稳定性控制提供合理的控制措施，以利于节约资源，提高效益。■

参考文献

[1]冯岩.大跨钢桁架施工方法优选与技术研究[D].西安：西安建筑科技大学，2012.

[2]王德洪.大跨度钢桁架拱桥施工技术研究[D].成都：西南交通大学，2012.