陈德赟
陕西省现代建筑设计研究院 陕西 西安710021
【摘要】随着我国经济和科学技术的飞速发展，建筑工程领域中的各种技术被广泛使用，其中，钢网结构被广泛使用，覆盖范围广且强度均匀。对于高层建筑结构，钢网架结构的使用不仅使建筑结构更稳定，而且还可以根据现代人的审美要求进一步改善建筑物的形状，同时促进改进建设项目的建筑质量，提高建筑物的综合成本效益。将钢格结构应用于建筑项目可以丰富建筑师的设计思想并增强设计自由度，大跨度钢网架结构的快速发展促进了钢网架结构施工技术的创新，因此钢网结构在我国具有广阔的应用前景，本文主要分析钢网架结构主要构造方法及应用范围和技术特点。
关键词：钢网架结构；施工方法；特点；适用范围
引言：钢网架结构在我国目前的建筑空间结构设计中被广泛使用，钢网架结构的主要优点是钢网架重量轻抗震性强，安装相对方便及强度相对合理，一些富有想象力的建筑师会充分利用这些优势，以创建更多独特的建筑结构设计。设计建筑物的平面图时，可以在设计中使用其他形状如圆形和矩形，还可以将形状设计为球形表面或旋转抛物线表面，建筑物钢网架结构还具有较小的零件，因此可以由制造商直接批量生产，从而可以提高建设项目的建设效率，降低建设项目的建设成本，并大大减少建设预算。
1如何设计钢网架结构
1.1钢网架结构构件设计
钢网架结构是网架结构设计中最常用的形式，通常最常用的是Q235和Q355两种型号的钢材，这两种钢的使用量很大，这两种钢和其他钢相比其性能更高，受力相对合理。当在工程中使用时，这两种钢的焊接性能也相当稳定具有很高的安全系数，并在建筑中得到了广泛的应用。在钢网架结构中，圆形和方形钢管的结构性能相对优异，这些构件的横截面形状也各不相同，与其他构件相比空心载荷也非常优越且具有表现力。转动惯量的力非常大，因此即使外力很大这些杆也不会变形。杆的横截面焊接后横截面内部不生锈，其性能更稳定，使用时灰尘少不轻易凝结水蒸气，常用于相对大面积的建筑项目。
1.2钢网架结构节点结构设计
节点结构的设计是钢网架结构设计中最重要的因素，它直接影响整体结构的稳定性，是钢网架结构设计中的关键环节。钢网架结构的所有构件都是通过节点连接的，施加在节点上的应力非常大，只有确保节点的设计质量才能确保整个结构的稳定性。因此在设计钢网架结构的节点时，为了保证科学合理的结构，在设计时必须考虑节点的生产和安装等因素以确保整个施工安全。钢格结构的节点结构设计包括两部分：内部节点和支撑节点，设计的任何部分都应充分考虑节点结构的强度，以确保建造钢网架的可行性。
2钢网架结构屋面排水
2.1更改网架高度
需要计算钢网架结构以使钢网架结构顺利排水，通常随着网架结构中间跨度的高度增加，使上弦杆形成坡度，下弦杆仍平行于地面。网架结构中跨高度的增加促进弦压的减小，但是这种网架结构可以有效地提高结构的抗震性，增加结构的稳定性并具有良好的排水效果。
2.2整个网架起拱
拱形网架的主要方法是保持上下弦线平行，并提高钢网架结构的中跨高度，以抬起网架结构的中间部分。首先计算起拱的高度，然后根据计算结果确定钢网架结构排水的坡度，如果钢网架结构的排水坡度未得到适当控制，则由于拱形度过高可能会影响压力，如果拱度太低则无法实现钢网架结构施加的排水效果。
2.3钢网架结构优化设计
钢网架结构的优化主要从三个方面进行：钢网架结构的类型、钢网架结构的高度和钢网架结构的范围。钢网架结构有不同类型，建筑中使用的钢量和组件的要求也不同。通常在工程中最常使用斜放四角锥网架、正放四角锥网架、棋盘四角锥网架和抽空四角锥网架，并且这几种类型的网架结构用钢量是最少的。钢网架结构受厚度和尺寸的影响，在优化钢网架结构的跨度时，应同时使用规划方法和系统的迭代优化。根据结构的参数特点，在不同的设计方案中选择不同的优化设计方法，然后根据所设计的钢网架结构进行分析，对钢网架结构优化结果进行调整使设计更切合实际。
3钢网架的施工方法
钢网架结构中有几种施工方法，每种施工方法都有其适用范围和技术特点，安装方式比较不稳定。在安装时，我们努力在安全性，适用性和经济性之间找到最佳平衡。钢网架结构的施工方法主要是爬升法，折叠和展开法，高空滑移法，高空散装法，条块吊装法。
3.1攀达育顶施工方法
这种施工方法不是在施工过程中存放和安装杆的一部分，而是将结构组装到地面时，整个结构变为可折叠结构，然后通过液压举升方法将其举升至设计高度，最后空缺会在安装之前保留。这种安装顺序结构可以形成一个稳定的几何不变体系，攀达育顶的方法更适合于双曲率网壳工程。
3.2折叠和展开施工方法
折叠和展开方法是指通过从结构中去除一些零件并将其分成多个区域来在区域之间安装可移动铰链节点的方法，地面装配结构完成后，使用液压提升设备在计算机的同步控制下将结构放置在设计位置然后填充少量的部分拉杆。这种安装方法不仅避免了繁琐的工作，而且减少了大量的脚手架，圆柱形网状外壳结构更适合折叠展开法，最引人注目的采用折叠展开法的工程案例就是河南省南阳市鸭河口电厂干煤棚。
3.3高空滑移施工方法
高空滑动法在中间或两侧设置长滑道，并在结构中部或端部拼装架，在地面上拼成条状或块状单元。吊装到拼装平台上完成组装，并使用牵引设备将结构滑移至设计标高位置，在起重设备无法吊装到位的情况下可以使用此方法。与高空散装方法相比，支架的安装成本可减少一半，而建筑物周围空间却很小，因此可以将场地的一侧用于建筑，使用高度滑动方法的项目中最引人注目的示例是天津工业大学体育馆。
3.4高空散装施工方法
高空散装施工方法是一种独特且成熟的安装方法，这种安装方法只需要普通的起重设备和紧固件式钢管脚手架，对设计和施工没有特殊要求，此安装方法的技术要点：第一，应该确定合理的组装顺序，以减少累积误差并确保组装的准确性；第二，组装时应高精度地控制仰角和垂直偏差，并严格控制参考轴的位置，如果在设计中发现有偏差应立即进行调整；第三，必须检查组装好的支撑架的稳定性和承载能力，将支撑架的支撑点设置在支撑架或节点位置，并采取具体措施防止下沉。悬臂安装和全屋支架安装是高空散装的两种常用方法，悬臂方法有两种类型：内悬臂环和外悬臂环，全地板脚手架方法中使用的脚手架数量增加，引发了高强度的建筑措施，最好将悬臂方法用于更刚性的结构，与完全落地支架安装方法相比，可以显着减少脚手架的数量。这两种安装方式都导致大量的焊接工作和高空组装，并且在一定程度上难以保证工程质量，鸟巢的设计就是使用高空散装施工方法的案例。
3.5分条块吊装的施工方法
条形和块形安装方法是指一种安装方法，其中将要安装的结构分成地面上的块或条形，然后将其提升到使用举升设备设计的指定高空位置。作为一个整体组装，这种方法减少了高海拔地区的工作量，同时还减少了装配支架，从而使现有的大多数起重设备得到了充分利用，跨度小的空间结构划分的单元本身是具有一定几何形状的结构，划分后的力度和刚度变化较小，并需要专门的加固措施。上海浦东国际机场的两层航站楼是采用分区和逐块安装方法的项目的一个更引人注目的例子。
3.6整体顶升施工方法
整体顶升方法是指一种安装方法，其中将结构整体组装在地面上，然后使用顶升设备将结构放置在设计高度。就建筑力学而言，整体升顶方法与整体吊装方法基本相同，两者的区别在于结构和提升设备之间的位置关系，提升设备下的结构是一种完整的提升方法。这是起重设备上结构的整体起吊方法，使用全顶升方法的最引人注目的工程案例是武汉体育中心体育馆中心区域网架网壳。
3.7整体提升施工方法
整体提升施工方法只能用于垂直提升，而这种方法不能实现水平移动或旋转，整体提升方法是一种安装方法，其中使用特殊钢绞线，周围的结构柱和液压提升器将在地面上组装的结构提升到设计标高位置。这种方法不仅保证了施工质量而且还减少了施工成本，因为无需进行任何高空作业也无需安装支撑脚手架，使用整体提升方法的项目中最引人注目的示例是加蓬体育场的拱形主钢框架。
3.8整体吊装施工方法
整体吊装方法被广泛使用并且适用于所有类型的大跨度钢网架结构，此方法可以在高空旋转以完成定位，整体提升方法的主要特征是将所有结构组装在地面上，减少了支撑托架和高空作业同时更有效地确保了施工质量和进度，上海国际旅客运输中心是采用整体提升方法的主要项目。
整体吊装施工方法有两种：拉杆提升和起重机提升。当举起整个杆时，结构的组装必须在设计范围内，并且结构的组装位置必须由万能杆件的位置及举升点和柱的形状等因素确定，通过举起整个起重机可以根据施工现场的条件在设计范围之内和之外组装结构，此安装方法的技术要点：第一，结构在空中的旋转和位移交换使用力平衡和力不平衡来完成结构在空中的旋转和平移，当结构在空中移位时，必须对其进行制动以使滑轮组的一侧不会倾斜；第二，同时控制多台起重机和多组拉杆的举升为了确保结构本身不会引起变形，在整个举升过程中必须严格控制每个举升点以确保举升同步进行。
结语：由于跨度大风险高，质量控制要求高的特点，钢网架结构施工一直是建筑工程中的重点管理和控制项目。最常见的做法是使用脚手架来搭建操作平台并进行高空网架的大规模建造，安全系数高施工难度低，适用于大多数无特殊技术要求的钢网架建设。施工建设必须考虑实际情况，综合考虑安全性质量以及进度和成本因素，并采取多种施工方法以提高项目的整体效益。
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