大跨度空间钢结构建筑施工技术与控制

0 引言

现代建筑行业正在经历前所未有的技术创新，大跨度空间钢结构建筑凭借独特的结构优势和美学价值成为当代建筑工程的亮点，还凭借先进的钢结构技术实现建筑空间的极致利用，为人们提供开阔无柱的大空间环境。奥运会、世博会等重大项目建设推动我国大跨度空间钢结构建筑技术取得长足进步，从国家体育场“鸟巢”、上海世博场馆到各地体育中心、国际机场，大跨度空间钢结构建筑不断涌现，随着其应用范围的扩大，技术要求也在提高，对施工技术的精确性和可靠性提出更高标准。在此背景下，系统梳理相关施工技术要点、建立科学的质量控制机制，已经成为建筑行业亟待解决的课题。

1 大跨度空间钢结构施工技术

滑移施工技术采用双工字钢与槽钢组合的桁架式滑移轨道，轨道分段制作后凭借预埋钢板固定在支承结构上，支座受力集中位置增设钢管檩条加强侧向刚度，轨道表面打磨后涂抹耐磨润滑涂层。技术人员运用有限元软件验算不同滑移阶段的结构强度与稳定性，确定单元划分方案，将整体结构拆分为多榀桁架组成的滑移单元。单元支座处安装带导向功能的凹凸滚轮，相邻单元用水平拉杆连接成刚性整体，单元前后端设置可拆装临时支撑。牵拉系统采用多台卷扬机联动控制，配备专用控制柜实现同步启停与单独调节，轨道上标注刻度标尺，每 50mm 设一道标识线。滑移前先进行试滑移，牵拉单元移动 2 个柱距后停滑检查，确认同步偏差和应力状态符合要求后正式滑移，过程中用全站仪每30 秒采集一次位移数据，结合应变片监测杆件内力，若参数超限立即停滑调整，到位后用限位卡固定支座，拆除轨道并完成节点最终连接。

1.2 高空散装技术

高空散装技术搭建可移动轻型操作平台，平台采用铝合金框架与防滑踏板组合而成，凭借附着式导向装置固定在已安装结构上，随拼装进度同步移动。构件进场前实施实体与虚拟双预拼装，运用逆向成形技术扫描构件建立数字模型，在软件中模拟对接并优化调整方案，现场拼装采用多点支撑胎架，胎架立杆顶部安装三维调节装置。技术人员按从中间向两侧的顺序吊运构件至作业点，先用临时连接件固定，再用激光跟踪仪实时测量节点三维坐标，数据反馈至调整装置进行精调，确保节点偏差控制在允许范围。节点连接优先采用扭剪型高强螺栓，螺栓紧固分初拧、复拧、终拧三步进行，使用扭矩扳手控制预紧力，螺栓连接完成后进行焊接补强，焊接采用分段退焊法减少变形，焊后即时进行应力消弭处理，每完成一个拼装区块即开展无损检测与标高复核[1]。

1.3 提升安装技术

施工时采用地面逐段组拼、累积整体提升的技术路线，先在地面搭好刚性拼装胎架，胎架会按照提升单元的轮廓精准定位，再用螺旋千斤顶调整胎架标高。工人将钢构件在胎架上拼成提升单元后，用三维扫描仪检测组拼精度，若有不合格处就用机械加工修正。提升点会装液压提升器，还配锚索测力计监测提升荷载，同时用多台测量机器人联网做成连续跟踪测量系统。搭建自动控制系统的搭建，要将荷载检测、姿态测量和液压控制的数据相整合，实现闭环调节。提升前要做加载试验，按 10% 、 30% 、 60% 、 100% 的荷载等级一步步加压，每级荷载保持10 分钟还要检查结构状态。

2 大跨度空间钢结构施工质量控制策略

2.1 钢结构杆件和节点精度控制

施工前用先进三维建模软件，结合设计图纸精确建出包含杆件长度、角度和节点位置的三维模型，给施工当准确参考。建模型时要充分考虑加工和安装过程中可能出现的偏差，预留合理公差范围，例如复杂相贯节点，用参数化设计功能精确设好各杆件的相交角度和位置，生成详细加工图纸。加工时选高精度数控加工设备，如数控切割设备的切割精度控制在 ±0.5mm 以内，保证杆件下料尺寸准；节点板钻孔用数控钻床，孔位偏差控制在 ±0.2mm 内，满足高强螺栓连接的精度要求。另外要建严格加工工艺标准，每道加工工序都要质量控制，还要记录关键加工数据，实现可追溯管理 [2]。安装时用全站仪、激光扫描仪等高精度测量仪器，实时监测杆件和节点的安装位置。安装前在施工现场设稳定测量基准点，以此为基础做测量放线，确定各杆件和节点的安装位置。

2.2 钢结构焊接质量控制

钢结构焊接质量直接影响整体结构性能，焊接前要结合钢构件的材质、板厚和焊接位置完成全面工艺评定，模拟实际焊接场景确定最佳参数，包括电流、电压、焊接速度和层间温度，再整理成详细的工艺指导书。同时要严格筛选焊接材料确保和母材匹配，采购焊条、焊丝时要求供应商提供质量证明，使用前按规定烘干、保温，避免受潮影响焊接效果。焊接时焊工要严格遵循工艺指导书，选合适的焊接方法和顺序：长焊缝用分段退焊、跳焊减少变形，厚板多层焊接时控制每层焊缝的厚度和宽度，层间清理干净焊渣和飞溅物，防止夹渣、气孔等缺陷。安装实时监测系统，用摄像头、传感器监控焊接过程中的电流、电压和速度，参数异常就报警提示，保持焊接过程稳定。焊接完成后全面检测焊缝质量，外观用肉眼加放大镜检查表面是否有裂纹、气孔、咬边，再测量尺寸是否符合设计要求，

2.3 钢结构吊装质量控制

吊装前结合钢构件的重量、尺寸、安装高度和现场场地，精确计算后选符合国家标准、性能良好的起重机，核算起吊能力、工作半径、起升高度确保满足需求。同时要做科学的吊装方案，明确顺序、吊点、索具和现场指挥，用计算机模拟吊装过程，提前发现问题优化方案。设备进场后全面检查调试，看机械性能、安全装置、电气系统是否正常，确保设备处于良好状态；也要检查吊装用的钢丝绳、吊钩、卸扣，是否有磨损、断丝、变形等情况，现场设明显的吊装警戒区，安排专人监护，禁止无关人员进入 [3]。吊装时严格按方案执行，指挥信号统一，各环节协调有序。起吊前再查吊点位置、索具连接和构件状态，确认无误再起吊；起吊过程中缓慢提升，观察构件平衡情况，倾斜就停止调整。

3 结语

在当前建筑技术向轻量化、大跨度发展的趋势下，大跨度空间钢结构建筑代表着现代建筑技术的主要方向，大跨度空间钢结构建筑的施工技术不断完善和质量控制体系持续优化，正为建筑行业的创新发展提供实际支撑。当新材料、新工艺、新技术逐渐融入建筑领域时，大跨度空间钢结构建筑未来能在更多领域发挥作用。未来随着技术创新、标准规范完善和施工水平提升，会推动我国大跨度空间钢结构建筑技术迈上新台阶，为城市建设和社会发展贡献更多力量。

参考文献：

[1] 牛婧 . 大跨度空间钢结构施工技术及质量控制研究 [J]. 中国金属通报 ,2025,(04):237-239.

[2] 李小康 . 大跨度空间钢结构住宅建筑施工技术应用与控制方法探究[J]. 居舍 ,2024,(24):30-33.

[3] 茹小琴 . 大跨度空间钢结构建筑施工技术与控制 [J]. 住宅与房地产 ,2024,(23):89-91.