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【摘要】现如今，钢结构已经在建筑领域得到了广泛推广和应用，通过预应力技术，能够有效改善大跨度空间结构刚度，是一种新型的建设体系。对此，本文首先对预应力大跨度空间钢结构进行了介绍，然后以大道速滑馆为研究对象，对大跨度预应力张弦桁架结构设计施工要点进行了详细探究，以期为类似工程提供借鉴。
【关键词】大跨度；张弦桁架结构；施工
1、引言
鋼结构自身稳定性较高，因此在建筑行业中，钢结构的使用十分普遍，钢结构未来的发展也会被人们所重视。预应力大跨度空间钢结构的运用功能在房屋建设当中具有不可或缺的地位，因此对预应力大跨度空间钢结构施工要点进行详细探究具有十分重要的现实意义。
2、预应力大跨度空间钢结构概述
现如今，在大型建筑工程施工中，预应力大跨度空间钢结构十分常见，具有承重性能强、刚度性能好、延伸性好、施工便捷等应用优势。在以往大型建筑工程施工中，一般采用混凝土结构模式，但是，由于混凝土的结构模式采用单向板结构，因此，混凝土结构会随着空间的跨度增加而使楼板的厚度随之增加，而在工程计划中，所使用的钢筋数量无法满足厚度增加所带来的重量。因此，在大型建筑工程施工中，可以应用预应力大跨度空间钢结构，这样不仅能够提高施工质量，而且还能够保证施工进度。
3、工程概况
大道速滑馆钢主体结构形式为张弦桁架结构形式，张弦桁架与横向联系桁架组成屋盖钢结构系统。建筑长度约为189.8m、宽度约为109.4m，高度最高为40.28m，最低为25.980m。屋盖钢结构主要受力结构为张弦桁架通过支座落在混凝土柱顶上，桁架结构为倒置三角形桁架，张弦桁架最大跨度89.4m。桁架节点一般采用相贯焊接节点、张弦桁架采用预应力索连接节形式。根据钢结构设计图纸，山墙钢架由弦杆、横杆、撑杆及腹杆构成，钢材截面规格均为矩形管。钢架与混凝土柱中预埋件焊接形式连接。
4、大跨度预应力张弦桁架结构设计与施工
4.1钢结构吊装
张弦桁架吊装方法：主桁架在场外指定区域地面胎架分成三段拼装，拼装好后搭设支撑架将三段桁架合拢成一整榀桁架，穿索张拉至50%，320吨履带吊（主臂工况）双机抬吊挪位安装。
张弦桁架吊装就位后，必须先将缆风绳拉好，桁架支座与埋件的焊接应完成2/3，方可松钩。缆风绳应两榀张弦桁架之间的联系桁架安装好后方可拆除，以确保结构稳定和安全。
4.2现场拼接
4.2.1拼装胎架的设置
（1）桁架采取在拼装场地进行拼装，即速滑馆场内进行拼装，场内应平整、夯实，以满足拼装要求。
（2）胎架设置应避开节点位置，满足焊工的施焊空间。
（3）胎架必须具备较高的刚度和稳定性，与此同时，还应该确保胎架上口水平度±1mm，除此以外，为了便于桁架的起吊，在设置胎架定位块的位置时，应该避免与桁架起吊时发生摩擦。
（4）为了保证桁架拼装验收工作能够顺利进行，首先需要在组装平台上划出型钢端面定位线、中心线及分段长度位置线，除此以外，为了避免胎架发生不均匀沉降，还应该在胎架旁设置沉降观察点，并以此作为检查平台沉降的重要依据。
（5）拼装胎架用20#工字钢和18#号槽钢制成。拼装胎架采用水准仪、全站仪测量以控制胎架各支承点的位置，保证桁架的拼装进度。
（6）拼装胎架结构示意图如下图：
图1 拼装胎架结构示意图
在胎架设置时务必注意在胎架制作，必须严格控制定位点和定位点的相对位置。绝对标高参照同一基准面，若定位点与基准面标高有差异，通过在底板下垫垫层调节，调节准确后用电焊将垫层焊死。以此确保定位点的精度。
4.2.2拼装技术
（1）在拼装施工过程中，需要结合工程实际需要选择拼装胎具，并设置好拼装胎架，然后根据施工图要求对胎模具的位置、弧度、角度等进行仔细核对，检测质量合格后才能够进行构件拼装施工。
（2）进行焊接工艺试验，测量实际焊接收缩系数，并以此作为焊接施工的重要依据。
（3）在焊接施工前，对各类变形量进行合理预算，并采用反变形措施。为了保证下料精度，还应该选用先进的加工设备。
（4）通过应用全站仪，对桁架各个节点的坐标进行精确定位。
（5）分离面组装点焊定位完成后，首先需要对桁架的几何尺寸进行仔细检查，确认尺寸符合施工要求后，才能够进行焊接施工，焊接要严格按焊接工艺要求进行。拼装焊接完毕后进行检查，并采用各类矫正措施，保证产品使用精度。
（6）桁架在胎架上拼装完成后，还需要及时解除桁架上的所有约束，使桁架处于自由状态，并在此状态下测量桁架的各项尺寸，提交监理进行分段验收。
4.3支撑架施工
本工程主桁架分段组拼完成后，再合拢成一个整榀桁架，然后进行穿索张拉。桁架合拢时下方需要搭设支撑架进行支撑。支撑架选择格构式支撑架，支撑架尺寸为655mm（长）×655m（宽）×12000mm（高）。支撑架立杆采用L100×8.0角钢，腹杆采用L50×4角钢制作。钢桁架分段吊装就位后，用临时耳板固定，采用千斤顶顶紧受力，再用临时支撑固定于临时支架上，保证钢桁架分段安装就位后的稳定性。
支撑架安装好后拉设缆风绳加以固定，标准节支撑架的底部处理，根据主馆屋盖钢桁架安装支撑架位置在平面上的投影，临时支撑架落在地面上。
支撑架支撑在场内的地面上，为避免支撑架沉降影响安装精度，支撑架底部需要进行特别处理，先采用换土压实后再在上面铺设路基箱，要求地基承载力不小于100kPa。
临时支撑架架设高度随肋桁架结构变化而变化，最高为30m，为保证安全及稳定性，超过≥20.00m的支撑架设置上、下2道缆风绳，<20.00m的支撑架设置1道缆风绳，缆绳锚固时有可以拉设的柱子等固定物则拉设在固定物上，没有固定物则制作活动地锚，拉设在地锚上。 4.4钢结构安装
在钢结构吊装作业前，应统一指挥信号，施工全体人员必须熟悉此信号。所有参与吊装的施工人员，均须熟悉工程内容、起吊方法。
吊装时，整个现场由一个总指挥调配，各岗位分指挥应正确迅速执行总指挥的命令，做到传递信号迅速正确，并对自己负责区域内负有责任。
桁架吊装单元脱拼装胎模前，详细检查是否有拼装过程中的固定挡块未割除的现象，并在四周拉设安全警戒线，非施工人员不得进入，待一切准备工作全部就绪后方可起吊。
指挥者全面了解情况并确认一切正常、安全后，再发出试吊命令，待构件被吊起0.5m高度时，指挥者发出停止命令，构件停止上升后，对吊装的设备、钢桁架构件的吊装状态等各环节再进行一次检查，保证安全，各岗位的人员检查后向指挥汇报安检情况后，方可进行提升。
指挥者发出起吊命令使构件稳稳的上升，构件上升时严禁与其他物件发生碰擦。桁架提升到一定高度后，一边旋转吊机臂，一边旋转桁架，使桁架与安装方向垂直。
构件到达安装位置上空时，指挥履带吊司机缓慢地下降构件，调整桁架、就位，经测量满足设计及规范要求后，进行焊接固定。
张弦桁架吊装就位后，必须先将缆风绳拉好，桁架支座与埋件的焊接应完成2/3，方可松钩。缆风绳应两榀张弦桁架之间的联系桁架安装好后方可拆除，以确保结构稳定和安全。
4.5预應力张拉施工
本工程钢屋盖结构采用张弦结构体系。张弦桁架下弦拉索呈平行状布置，拉索规格为φ7×187。
由于拉索和钢构件都是结构中重要的组成部分，因此拉索和钢构件的施工需要紧密配合，以保证整个屋盖结构施工的安全、质量、经济、合理、快捷、方便，并使施工完成后的预应力状态满足结构设计的要求。
拉索的施工可以安装穿插在钢构件的安装过程中，大致的施工过程为：施工下部钢筋混凝土支撑系统→将每榀张弦桁架分为三段，在分段点处搭设临时支撑塔架→安装屋面张弦桁架→安装横向联系桁架及屋盖系统→安装竖向撑杆和拉索系统→按分级对称的方式对结构施加预应力，张拉分三级，第二级张拉完成后拆除支撑塔架→进行第三级张拉。
待全部钢结构安装完成后，开始张拉钢索，对结构施加预应力。预应力的施加分三级，第一级施加控制应力的40%，然后进行第二级张拉至控制应力的80%，第二级张拉完成后，可将桁架下部的临时支撑架拆除，第三级施加到100%设计应力，使预应力值及结构的变形符合设计要求的状态。
结语：
综上所述，在现代大型建筑工程施工中应用大跨度空间钢结构具有十分重要的现实意义，因此，需要加大对于大跨度空间钢结构的应用研究，结合工程实际情况选用钢结构施工技术，合理设计钢结构应用方案，这样才能保证预应力大跨度空间的钢结构的科学性和合理性。
参考文献：
[1]刘树堂.张弦桁架结构拉索设计预应力影响因素研究[J].广州大学学报（自然科学版），2011，10（6）：62-67.
[2]徐小兵，苏波，马春艳，等.大跨度张弦桁架结构的施工模拟研究[J].四川建筑科学研究，2013，39（2）：44-48.
[3]简鸿福，杨福林，李传奇.交叉张弦桁架结构预应力张拉技术[J].建筑技术，2014，45（12）：1130-1133.
【关键词】大跨度；张弦桁架结构；施工
1、引言
鋼结构自身稳定性较高，因此在建筑行业中，钢结构的使用十分普遍，钢结构未来的发展也会被人们所重视。预应力大跨度空间钢结构的运用功能在房屋建设当中具有不可或缺的地位，因此对预应力大跨度空间钢结构施工要点进行详细探究具有十分重要的现实意义。
2、预应力大跨度空间钢结构概述
现如今，在大型建筑工程施工中，预应力大跨度空间钢结构十分常见，具有承重性能强、刚度性能好、延伸性好、施工便捷等应用优势。在以往大型建筑工程施工中，一般采用混凝土结构模式，但是，由于混凝土的结构模式采用单向板结构，因此，混凝土结构会随着空间的跨度增加而使楼板的厚度随之增加，而在工程计划中，所使用的钢筋数量无法满足厚度增加所带来的重量。因此，在大型建筑工程施工中，可以应用预应力大跨度空间钢结构，这样不仅能够提高施工质量，而且还能够保证施工进度。
3、工程概况
大道速滑馆钢主体结构形式为张弦桁架结构形式，张弦桁架与横向联系桁架组成屋盖钢结构系统。建筑长度约为189.8m、宽度约为109.4m，高度最高为40.28m，最低为25.980m。屋盖钢结构主要受力结构为张弦桁架通过支座落在混凝土柱顶上，桁架结构为倒置三角形桁架，张弦桁架最大跨度89.4m。桁架节点一般采用相贯焊接节点、张弦桁架采用预应力索连接节形式。根据钢结构设计图纸，山墙钢架由弦杆、横杆、撑杆及腹杆构成，钢材截面规格均为矩形管。钢架与混凝土柱中预埋件焊接形式连接。
4、大跨度预应力张弦桁架结构设计与施工
4.1钢结构吊装
张弦桁架吊装方法：主桁架在场外指定区域地面胎架分成三段拼装，拼装好后搭设支撑架将三段桁架合拢成一整榀桁架，穿索张拉至50%，320吨履带吊（主臂工况）双机抬吊挪位安装。
张弦桁架吊装就位后，必须先将缆风绳拉好，桁架支座与埋件的焊接应完成2/3，方可松钩。缆风绳应两榀张弦桁架之间的联系桁架安装好后方可拆除，以确保结构稳定和安全。
4.2现场拼接
4.2.1拼装胎架的设置
（1）桁架采取在拼装场地进行拼装，即速滑馆场内进行拼装，场内应平整、夯实，以满足拼装要求。
（2）胎架设置应避开节点位置，满足焊工的施焊空间。
（3）胎架必须具备较高的刚度和稳定性，与此同时，还应该确保胎架上口水平度±1mm，除此以外，为了便于桁架的起吊，在设置胎架定位块的位置时，应该避免与桁架起吊时发生摩擦。
（4）为了保证桁架拼装验收工作能够顺利进行，首先需要在组装平台上划出型钢端面定位线、中心线及分段长度位置线，除此以外，为了避免胎架发生不均匀沉降，还应该在胎架旁设置沉降观察点，并以此作为检查平台沉降的重要依据。
（5）拼装胎架用20#工字钢和18#号槽钢制成。拼装胎架采用水准仪、全站仪测量以控制胎架各支承点的位置，保证桁架的拼装进度。
（6）拼装胎架结构示意图如下图：
图1 拼装胎架结构示意图
在胎架设置时务必注意在胎架制作，必须严格控制定位点和定位点的相对位置。绝对标高参照同一基准面，若定位点与基准面标高有差异，通过在底板下垫垫层调节，调节准确后用电焊将垫层焊死。以此确保定位点的精度。
4.2.2拼装技术
（1）在拼装施工过程中，需要结合工程实际需要选择拼装胎具，并设置好拼装胎架，然后根据施工图要求对胎模具的位置、弧度、角度等进行仔细核对，检测质量合格后才能够进行构件拼装施工。
（2）进行焊接工艺试验，测量实际焊接收缩系数，并以此作为焊接施工的重要依据。
（3）在焊接施工前，对各类变形量进行合理预算，并采用反变形措施。为了保证下料精度，还应该选用先进的加工设备。
（4）通过应用全站仪，对桁架各个节点的坐标进行精确定位。
（5）分离面组装点焊定位完成后，首先需要对桁架的几何尺寸进行仔细检查，确认尺寸符合施工要求后，才能够进行焊接施工，焊接要严格按焊接工艺要求进行。拼装焊接完毕后进行检查，并采用各类矫正措施，保证产品使用精度。
（6）桁架在胎架上拼装完成后，还需要及时解除桁架上的所有约束，使桁架处于自由状态，并在此状态下测量桁架的各项尺寸，提交监理进行分段验收。
4.3支撑架施工
本工程主桁架分段组拼完成后，再合拢成一个整榀桁架，然后进行穿索张拉。桁架合拢时下方需要搭设支撑架进行支撑。支撑架选择格构式支撑架，支撑架尺寸为655mm（长）×655m（宽）×12000mm（高）。支撑架立杆采用L100×8.0角钢，腹杆采用L50×4角钢制作。钢桁架分段吊装就位后，用临时耳板固定，采用千斤顶顶紧受力，再用临时支撑固定于临时支架上，保证钢桁架分段安装就位后的稳定性。
支撑架安装好后拉设缆风绳加以固定，标准节支撑架的底部处理，根据主馆屋盖钢桁架安装支撑架位置在平面上的投影，临时支撑架落在地面上。
支撑架支撑在场内的地面上，为避免支撑架沉降影响安装精度，支撑架底部需要进行特别处理，先采用换土压实后再在上面铺设路基箱，要求地基承载力不小于100kPa。
临时支撑架架设高度随肋桁架结构变化而变化，最高为30m，为保证安全及稳定性，超过≥20.00m的支撑架设置上、下2道缆风绳，<20.00m的支撑架设置1道缆风绳，缆绳锚固时有可以拉设的柱子等固定物则拉设在固定物上，没有固定物则制作活动地锚，拉设在地锚上。 4.4钢结构安装
在钢结构吊装作业前，应统一指挥信号，施工全体人员必须熟悉此信号。所有参与吊装的施工人员，均须熟悉工程内容、起吊方法。
吊装时，整个现场由一个总指挥调配，各岗位分指挥应正确迅速执行总指挥的命令，做到传递信号迅速正确，并对自己负责区域内负有责任。
桁架吊装单元脱拼装胎模前，详细检查是否有拼装过程中的固定挡块未割除的现象，并在四周拉设安全警戒线，非施工人员不得进入，待一切准备工作全部就绪后方可起吊。
指挥者全面了解情况并确认一切正常、安全后，再发出试吊命令，待构件被吊起0.5m高度时，指挥者发出停止命令，构件停止上升后，对吊装的设备、钢桁架构件的吊装状态等各环节再进行一次检查，保证安全，各岗位的人员检查后向指挥汇报安检情况后，方可进行提升。
指挥者发出起吊命令使构件稳稳的上升，构件上升时严禁与其他物件发生碰擦。桁架提升到一定高度后，一边旋转吊机臂，一边旋转桁架，使桁架与安装方向垂直。
构件到达安装位置上空时，指挥履带吊司机缓慢地下降构件，调整桁架、就位，经测量满足设计及规范要求后，进行焊接固定。
张弦桁架吊装就位后，必须先将缆风绳拉好，桁架支座与埋件的焊接应完成2/3，方可松钩。缆风绳应两榀张弦桁架之间的联系桁架安装好后方可拆除，以确保结构稳定和安全。
4.5预應力张拉施工
本工程钢屋盖结构采用张弦结构体系。张弦桁架下弦拉索呈平行状布置，拉索规格为φ7×187。
由于拉索和钢构件都是结构中重要的组成部分，因此拉索和钢构件的施工需要紧密配合，以保证整个屋盖结构施工的安全、质量、经济、合理、快捷、方便，并使施工完成后的预应力状态满足结构设计的要求。
拉索的施工可以安装穿插在钢构件的安装过程中，大致的施工过程为：施工下部钢筋混凝土支撑系统→将每榀张弦桁架分为三段，在分段点处搭设临时支撑塔架→安装屋面张弦桁架→安装横向联系桁架及屋盖系统→安装竖向撑杆和拉索系统→按分级对称的方式对结构施加预应力，张拉分三级，第二级张拉完成后拆除支撑塔架→进行第三级张拉。
待全部钢结构安装完成后，开始张拉钢索，对结构施加预应力。预应力的施加分三级，第一级施加控制应力的40%，然后进行第二级张拉至控制应力的80%，第二级张拉完成后，可将桁架下部的临时支撑架拆除，第三级施加到100%设计应力，使预应力值及结构的变形符合设计要求的状态。
结语：
综上所述，在现代大型建筑工程施工中应用大跨度空间钢结构具有十分重要的现实意义，因此，需要加大对于大跨度空间钢结构的应用研究，结合工程实际情况选用钢结构施工技术，合理设计钢结构应用方案，这样才能保证预应力大跨度空间的钢结构的科学性和合理性。
参考文献：
[1]刘树堂.张弦桁架结构拉索设计预应力影响因素研究[J].广州大学学报（自然科学版），2011，10（6）：62-67.
[2]徐小兵，苏波，马春艳，等.大跨度张弦桁架结构的施工模拟研究[J].四川建筑科学研究，2013，39（2）：44-48.
[3]简鸿福，杨福林，李传奇.交叉张弦桁架结构预应力张拉技术[J].建筑技术，2014，45（12）：1130-1133.