空间结构因其受力合理，刚度大，重量轻，造价低，结构形式新颖丰富、生动活泼，可以突出人类艺术创造力等优点，已成为现代建筑中的重要组成部分，受到了世界各国建筑部门和研究部门的重视。空间结构近二十多年来在我国取得了迅猛的发展，特别是2008北京奥运场馆和2010上海世博项目建设为我国空间结构的发展提供了巨大的机遇，涌现出了大量结构新颖、技术先进的空间结构。在空间结构取得巨大发展的同时，其施工方法显得越来越重要，传统的施工方法已不能满足现代空间结构的施工需要，在施工过程中必须不断革新或再创造，并综合应用多种科学有效的施工方法才能保证结构建造过程的安全、经济。
1、现代空间结构的特点
1.1结构形式日益多样化和复杂化
空间结构已不局限于采用传统的单一结构形式，新的结构形式和各种组合结构形式不断涌现，比如多面体空间刚架结构、弦支穹顶结构、张弦桁架结构、斜拉结构、悬挂结构和张
拉结构等。
12结构跨度越来越大、钢材强度等级越来越高、钢板厚度越来越厚。
由于建筑功能的需要，现代空间结构的跨度越来越大，跨度超百米已屡见不鲜，例如国家体育场跨度296m、国家游泳中心跨度177m、广州国际会议展览中心跨度1266m、烟台大学体育馆拱的跨度297m。同时Q390GJC、Q420GJC、Q460E等高强度钢板大量采用，而且很多工程钢板厚度均超过100mm。
13预应力技术大量应用
预应力作为一项新技术，在空间结构中得到了充分应用，涌现了弦支穹顶结构、斜拉结构、悬挂结构、索穹顶结构和索膜结构等新型结构形式。
14节点形式复杂多样
现代空间结构大多采用仿形建筑，为了满足建筑造型，采用了各种各样的节点形式，如铸钢节点、锻钢节点、球铰节点、销轴节点等。
15构件数量越来越多，截面构造越来越复杂
许多工程都由几万个、甚至几十万个构件组成，并且这些构件的截面形式均不相同，给施工带来了很大的困难，对于一些复杂构件需要进行专门的试验和研究才能完成。
16构件加工难度大，加工精度要求高
很多工程都属于国家、省市重点工程，工程质量要求相当高，只有提高构件加工精度，才能满足质量要求。并且大量焊缝要求一级焊缝，给施工带来了极大的难度。
17现场焊接工作量大，施工技术难度高
为了保证施工精度，这些工程都需要进行预拼装，并且现场焊接工作量特别大。由于结构新、跨度大，为了保证经济、安全，必须采用先进的施工技术才能顺利完成。
2、创新施工方法
在空间结构发展过程中，施工方法也在不断的进行革新和再创造，传统的施工方法主要有高空散装法，分条或分块安装法，吊装法等。随着空间结构的日趋大型化、复杂化，现代施工方法正朝着集成化、综合化方向发展，安装技术有了很大的创新，涌现了很多具有创新性的施工技术，如折叠展开式提升技术，滑移技术，整体提升技术等。
21折叠展开式提升技术
折叠展开式提升技术是先将网壳去掉部分杆件，使一个稳定结构变成一个可以运动的机构，这样就可以将网壳结构在地面折叠起来，最大限度的降低安装高度；然后将折叠的网壳提升到设计高度；最后补装抽掉的杆件，机构又变成稳定的结构。整个施工过程是一个由结构到机构再到结构的变化过程。
折叠展开式提升技术的要点为：
(1)网壳结构变成一个机构时，具有竖向和水平向的自由度，转动铰需设为竖向一维运动，限制水平向运动。
(2)同一条铰线上的各个铰接点在一条直线上。
(3)对拱度较高的中间段设置拉索抵抗水平推力和限制水平位移。
(4)通过计算机控制液压提升系统的同步性。
(5)抗结构瞬变技术。提升过程中提升力随着提升高度的增加而变小，如果不采取措施，网壳提升将到位时提升力会突然消失，在反拱力和水平力的作用下结构将发生瞬变。因此必须设置防瞬变措施。
折叠展开式提升技术在河南南阳鸭河口电厂干煤棚网壳结构施工中得到成功应用，取得了较好的经济和社会效益。
22滑移技术
滑移施工技术包含多种滑移方法。按滑移的对象可分为胎架滑移法和结构滑移法(单块滑移和逐块累积滑移)；按滑移的轨迹可分为平面直线滑移法、平面曲线滑移法和空间曲线滑移法。按使用的动力不同可分为卷扬机滑移法、液压千斤顶滑移法和人工(或手扳葫芦)滑移法。
当推动或牵引物体的动力大于或等于物体所受的各种阻力之和时，物体便可改变其原来的静止状态产生运动。
即日动力≥γOS阻力
应用滑移施工技术的工程一般应满足以下条件：①施工的对象应能分成多个相同或相似的独立单元；②单元应沿某一空间轨迹有规律地排列；③使用的动力设备简单；④待安装的结构下方有既有建筑物、构筑物或其它堆放物。
滑移施工的主要技术要点有：①结构验算；②滑移单元变形验算(确保相邻单元之间变形协调，并保证最终形状符合设计和相关规范要求)；③滑移轨道验算；④胎架验算。⑤同步性要求(当有多台设备同时提供动力时，在滑移的过程中，应保证滑移的同步性)。
滑移施工技术在华能北京热电厂干煤棚网壳、嘉兴发电厂二期工程干煤棚网壳、南京奥体游泳馆、青岛流亭机场三期航站楼钢结构屋盖等很多工程的建设中进行了应用，取得了很好的经济和社会效益。
23提升技术
提升施工技术是利用提升装置，将在地面或楼面拼装成形的结构逐步提升至既定位置，然后安装就位。采用这种技术，减少了高空作业，提高了施工的安全性、质量、效率；其工艺流程为：
在地面或楼面组装主体结构提升系统安装调试提升就位。
提升时的支撑结构可以根据施工现场实际情况利用主体结构(柱)或者设置临时支架，还可以采用主体结构(柱)和临时支架并用的方式。提升结构用的动力设备可以选用卷扬机+滑轮组或液压千斤顶。
按液压千斤顶布置方式可以把提升方式分为固定液压千斤顶方式和移动液压千斤顶方式。固定液压千斤顶方式是把液压千斤顶布置在结构柱或临时支架上来提升结构，这是比较普遍采用的一种方式。移动液压千斤顶方式是把液压千斤顶布置在结构上，随着结构的提升和结构一起向上移动的方式，这种提升方式一般用于天线的提升。
提升技术成功应用于上海浦东机场波音机库、西安飞机制造厂、厦门火车西站等空间结构屋盖的提升，同样也取得了很好的社会和经济效益。
24结构体系转化技术(即卸载技术)
当空间结构在安装时需设置临时支撑时，在安装结束后需拆撑卸载，结构受力体系将发生转化，为确保拆撑时结构和支撑的安全，必须对卸载阶段结构的安全性进行计算分析。拆撑卸载的原则：以结构计算为依据，以结构及支撑系统安全为宗旨，以变形协调为核心，以实时监控为手段。根据这一原则，通过计算确定卸载方法。
卸载方法一般分为等比法和等距法。可采用液压千斤顶、螺旋千斤顶、气垫等方法实现。
25施工监测技术
施工监测的目的是为了实时跟踪结构施工过程中的关键部位和位移、应力变化，以及振动、温度等影响。通过实时收集到的信息，判断原有的预期和实际发生的是否一致，以便及时调整，使结构施工的准确性和安全性得到保证。
施工监测的主要内容为结构变形监测、应力监测、温度监测和其他特殊监测(如结构振动监测、结构加速度监测、环境监测等)。
变形监测包括轴线和标高监测。轴线监测是观测已施工结构轴线位置相对于预定轴线位置的偏差，一般使用全站仪进行测量。标高监测是观测结构高度是否达到设计标高，一般使用精密水准仪进行测量。随着科技进步，出现了多种先进的监测设备，如GPS全球定位测量系统、测量机器人、全能摄影经纬仪等高精度设备。
应力监测是施工监测中非常重要的内容，其目的是掌握施工过程关键构件应力变化过程。通过分析实测应变数据，与理论数据进行比较，及时发现问题，采取措施，使关键构件应变不超过规定的数值，保证结构安全。应力监测部位一般设置在最大应力点、应力变化较大的点、施工关键节点和体现环境特征的点。应力监测的主要仪器是应变计和数据采集仪，有时还需要使用光纤传感器。
3、创新施工方法研究的要求
现代空间结构在建造过程中对施工技术的要求越来越高，为了保证建造过程的安全、经济，必须对施工过程进行模拟分析，综合考虑多种安装技术，对安装技术进行合理组合，在原有施工技术的基础上进行创新，以求找到最为合理经济的安装方法。在施工方法创新的过程中应重点考虑以下几个方面。
31建立CAD/CAM一体化技术
空间结构需要信息技术、设计技术、制造技术、安装技术和管理技术的综合应用，来提高生产效率和实现定制化目标，从而提高创新能力和管理水平。钢结构CAD设计和CAM制造技术属于钢结构辅助制造技术，包括整体三维实体建模，杆件和板材的优化下料，各种节点和构件的设计、分析、制造，结构的安装等。
32施工仿真技术
随着工程的不断大型化和复杂化，结构施工阶段的安全问题日益突出。有些工程在结构施工过程中的受力状况完全不同于使用阶段，有的甚至最不利受力阶段出现在施工阶段。施工仿真技术主要包括六个方面：臼)大型构件的吊装过程仿真；②施工过程各阶段各工况仿真模拟；③结构安装的预变形技术，包括构件的预起拱与预变位；④结构构件的预拼装模拟；
⑤卸载过程模拟；⑧复杂节点、复杂构件、复杂结构的再造型技术。通过仿真计算分析能预先发现施工过程中的薄弱环节和重点控制部位，能直观实现对整个施工过程的控制，并最终实现正确的形状和尺寸。
33安装方法的合理选用
选用合理的安装方法，就是在安全、经济、适用三方面找到一个最佳平衡点。大型空间结构跨度大、体型复杂，无固定的安装模式，并且使用大量新材料和新技术，在安装时须选用最合理的安装方法，并进行不断创新。通过大量的工程实践，涌现出了许多具有创新性的施工方法，如高空曲线滑移法，网壳结构折叠展开式整体提升法，滑架法，液压整体提升法等。现代空间结构的安装方法往往是几种方法的合理组合或再创造。
4、滑移技术应用实践
杭州萧山国际机场二期国际航站楼屋盖分候机大厅和出发大厅两部分，候机大厅采用分段吊装的施工工艺。出发大厅屋盖采用“楼面端头拼装、整体累积滑移”的施工方法。
41工程概况
杭州萧山国际机场二期扩建项目国际航站楼，总建筑面积约91万㎡，建筑层数为三层，地下一层，地上二层，建筑高度为2695m。
国际航站楼屋盖结构由出发大厅和候机大厅两部分组成，出发大厅屋盖结构由六榀主桁架、两榀主粱和之间的次桁架组成，主桁架重量约200U榀，长度96m，桁架间距为24m和36m。国际候机楼屋盖结构由主、次钢梁组成。
42工程重点和难点
①现场场地非常狭小
现场场地三边无吊机行走路线，只有一边约有8m宽的道路，材料堆放、桁架拼装场地非常狭小，吊机开行空间非常有限，给安装方案的选择带来很大困难。
②主桁架安装难度大
主桁架为变高度的平面桁架，最大高度达8m、长度96m，单榀重约200t；且相邻主桁架为高低屋面，在高屋面外侧无水平支撑(特别是第一榀主桁架)，安装难度非常大。
(2)结构置换和受力转换难度大
根据现场实际情况和结构特点选用累积滑移法进行施工。但由于支座为销轴节点，在滑移时需采用临时结构和支座，滑移到位后进行置换，同时进行受力转换。
④加工难度大，精度要求高
主桁架高度高，平面外刚度弱，焊接变形大；弦杆均为不规则曲线拟合而成的箱形构件，加工难度大，加工精度要求高。
43临时结构设置
为确保滑移过程中结构的安全，设置了滑移用的临时结构，即临时支座和滑移系统。在每个支座点设了临时支座，并设置了支座加强杆和主桁架间加强连接杆，形成了临时结构体系，保证了结构受力和滑移过程中的稳定。顶推点部位将次桁架下弦杆延长至与主梁焊接。
44滑移过程
①在临时搭设的拼装平台上先把第一、拼装好，并把中间的次桁架连接好，形成第个滑移单元。
②设置4台液压爬行器(共4条轨道)，顶推第一榀主梁的临时顶推点，向前顶推36m。
③继续在平台上拼装第三榀主桁架以及二、三榀主桁架之间的次桁架，与第一个滑移单元一起形成新的滑移单元。
④用液压爬行器顶推第一榀主梁的临时顶推点，把新的滑移单元向前顶推24m。依次类推，直到累积滑移到位。
⑤最后一榀(即第八榀)主梁在拼装平台上原位拼装。
45结构转换
①结构滑移到位、最后一榀主梁和之间的次桁架安装好后，进行支架置换，并把结构的所有构件置换好。
②用千斤顶顶住支座，拆除滑移轨道，然后分成四个区、分五次卸载(每次30mm，共150mm)。
③拆除所有临时杆件。形成永久结构。
5、结语
空间结构近年来在我国发展非常迅速，空间结构的施工方法也受到越来越多的关注，在传统施工方法的基础上，通过大量的工程实践，涌现出了许多具有创新性的施工方法，如高空曲线滑移法、网壳结构折叠展开式整体提升法、滑架法和液压整体提升法等。本文结合具体工程对空间结构中的创新施工方法进行了论述和总结，可供现代空间结构施工参考。(作者：周观根刘扬陈志祥) |
