CN102535865A - 六边形网筒结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种六边形网筒结构的施工方法，涉及工程设计技术领域，一种六边形网筒结构的施工方法，包括：搭建六边形网筒结构的角部和中部，将所述角部和中部的每层的搭建高度设定为预设高度与该层预留高度的和，所述该层预留高度为六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，所述六边形网筒结构所在建筑的自重使该层产生下沉变形的高度；将已经搭建好的所述六边形网筒结构的角部和中部两部分通过节点构造连接，所述节点构造用于连接所述角部和中部并满足所述六边形网筒结构的角部和中部两部分在设定距离范围内相对移动；在所述六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，对所述六边形网筒的角部和中部通过所述节点构造进行刚性连接。

Description

六边形网筒结构的施工方法

技术领域

本发明涉及工程设计技术领域，尤其涉及一种六边形网筒结构的施工方法。

背景技术

六边形结构作为结构受力体系，和普通框架结构以及交叉网格结构相比，具有较好的抗侧刚度及抗侧承载能力，具有一定的竖向承载能力和竖向刚度。六边形网格的组合结构作为一种新型结构形式在建筑领域已有所应用。

六边形网筒结构的角部斜柱与中部斜柱截面相同时，重力荷载可以分别直接向下传递。在水平荷载作用下，角部斜柱的受力要大于中部斜柱，因此角部斜柱截面需增大以满足结构设计承载力的需要。但是，在六边形网筒结构的施工建造过程中，六边形网格结构的节点是刚性连接的，由于角部斜柱截面较大，将导致部分中部重力荷载通过水平梁的受弯向角部转移，如图1所示(图中箭头方向为重力荷载传力方向)重力荷载传力不直接，将使角部斜柱负担加重，不利于结构整体安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种六边形网筒结构的施工方法，提高施工过程中六边形网筒结构的整体安全性。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种六边形网筒结构的施工方法，包括：

搭建六边形网筒结构的角部和中部，将所述角部和中部的每层的搭建高度设定为预设高度与该层预留高度的和，所述该层预留高度为六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，所述六边形网筒结构所在建筑的自重使该层产生下沉变形的高度；

将已经搭建好的所述六边形网筒结构的角部和中部两部分通过节点构造连接，所述节点构造用于连接所述角部和中部并满足所述六边形网筒结构的角部和中部两部分在设定距离范围内相对移动；

在所述六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，对所述六边形网筒的角部和中部通过所述节点构造进行刚性连接。

本发明实施例提供的六边形网筒结构的施工方法，通过在对六边形网筒结构的角部和中部的搭建过程中，对六边形网筒结构的层高进行预留，并通过节点构造连接六边形网筒结构的角部和中部，在建筑整体结构搭建完成后再对角部和中部进行刚性连接的方式，实现六边形网筒结构的构建，并使六边形网筒结构在搭建过程中，其整体结构受力均匀，安全性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中六边形网筒结构的结构传力示意图；

图2为本发明实施例中六边形网筒结构的施工方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中六边形网筒结构的结构示意图；

图4为本发明实施例中节点构造的结构示意图；

图5为本发明实施例中节点构造的焊接示意图。

附图标记说明

1、中部  2、角部  3、六边形斜柱  4、节点外伸短梁  5、水平梁6、后接梁  7、螺栓  8、竖向位移差  9、预留孔径  10、转角  11、水平位置  12、转动后位置  13、预留间隙   14、翼缘贴板  15、腹板

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种六边形网筒结构的施工方法，如图2所示，该方法包括：

101、搭建六边形网筒结构的角部和中部，将所述角部和中部的每层的搭建高度设定为预设高度与该层预留高度的和，所述该层预留高度为六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，所述六边形网筒结构所在建筑的自重使该层产生下沉变形的高度；

在本发明实施例中，六边形网筒结构包括：多个角部(即位于网筒结构转角部位的由六边形结构组成的区域)和多个中部(即两个角部之间的由六边形结构组成的区域)。在搭建角部和中部结构时，角部和中部之间为不传递弯矩和轴力性质的连接。

进一步的，在本发明实施例中，所述该层预留高度具体为：六边形网筒结构中该层建筑结构的自重与该层以下建筑结构的自重使所述该层下沉变形的高度与在六边形网筒结构所在建筑搭建完成后该层以上建筑结构的自重使该层产生下沉变形的高度的和。

由于在六边形网筒结构的施工过程中，随着建筑结构的层数不断增加，建筑结构的自重会使六边形网筒结构产生一定的下沉变形，因此，在对六边形网筒结构进行施工的过程中，要将角部和中部的每层的搭建高度设定为预设高度与该层预留高度的和，预设高度为预先设计的建筑结构完工后的层高，预留高度为该层产生下沉变形的高度，并且，本实施例中，六边形网筒的中部构件传递的荷载要大于角部构件的荷载，中部构件的下沉变形量要大于角部构件的下沉变形量，这种变形高度差会随着施工过程中建筑的高度增长而逐渐增大，所以中部的层预留高度要大于角部的预留高度，才能够使建筑结构搭建完成后，六边形网筒结构的角部和中部在所在建筑结构自重下能够找平。

102、将已经搭建好的所述六边形网筒结构的角部和中部两部分通过节点构造连接，所述节点构造用于使所述六边形网筒结构的角部和中部两部分在设定距离范围内相对移动；在六边形网筒结构整体的构建过程中，每当一定高度的角部和中部结构搭建好后，就通过节点构造将两者连接，节点构造不会将中部结构在搭建过程中产生的轴力和弯矩传递给角部结构，角部结构只承担其结构的自重。并且，在整体结构施工完成后，通过对该节点进行焊接来实现六边形网筒结构的角部和中部的刚性连接，由于在六边形整体结构搭建完成后再在角部和中部设置连接机构并焊接的话，有诸多不便，所以本发明实施例提供的方法，在六边形网筒结构的角部和中部的搭建过程中，不断通过节点构造将搭建好的角部和中部进行连接，以便于在建筑整体搭建完成后，对其进行焊接，完成角部和中部的刚性连接。

103、在所述六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，对所述六边形网筒的角部和中部通过所述节点构造进行刚性连接。如果在搭建过程中就对角部和中部进行刚性连接的话，将导致部分中部的重力荷载将会通过水平梁的受弯向角部转移，使角部斜柱的负担加重，因此，本发明实施例提供的方法在建筑整体搭建完成后再对角部和中部进行刚性连接，使得六边形网筒在搭建过程中连接角部斜柱的水平梁上的弯矩和轴力得以释放，角部斜柱仅承担其自重，整体结构斜柱内力分布趋于均匀，传力直接。

本发明实施例提供的六边形网筒结构的施工方法，通过在对六边形网筒结构的角部和中部的搭建过程中，对六边形网筒结构的层高进行预留，并通过节点构造连接六边形网筒结构的角部和中部，在建筑整体结构搭建完成后再对角部和中部进行刚性连接的方式，实现六边形网筒结构的构建，并使六边形网筒结构在搭建过程中，其整体结构受力均匀，安全性较高。

进一步的，在本发明实施例中，如图3和图4所示，在所述搭建六边形网筒结构的角部2和中部1之前，在分别位于所述六边形网筒结构的角部2和中部1两部分的两侧边缘的六边形结构3外侧设置节点外伸短梁4，所述节点外伸短梁4与所述六边形网筒结构的水平梁5同轴设置。

在相对应的并需要进行连接的角部2和中部1搭建好后，将所述角部2的节点外伸短梁4和所述中部1的节点外伸短梁4分别通过间隙定位螺栓7与后接梁6的两端连接，所述后接梁6与所述节点外伸短梁4之间留有预留间隙，所述预留间隙用于满足所述六边形网筒结构的角部和中部两部分在设定距离范围内相对移动。后接梁6与节点外伸段梁4之间通过两个间隙定位螺栓相连，使得后接梁6可与相对节点外伸段梁4发生转动，使得分别位于后接梁6两侧的角部2和中部1可以产生相对的竖向位移差。

由于中部构件比角部构件在建筑自重作用下产生的位移要大，所以，在自重作用下两者之间将产生竖向位移差，且沿楼层高度由低到高该位移差逐渐增大，因此，采用上述连接构造(即节点构造)连接角部与中部，通过后接梁的转动，协调该角部与中部之间的竖向位移差8。

进一步的，在本发明实施例中，预先计算出搭建所述六边形网筒结构所在建筑结构在施工过程中所述角部与所述中部之间将会产生的最大位移差，根据所述最大位移差设置所述预留间隙和所述间隙定位螺栓的预留孔径9大小。由已知竖向位移差值、后接梁6长度、后接梁6附近杆件截面尺寸、螺栓7直径、螺栓7排布方式等确定后接梁6与外伸短梁4的预留间隙以及转角10，根据螺栓7的水平位置11以及转动后位置12的位移Δ1、Δ2确定螺栓的预留孔径9大小。

进一步的，在本发明实施例中，如图5所示，所述对所述六边形网筒的角部和中部通过所述节点构造进行刚性连接包括：通过对所述后接梁6的腹板15与所述节点外伸短梁4的腹板15进行对接焊连接所述预留间隙13，并通过翼缘贴板14焊接所述后接梁6与所述节点外伸短梁4，实现所述六边形网筒的角部和中部的刚性连接。

进一步的，以下将通过分析模拟数据对本发明实施例提供的方法的有益效果作进一步的说明，例如，采用筒中筒结构的大楼，主楼地面以上高358m，共83层，标准层平面53m×53m，内筒采用型钢-钢筋混凝土筒体，外网筒在大楼5～49层采用六边形网格，其余层为其他形状网格。

整体结构模拟施工分析计算可得到，在结构自重以及施工荷载作用下，后接梁左右两节点水平位移差0～2.5mm，竖向位移差随楼层升高逐步增大，六边形标准层顶部(194.1m标高，第45层)位移差为52mm。第45层该后接梁净长1418mm，最大转角2.1度。后接梁腹板两端设置间隙定位螺栓定位，M20定位螺栓，孔径为36mm，后接梁两端与节点外伸短梁预留间隙20mm，可适应后接梁两端变形差。

后接梁合拢前两端竖向变形差由上至下逐层递减，曲线平滑，第i层预留高度包括i+1层施工前i层以下结构自重产生的i层楼面处下沉变形以及施工完成后i层以上结构总自重产生的i层楼面处的下沉变形，各层中部预留高度计算值如下表2所示，最大预留高度2.7mm。

表2

通过采用本发明实施例提供的施工方法进行施工，如表3，可得到该大楼结构第6层角部斜柱及中部斜柱采取施工措施前后内力及应力水平对比：

表3

不采用本发明实施例提供的施工措施，自重作用下结构第六层六边形角部斜柱轴力约为中部斜柱的1.9倍，弯矩约为1.2倍，中震作用组合下角部斜柱轴力约为中部斜柱的2.3倍，弯矩约为中部的1.5倍，中部与角部斜柱受力差异较大。采取施工措施后，角部斜柱内力减小，中部斜柱内力增加，自重作用下角部斜柱轴力减小6800KN，减小43％，弯矩减小1300KNm，减小37％，中部斜柱内力增加22％。与附加恒活风荷载以及地震作用组合后，角部斜柱应力水平降低约10％，中部斜柱应力水平增加5％，结构受力趋于均匀，安全性得以提高。

以上所述为本发明的具体实施运用及效果，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易得到的变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

本发明实施例提供的六边形网筒结构的施工方法，通过在对六边形网筒结构的角部和中部的搭建过程中，对六边形网筒结构的层高进行预留，并通过节点构造连接六边形网筒结构的角部和中部，在建筑整体结构搭建完成后再对角部和中部进行刚性连接的方式，实现六边形网筒结构的构建，并使六边形网筒结构在搭建过程中，其整体结构受力均匀，安全性较高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种六边形网筒结构的施工方法，其特征在于，包括：

搭建六边形网筒结构的角部和中部，将所述角部和中部的每层的搭建高度设定为预设高度与该层预留高度的和，所述该层预留高度为六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，所述六边形网筒结构所在建筑的自重使该层产生下沉变形的高度；

将已经搭建好的所述六边形网筒结构的角部和中部两部分通过节点构造连接，所述节点构造用于连接所述角部和中部并满足所述六边形网筒结构的角部和中部两部分在设定距离范围内相对移动；

在所述六边形网筒结构所在建筑搭建完成后，对所述六边形网筒的角部和中部通过所述节点构造进行刚性连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述该层预留高度具体为：六边形网筒结构中该层建筑结构的自重与该层以下建筑结构的自重使所述该层下沉变形的高度与在六边形网筒结构所在建筑搭建完成后该层以上建筑结构的自重使该层产生下沉变形的高度的和。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述搭建六边形网筒结构的角部和中部之前，在分别位于所述六边形网筒结构的角部和中部两部分的两侧边缘的六边形斜柱外侧设置节点外伸短梁，所述节点外伸短梁与所述六边形网筒结构的水平梁同轴设置；

所述将已经搭建好的所述六边形网筒结构的角部和中部两部分通过节点构造连接包括：

将所述角部的节点外伸短梁和所述中部的节点外伸短梁分别通过间隙定位螺栓与后接梁的两端连接，所述后接梁与所述节点外伸短梁之间留有预留间隙，所述预留间隙用于满足所述六边形网筒结构的角部和中部两部分在设定距离范围内相对移动。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述六边形网筒的角部和中部通过所述节点构造进行刚性连接包括：通过对所述后接梁的腹板与所述节点外伸短梁的腹板进行对接焊连接所述预留间隙，并通过翼缘贴板焊接所述后接梁与所述节点外伸短梁。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预先计算出搭建所述六边形网筒结构所在建筑结构在施工过程中所述角部与所述中部之间将会产生的最大位移差，根据所述最大位移差设置所述预留间隙和所述间隙定位螺栓的预留孔径大小。

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