CN102635209A - 仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架及其施工工法 - Google Patents

仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架及其施工工法 Download PDF

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Abstract

一种仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架及其施工工法，所述骨架斜向安装在主体结构的挑檐部位，包括飞檐骨架和斗拱骨架，所述飞檐骨架为管桁架，由下部支撑钢柱、下部支撑钢管柱和上部支撑柱形成的斜面支顶，管桁架与上述三者之间均为刚性连接，所述斗拱骨架由斗拱斜撑、斗拱水平梁和斗拱小横梁组成，所述斗拱斜撑和斗拱水平梁之间为空间垂直，所述斗拱小横梁水平设置。在施工过程中采用地面整体拼装，分段吊装，吊装过程中采用倒链调整确保施工精度，吊至预定位置进行空中对接。本发明所述飞檐斗拱钢骨架可完美实现仿古大跨度屋顶的建筑造型，施工工艺安全可靠，适用于大跨度仿古屋顶结构和施工。

Description

仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架及其施工工法
技术领域
 本发明涉及一种飞檐斗拱钢骨架及其施工方法，特别是一种大跨度仿古建筑的飞檐斗拱钢骨架及其施工方法。
背景技术
中国传统古建筑以其外观古朴庄重、曲线流畅多变在世界建筑史上具有举足轻重的地位。在我国传统古建筑领域中，大部分为木结构、砖木结构或砖石结构。而在新兴的仿古建筑领域因受木材资源短缺及传统工艺的局限，传统古建筑结构已不能满足现代建筑中大跨度、大悬臂的特殊要求。在仿古建筑中引进钢结构体系受到了建筑师、结构工程师的青睐。
对于大跨度的屋顶结构在满足各项性能指标的同时，如果采用钢结构的结构形式、连接方式更好的展现传统传统古建筑风格的关键，另外，大跨度钢屋顶结构的施工过程中，由于体积大，重量重，通长无法采用传统的钢屋顶整体吊装的施工方法，寻求一种既能保证施工精度，又能方便安全实施的吊装方法，是确保大跨度屋顶结构顺利实施的必要保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架及其施工工法，要解决大跨度仿古建筑大屋顶飞檐斗拱钢骨架结构连接形式和施工方法的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，斜向安装在主体结构的挑檐部位，包括飞檐骨架和斗拱骨架，其特征在于：所述飞檐骨架为管桁架，由下部支撑钢柱、下部支撑钢管柱和上部支撑柱形成的斜面支顶，管桁架与上述三者之间均为刚性连接，所述下部支撑钢柱和下部支撑钢管柱支撑在自主体结构顶部悬挑出的悬挑梁上，所述上部支撑柱设置在主体结构的最顶层的结构梁上；
所述斗拱骨架由斗拱斜撑、斗拱水平梁和斗拱小横梁组成，所述斗拱斜撑和斗拱水平梁之间为空间垂直，所述斗拱小横梁水平设置，与斗拱斜撑在同一平面内，两者之间的夹角为钝角，所述斗拱小横梁与斗拱水平梁在同一平面内，两者之间之间的夹角为钝角，三者的端部汇集至一点，所述斗拱小横梁的另一端与主体结构的预留牛腿B连接，所述斗拱斜撑的另一端连接在悬挑梁的底面。
所述管桁架是由直线上弦杆和凸弧线下弦杆端部连接形成的弓形，腹杆设置在弓形包围的区域内，并分别与直线上弦杆和凸弧线下弦杆固定连接形成的平面弓形桁架。
所述大悬挑梁与主体结构顶部最下一层之间通过预留牛腿A连接，预留牛腿A与大悬挑梁之间为栓焊组合连接。
所述斗拱水平梁为异形工字钢梁，其上翼缘与斗拱斜撑的倾斜角度相同，下翼缘水平设置，腹板和上翼缘垂直，和下翼缘之间形成非直角的夹角。
所述斗拱水平梁的腹板两侧设置有加劲板。
所述悬挑梁与斗拱斜撑连接处设置有与其垂直的次梁A、下部支撑钢柱和下部支撑钢管柱连接处设置有与其垂直的次梁B。
所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架的施工工法，步骤如下：
步骤一，管桁架在加工厂内整体拼装制作完毕后，根据实际运输条件将其分为三段，分别为                                                
Figure 793618DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 418504DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 839121DEST_PATH_IMAGE002
段运至现场；
步骤二，管桁架分段进场后，在地面型钢胎具上进行整体拼装；
步骤三，检查测量管桁架整体精度满足要求后，将第
Figure 249373DEST_PATH_IMAGE002
段和第
Figure 549774DEST_PATH_IMAGE002
段现场拼接口断开，将第段和第
Figure 699312DEST_PATH_IMAGE002
段现场拼接口焊接，使第段和第
Figure 982843DEST_PATH_IMAGE002
段连接为吊装整体；
步骤四，起吊前通过倒链在地面调整使第段和第
Figure 582321DEST_PATH_IMAGE004
段形成的吊装整体和地面夹角略小于设计角度，利用现场的塔吊吊钩吊装第
Figure 610319DEST_PATH_IMAGE003
段和第
Figure 729585DEST_PATH_IMAGE004
段管桁架形成的吊装整体，就位时，以屋面和及上部支撑柱为主要控制点调各支撑点的轴线位置，调整完成后在其两侧分别设置两道缆风绳与已完成结构拉接牢固，同时利用缆风绳调整管桁架的立面垂直度，并配合经纬仪或线坠进行测量，调整至符合施工精度要求，然后将上部支撑柱及第
Figure 919258DEST_PATH_IMAGE003
段和第段管桁架组成的整体满焊固定，同时，拉紧侧面的缆风绳，然后摘除塔吊吊钩；
步骤五，起吊前通过倒链在地面调整使第段管桁架和地面夹角略小于设计角度，利用现场的塔吊吊钩吊装第
Figure 696776DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架，先利用下部支撑钢柱和下部前端支撑柱调整管桁架的各支撑点的轴线位置，调整完毕后，通过拉钢丝的方法复测屋脊管桁架的整体直线度，并调整第
Figure 998444DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架下端支撑的高度保证其整体直线度，然后将下部支撑钢柱和下部支撑钢管柱的支撑点与第
Figure 296702DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架满焊固定，同时，拉紧侧面的缆风绳，然后摘除塔吊吊钩；
步骤六，第段管桁架与第
Figure 178256DEST_PATH_IMAGE003
段和第
Figure 249943DEST_PATH_IMAGE004
段管桁架空中组对，组对时利用弦杆接口内的衬管进行对口连接和接口处的对接焊缝错边量、焊缝间隙的控制；
步骤七，再次检查缆风绳的拉紧程度，确保拉紧程度基本一致，而后按照先弦杆、后腹杆的顺序进行焊接现场接口。
所述步骤七中，弦杆的焊接采用跳焊法交替焊接上下弦杆，即先对下弦杆对接焊缝进行整圈第一遍焊接后，转到上弦杆对接焊缝进行整圈第一遍焊接，而后再转到下弦杆焊接整圈一遍，如此交替进行直至焊接完毕。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
首先，通过地面整体拼装，空中分段组对的施工工艺，起吊前通过倒链进行吊装角度的调整，确保了准确安装。
其次，在空中组对时利用弦杆接口内的衬管进行对口连接和接口处的对接焊缝错边量的控制；确保了空中对接的准确性。
再者，管桁架采用平面桁架形式，桁架上、下弦杆间设置系杆和局部钢拉杆，可确保整体稳定性，同时管桁架采用上弦直线、下弦弧线的形式，可实现仿古建筑特有的飞檐造型。
本发明可广泛应用于大跨度屋顶飞檐骨架及其施工方法。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明飞檐斗拱骨架结构详图。
图2是图1中A处详图。
图3是图1中B处详图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是图1中C处详图。
图6是相贯线加工示意图。
图7管桁架分段示意图。
图8吊装过程中步骤四中吊装第
Figure 46997DEST_PATH_IMAGE006
段和第
Figure 2012101619128100002DEST_PATH_IMAGE007
段管桁架示意图。
图9吊装过程中步骤五中吊装第第
Figure 593516DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架示意图。
图10桁架弦杆对接口示意图。
附图标记：1－管桁架、1.1－直线上弦杆、1.2－凸弧线下弦杆、1.3－腹杆、
Figure 767009DEST_PATH_IMAGE005
－第一段、
Figure 964641DEST_PATH_IMAGE006
－第二段、
Figure 932597DEST_PATH_IMAGE007
－第三段、2－悬挑梁、3－斗拱斜撑、4－下部支撑钢柱、5－下部前端支撑柱、6－斗拱水平梁、7－主体结构、7.1－结构梁、8－上部支撑柱、9－预留牛腿A、10－预留牛腿B、11－斗拱小横梁、12－加劲板、13－次梁A、14－次梁B、15－倒链、16－塔吊吊钩、17－衬管。
具体实施方式
实施例参见图1至图5所示，一种仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，斜向安装在主体结构7的挑檐部位，包括飞檐骨架和斗拱骨架，其特征在于：所述飞檐骨架为管桁架1，由下部支撑钢柱4、下部支撑钢管柱5和上部支撑柱8形成的斜面支顶，管桁架1与上述三者之间均为刚性连接，所述下部支撑钢柱4和下部支撑钢管柱5支撑在自主体结构顶部悬挑出的悬挑梁2上，所述上部支撑柱8设置在主体结构7的最顶层的结构梁7.1上；所述斗拱骨架由斗拱斜撑3、斗拱水平梁6和斗拱小横梁11组成，所述斗拱斜撑3和斗拱水平梁6之间为空间垂直，所述斗拱小横梁11水平设置，与斗拱斜撑3在同一平面内，两者之间的夹角为钝角，所述斗拱小横梁11与斗拱水平梁6在同一平面内，两者之间之间的夹角为钝角，三者的端部汇集至一点，所述斗拱小横梁的另一端与主体结构7的预留牛腿B10连接，所述斗拱斜撑3的另一端连接在悬挑梁2的底面。所述管桁架1是由直线上弦杆1.1和凸弧线下弦杆1.2端部连接形成的弓形，腹杆1.3设置在弓形包围的区域内，并分别与直线上弦杆1.1和凸弧线下弦杆1.2固定连接形成的平面弓形桁架。所述大悬挑梁2与主体结构顶部7最下一层之间通过预留牛腿A9连接，预留牛腿A9与大悬挑梁2之间为栓焊组合连接。所述斗拱水平梁6为异形工字钢梁，其上翼缘与斗拱斜撑3的倾斜角度相同，下翼缘水平设置，腹板和上翼缘垂直，和下翼缘之间形成非直角的夹角。所述悬挑梁2与斗拱斜撑3连接处设置有与其垂直的次梁A13、下部支撑钢柱4和下部支撑钢管柱5连接处设置有与其垂直的次梁B14。
所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架的施工工法，步骤如下：
步骤一，管桁架1在加工厂内整体拼装制作完毕后，根据实际运输条件将其分为三段，分别为
Figure 28729DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 678016DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 543204DEST_PATH_IMAGE007
段运至现场；管桁架在加工过程中，管桁架腹杆的相贯线端口加工采用相贯线自动切割机进行自动加工，有效的保证了相贯线端口的加工质量和加工效率，参见图6；
步骤二，管桁架分段进场后，在地面型钢胎具上进行整体拼装，参见图7；
步骤三，检查测量管桁架整体精度满足要求后，将第
Figure 682061DEST_PATH_IMAGE005
段和第
Figure 452440DEST_PATH_IMAGE006
段现场拼接口断开，将第
Figure 702156DEST_PATH_IMAGE006
段和第
Figure 687429DEST_PATH_IMAGE007
段现场拼接口焊接，使第
Figure 934871DEST_PATH_IMAGE006
段和第
Figure 5595DEST_PATH_IMAGE007
段连接为吊装整体；
步骤四，起吊前通过倒链15在地面调整使第
Figure 59002DEST_PATH_IMAGE006
段和第段形成的吊装整体和地面夹角略小于设计角度，利用现场的塔吊吊钩16吊装第
Figure 566392DEST_PATH_IMAGE006
段和第
Figure 858833DEST_PATH_IMAGE007
段管桁架形成的吊装整体，就位时，以屋面和及上部支撑柱8为主要控制点调各支撑点的轴线位置，调整完成后在其两侧分别设置两道缆风绳与已完成结构拉接牢固，同时利用缆风绳调整管桁架的立面垂直度，并配合经纬仪或线坠进行测量，调整至符合施工精度要求，然后将上部支撑柱8及第段和第
Figure 347901DEST_PATH_IMAGE007
段管桁架组成的整体满焊固定，同时，拉紧侧面的缆风绳，然后摘除塔吊吊钩，参见图8；
步骤五，起吊前通过倒链15在地面调整使第
Figure 999462DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架和地面夹角略小于设计角度，利用现场的塔吊吊钩16吊装第
Figure 231729DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架，先利用下部支撑钢柱4和下部前端支撑柱5调整管桁架的各支撑点的轴线位置，调整完毕后，通过拉钢丝的方法复测屋脊管桁架的整体直线度，并调整第
Figure 626938DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架下端支撑的高度保证其整体直线度，然后将下部支撑钢柱4和下部支撑钢管柱5的支撑点与第
Figure 175731DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架满焊固定，同时，拉紧侧面的缆风绳，然后摘除塔吊吊钩，参见图9；
步骤六，第
Figure 201456DEST_PATH_IMAGE005
段管桁架与第
Figure 468489DEST_PATH_IMAGE003
段和第
Figure 667389DEST_PATH_IMAGE004
段管桁架空中组对，组对时利用弦杆接口内的衬管17进行对口连接和接口处的对接焊缝错边量、焊缝间隙的控制，参见图10；
步骤七，再次检查缆风绳的拉紧程度，确保拉紧程度基本一致，而后按照先弦杆、后腹杆的顺序进行焊接现场接口。弦杆的焊接采用跳焊法交替焊接上下弦杆，即先对下弦杆对接焊缝进行整圈第一遍焊接后，转到上弦杆对接焊缝进行整圈第一遍焊接，而后再转到下弦杆焊接整圈一遍，如此交替进行直至焊接完毕。

Claims (8)

1.一种仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，斜向安装在主体结构（7）的挑檐部位，包括飞檐骨架和斗拱骨架，其特征在于：所述飞檐骨架为管桁架（1），由下部支撑钢柱（4）、下部支撑钢管柱（5）和上部支撑柱（8）形成的斜面支顶，管桁架（1）与上述三者之间均为刚性连接，所述下部支撑钢柱（4）和下部支撑钢管柱（5）支撑在自主体结构顶部悬挑出的悬挑梁（2）上，所述上部支撑柱（8）设置在主体结构（7）的最顶层的结构梁（7.1）上；
所述斗拱骨架由斗拱斜撑（3）、斗拱水平梁（6）和斗拱小横梁（11）组成，所述斗拱斜撑（3）和斗拱水平梁（6）之间为空间垂直，所述斗拱小横梁（11）水平设置，与斗拱斜撑（3）在同一平面内，两者之间的夹角为钝角，所述斗拱小横梁（11）与斗拱水平梁（6）在同一平面内，两者之间之间的夹角为钝角，三者的端部汇集至一点，所述斗拱小横梁的另一端与主体结构（7）的预留牛腿B（10）连接，所述斗拱斜撑（3）的另一端连接在悬挑梁（2）的底面。
2.根据权利要求1所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，其特征在于：所述管桁架（1）是由直线上弦杆（1.1）和凸弧线下弦杆（1.2）端部连接形成的弓形，腹杆（1.3）设置在弓形包围的区域内，并分别与直线上弦杆（1.1）和凸弧线下弦杆（1.2）固定连接形成的平面弓形桁架。
3.根据权利要求1所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，其特征在于：所述大悬挑梁（2）与主体结构顶部（7）最下一层之间通过预留牛腿A（9）连接，预留牛腿A（9）与大悬挑梁（2）之间为栓焊组合连接。
4.根据权利要求1所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，其特征在于：所述斗拱水平梁（6）为异形工字钢梁，其上翼缘与斗拱斜撑（3）的倾斜角度相同，下翼缘水平设置，腹板和上翼缘垂直，和下翼缘之间形成非直角的夹角。
5.根据权利要求1所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，其特征在于：所述斗拱水平梁（6）的腹板两侧设置有加劲板（12）。
6.根据权利要求1所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架，其特征在于：所述悬挑梁（2）与斗拱斜撑（3）连接处设置有与其垂直的次梁A（13）、下部支撑钢柱（4）和下部支撑钢管柱（5）连接处设置有与其垂直的次梁B（14）。
7.根据权利要求1所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架的施工工法，其特征在于：步骤如下：
步骤一，管桁架（1）在加工厂内整体拼装制作完毕后，根据实际运输条件将其分为三段，分别为                                               、
Figure 2012101619128100001DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 2012101619128100001DEST_PATH_IMAGE006
段运至现场；
步骤二，管桁架分段进场后，在地面型钢胎具上进行整体拼装；
步骤三，检查测量管桁架整体精度满足要求后，将第
Figure 38586DEST_PATH_IMAGE002
段和第
Figure 955726DEST_PATH_IMAGE004
段现场拼接口断开，将第
Figure 797780DEST_PATH_IMAGE004
段和第
Figure 192990DEST_PATH_IMAGE006
段现场拼接口焊接，使第
Figure 7362DEST_PATH_IMAGE004
段和第
Figure 892141DEST_PATH_IMAGE006
段连接为吊装整体；
步骤四，起吊前通过倒链（15）在地面调整使第
Figure 159175DEST_PATH_IMAGE004
段和第段形成的吊装整体和地面夹角略小于设计角度，利用现场的塔吊吊钩（16）吊装第
Figure 26953DEST_PATH_IMAGE004
段和第段管桁架形成的吊装整体，就位时，以屋面和及上部支撑柱（8）为主要控制点调各支撑点的轴线位置，调整完成后在其两侧分别设置两道缆风绳与已完成结构拉接牢固，同时利用缆风绳调整管桁架的立面垂直度，并配合经纬仪或线坠进行测量，调整至符合施工精度要求，然后将上部支撑柱（8）及第
Figure 961597DEST_PATH_IMAGE004
段和第
Figure 698609DEST_PATH_IMAGE006
段管桁架组成的整体满焊固定，同时，拉紧侧面的缆风绳，然后摘除塔吊吊钩；
步骤五，起吊前通过倒链（15）在地面调整使第
Figure 221994DEST_PATH_IMAGE002
段管桁架和地面夹角略小于设计角度，利用现场的塔吊吊钩（16）吊装第
Figure 717085DEST_PATH_IMAGE002
段管桁架，先利用下部支撑钢柱（4）和下部前端支撑柱（5）调整管桁架的各支撑点的轴线位置，调整完毕后，通过拉钢丝的方法复测屋脊管桁架的整体直线度，并调整第段管桁架下端支撑的高度保证其整体直线度，然后将下部支撑钢柱（4）和下部支撑钢管柱（5）的支撑点与第
Figure 233834DEST_PATH_IMAGE002
段管桁架满焊固定，同时，拉紧侧面的缆风绳，然后摘除塔吊吊钩；
步骤六，第
Figure 939622DEST_PATH_IMAGE002
段管桁架与第
Figure 274788DEST_PATH_IMAGE004
段和第
Figure 3710DEST_PATH_IMAGE006
段管桁架空中组对，组对时利用弦杆接口内的衬管（17）进行对口连接和接口处的对接焊缝错边量、焊缝间隙的控制；
步骤七，再次检查缆风绳的拉紧程度，确保拉紧程度基本一致，而后按照先弦杆、后腹杆的顺序进行焊接现场接口。
8.根据权利要求1所述的仿古建筑大屋顶大跨度飞檐斗拱钢骨架的施工工法，其特征在于：所述步骤七中，弦杆的焊接采用跳焊法交替焊接上下弦杆，即先对下弦杆对接焊缝进行整圈第一遍焊接后，转到上弦杆对接焊缝进行整圈第一遍焊接，而后再转到下弦杆焊接整圈一遍，如此交替进行直至焊接完毕。
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