CN103352576A - 中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法 - Google Patents

Abstract

中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法，属于房屋建筑工程现场施工领域。包括以下步骤：1、组装钢结构网架中心的可提升单元；2、设置拔杆；3、安装手拉葫芦及缆风绳；4、利用拔杆分段提升及外扩拼装钢结构网架的可提升单元；5、利用混凝土柱（13）继续提升的准备操作；6、手拉葫芦（12）的转换；7、利用混凝土柱（13）分段提升及外扩钢结构网架的可提升单元；8、将钢结构网架提升至设计高度；9、钢结构网架的固定。本发明解决了在对中/小跨度建筑内对钢结构网架进行提升时，由于大型提升设备无法进入而造成的无法在地面对钢结构网架进行整体提升，以及单纯使用拔杆提升时无法解决的钢结构网架的提升施工难题。

Description

中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法

技术领域

中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法，属于房屋建筑工程现场施工领域。具体涉及一种在中/小跨度建筑内进行的，特别适用于曲面以及平板网架结构的提升方法。

背景技术

钢结构网架是比较常见的结构形式，有自重轻、刚度大，可以工厂化加工，常用于屋顶结构。实际工程施工中，钢结构进入施工时，土建混凝土结构一般已经施工完成，现场的施工场地条件已经无法改变。

网架安装方法比较多样，可以归纳为七种主要的现场安装的方法，分别为高空散装法，分条或分块安装法，滑移法，整体吊装法，整体提升法，整体顶升法和折叠展开整体提升法。七种方法各有特点，可以根据具体的网架结构形式和场地条件选用。

但是上述的集中方法均有各自的不足之处：高空散装法需要大量钢管脚手架搭设操作平台，施工周期，施工费用均较高；分条或分块安装法，整体吊装法需要大型起重设备，对于空间狭小，起重设备无法进入的施工场地无法使用；滑移法需要开阔的施工场地和专门的滑移设备；折叠展开整体提升法则是针对特殊设计的网架使用的安装方法；当施工空间狭小时，可以选用整体提升法或者整体顶升法，整体顶升法使用液压顶升设备和临时支撑架，目前国内常见液压顶升设备行程为2-3米，网架的顶升需要多次进行，工序繁杂，施工中安全质量控制困难。整体提升法施工见下。

而在整体提升法中，一般使用拔杆提升或者同步液压提升器进行提升，拔杆提升技术简单，一般的提升高度为10-15米；同步液压提升器整体提升技术复杂，费用较高。并且，使用液压提升器整体提升，必须在支座柱头位置设置提升器放置支架，网架支座一般较小，设置提升器放置支架比较困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法，解决了在对中/小跨度建筑内对钢结构网架进行提升时，由于大型提升设备无法进入而造成的无法在地面对钢结构网架进行整体提升，以及单纯使用拔杆提升时无法解决的钢结构网架的提升施工难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，组装钢结构网架中心的可提升单元；

放出钢结构网架的中点及中心线，安装钢结构网架中心线两侧的杆件，组装成钢结构网架中心的可提升单元；

步骤2，设置拔杆；

在组装完成的钢结构网架中心的可提升单元的内部设置多根拔杆；

步骤3，安装手拉葫芦及缆风绳；

在每个第一手拉葫芦挂钩上各挂1个手拉葫芦；同时在每个缆风绳挂钩上固定四个方向的缆风绳；

步骤4，利用拔杆分段提升及外扩钢结构网架的可提升单元；

将手拉葫芦上的吊链与钢结构网架中心的可提升单元相连，并通过手拉葫芦将钢结构网架中心的可提升单元提升到能够外扩一层的高度，在钢结构网架中心的可提升单元外圈焊接一层网架形成钢结构网架的第一层可提升单元，继续提升钢结构网架的第一层可提升单元到能够外扩第二层的高度，在第一层提升单元外圈再焊接一层网架形成钢结构网架的第二层可提升单元，继续提升钢结构网架的第二层可提升单元到能够外扩第三层的高度并进行第三层的外扩形成钢结构网架的第三层可提升单元，如此往复，直到在将钢结构网架中心的提升单元提升到拔杆所支持的最大高度时外扩形成钢结构网架的第N层可提升单元；

步骤5，利用混凝土柱继续提升的准备操作；

在建筑物混凝土柱的预埋件上焊接第二手拉葫芦挂钩；同时在网架的下弦球处往下焊接作为网架提升挂点的提升支架；

步骤6，手拉葫芦的转换；

将拔杆顶部的手拉葫芦转移到第二手拉葫芦挂钩上，同时将手拉葫芦与钢结构网架中心的可提升单元的挂点转换到提升支架上；

步骤7，利用混凝土柱分段提升及外扩钢结构网架的可提升单元；

施工人员通过手拉葫芦将钢结构网架的第N层可提升单元进行提升，提升到能够外扩一层的高度，在钢结构网架中心的第N层可提升单元的外圈焊接一层网架形成钢结构网架的第N+1层可提升单元，继续对钢结构网架的第N+1层可提升单元进行提升及外扩形成钢结构网架的第N+2层可提升单元，如此往复，直到形成满足设计要求的钢结构网架的第N+M层可提升单元，形成完整的钢结构网架；

步骤8，将钢结构网架提升至设计高度；

施工人员利用混凝土柱上的预埋件和提升支架通过手拉葫芦将钢结构网架提升到设计高度；

步骤9，钢结构网架的固定；

将钢结构网架提升到设计高度之后，在钢结构网架上安装网架支座，同时将提升支架和第二手拉葫芦挂钩切除，最后完成钢结构网架的固定。

步骤2中所述的拔杆的数量为4~8根，所有拔杆对称设置。

与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是：

1、解决了在对中/小跨度建筑内对钢结构网架进行提升时，由于大型提升设备无法进入而造成的无法在地面对钢结构网架进行整体提升，以及单纯使用拔杆提升时无法解决的钢结构网架的提升施工难题。在整个施工过程中对网架进行多次提升、外扩，直到将符合设计规模的网架提升到设计高度。且所有的提升、外扩过程均在地面进行，提高了施工的安全性。

2、本发明在对网架提升的过程中，在利用拔杆无法继续提升的情况下，通过对手拉葫芦的转移到已经建好的混凝土的顶部，同时在钢结构网架的可提升单元下方焊接提升支架，利用混凝土柱上预埋件和提升支架继续提升，可以把可提升单元提升到单纯使用拔杆无法提升的高度。

3、挂接缆风绳的缆风绳挂钩可在拔杆顶部自由转动，从而保证了拔杆始终处于轴心受压的状态。

4、整个施工过程均在建筑物内部完成，省去了现有技术中需要在室外设置脚手架等其他辅助物，节约成本。

5、本发明使用的工具、材料常见，并且可以周转使用，有效提高了工效，降低施工成本，同时也符合国家环保政策。

附图说明

图1为中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法流程图。

图2为拔杆结构示意图。

图3为拔杆顶部缆风绳挂钩示意图。

图4为中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法中利用拔杆提升阶段安装示意图。

图5为图4中A部分细节图。

图6为中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法中利用混凝土柱提升阶段安装示意图。

图7为图6中B部分细节图。

其中：1、第一手拉葫芦挂钩  2、缆风绳挂钩钢板  3、钢筋  4、缆风绳挂钩  5、拔杆本体  6、加劲板  7、拔杆底座  8、吊链  9、网架  10、地面  11、缆风绳  12、手拉葫芦  13、混凝土柱  14、提升支架  15、预埋件  16、第二手拉葫芦挂钩  17、拔杆上顶板。

具体实施方式

图1~7是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~7对本发明做进一步说明。

在现有技术中，钢结构网架是比较常见的结构形式，常用于作为建筑物的屋顶。一般情况下，在进行钢结构网架的提升施工时，建筑物整体的混凝土建筑已经完成，实际的施工场地条件已无法改变。在大跨度的建筑物中，可以利用吊车等大型提升装置对钢结构网架进行提升，而在中/小跨度的建筑物中，由于室内面积较为狭小，吊车等大型提升装置无法进入，而现有技术中利用拔杆提升或者同步液压提升器进行提升又具有各自的不足之处，从而增加了施工的难度。

本发明的中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法采用多次提升、外扩同时转换提升支点的施工方式，实现了钢结构网架在室内的整体提升，以半球形的钢结构网架屋顶为例，如图1所示，本发明的中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法包括以下步骤：

步骤1，组装钢结构网架中心的可提升单元；

放出钢结构网架的中点及中心线，安装钢结构网架中心线两侧的杆件，组装成钢结构网架中心的可提升单元；

步骤2，设置拔杆；

在初步组装完成的钢结构网架中心的可提升单元内部设置多根拔杆，拔杆的数量一般为4~8根，所有拔杆对称布置。拔杆需要设置的高度根据现场施工情况确定，拔杆的参数（如直径）根据受力情况计算得出。

如图2~3所示，拔杆本体5焊接在拔杆底座7上，在拔杆本体5的底部周圈均匀设置有4块与拔杆本体5和拔杆底座7同时焊接的加劲板6。拔杆本体5 的顶部焊接有拔杆上顶板17，在拔杆本体5的顶部周圈均匀设置有4块与拔杆本体5和拔杆上顶板17同时焊接的第一手拉葫芦挂钩1。在拔杆上顶板17开设有一个通孔，顶部焊接有缆风绳挂钩钢板2的钢筋3可转动的插入该通孔内，在缆风绳挂钩钢板2的顶端呈“十”型对称焊接有4条缆风绳挂钩4，通过该4条缆风绳挂钩4固定四个方向的缆风绳11。

步骤3，安装手拉葫芦及缆风绳；

在位于拔杆本体5顶部的每个第一手拉葫芦挂钩1上各挂1个手拉葫芦12；在缆风绳挂钩4上固定四个方向的缆风绳11，缆风绳11通过卡扣固定在牢固支撑点上。手拉葫芦12以及缆风绳11的大小需要根据钢结构网架的具体情况通过受力分析进行计算得出。

挂接缆风绳11的缆风绳挂钩4焊接在缆风绳挂钩钢板2上，缆风绳挂钩钢板2以钢筋3为圆心可转动的安装在拔杆的顶部，所以在安装缆风绳11时，四个方向的缆风绳11可以根据受力的差异进行一定角度的转动，从而保证拔杆始终处于轴心受压的状态。

拔杆顶部挂葫芦的挂钩提升的主要受力部位，焊接完成后需要超声波探伤，在必要的条件下，需要进行磁粉表面裂纹检测。

步骤4，利用拔杆分段提升及外扩钢结构网架的可提升单元；

如图4~5所示，将拔杆固定在地面10上，并将手拉葫芦12、缆风绳11固定完成之后，将手拉葫芦12上的吊链8与钢结构网架中心的可提升单元相连，将所有手拉葫芦12与钢结构网架中心的可提升单元固定完成之后，进行如下操作：通过手拉葫芦12对钢结构网架中心的可提升单元进行提升，提升到可以外扩一层的高度后，在现有的钢结构网架中心的可提升单元的基础上，进行第一层的外扩，即在其周圈焊接一层外径大于现有的可提升单元外径的网架9，形成钢结构网架的第一层可提升单元。然后将钢结构网架的第一层可提升单元继续提升，提升到能够扩展第二层的高度之后，对完成第一次外扩的可提升单元进行第二层的外扩，即在第一层可提升单元的基础上焊接一层更大外径的网架9，形成钢结构网架的第二层可提升单元。第二层外扩完成之后，继续利用手拉葫芦12将完成第二次外扩的可提升单元继续提升到能够扩展第三层的高度，然后在钢结构网架的第二层可提升单元的基础上进行外径更大的第三层的外扩，形成钢结构网架的第三层可提升单元……如此往复。提升及外扩操作需要重复进行多次，直到在将可提升单元提升到利用拔杆所能提升到的最大高度时形成钢结构网架的第N层可提升单元。随着对可提升单元进行多次提升和外扩，初步形成钢结构网架的半球形曲面结构，可提升单元在利用拔杆提升以及外扩的次数需要在施工方案中确定。

步骤5，利用混凝土柱13继续提升的准备操作；

如图6~7示，在每个混凝土柱13四周的预埋件15上焊接多组圆钢作为第二手拉葫芦挂钩16；同时在钢结构网架的可提升单元的下弦球处往下焊接提升支架14作为网架提升挂点。

在本发明中，提升支架14与钢结构网架的可提升单元之间焊接形成三角状的一个完整的空间结构，结构更加稳固，以承担钢结构网架的可提升单元在提升过程中的荷载。

步骤6，手拉葫芦12的转换；

如图7所示，将拔杆顶部的手拉葫芦12转移到第二手拉葫芦挂钩16上，同时将手拉葫芦12与钢结构网架中心的可提升单元的挂点转换到提升支架14上；手拉葫芦12转移完成后即可拆除固定在地面10上的拔杆。

步骤7，利用混凝土柱13分段提升及外扩钢结构网架的可提升单元；

施工人员通过已转移到混凝土柱13顶部的第二手拉葫芦挂钩16上的多个手拉葫芦12将在拔杆上外扩形成的钢结构网架的第N层可提升单元进行进一步的提升及外扩，操作与步骤4相同，即在将钢结构网架的第N层可提升单元提升到可以外扩一层的高度之后，在第N层可提升单元的基础之上继续焊接外径大于第N层可提升单元外径的网架9，形成钢结构网架的第N+1层可提升单元，每提升一次将可提升单元外扩一层，逐渐形成钢结构网架的半球形曲面结构，直到形成满足设计要求的钢结构网架的第N+M层可提升单元，形成完整的钢结构网架。可提升单元在利用混凝土柱13提升以及外扩的次数同样需要在施工方案中确定。

在提升支架14的作用下，可以将可提升单元整体提升出建筑物的顶部，同时通过不断增加提升支架14的高度可以将可提升单元继续提升，在理论上可以将可提升单元提升到任意高度。

步骤8，将钢结构网架提升至设计高度；

施工人员利用混凝土柱13上的预埋件15和提升支架14通过手拉葫芦12将钢结构网架提升到设计高度；

步骤9，钢结构网架的固定；

将钢结构网架提升到设计高度之后，在钢结构网架上安装网架支座。然后将焊接在钢结构网架的可提升单元底部的提升支架14进行拆除，同时将焊接在预埋件15上的第二手拉葫芦挂钩16切除，最后完成钢结构网架的固定。

在进行步骤7之前，施工人员首先判断当前钢结构网架的可提升单元的规模是否已经达到最初的设计规模，如果已经达到设计的规模，则可将步骤7跳过，在利用混凝土柱13的情况下直接进行步骤8，将钢结构网架的可提升单元提升到设计高度即可。

在网架的提升的过程中，网架受力和设计受力状态基本相同，又处于空载状态，提升过程中的安全系数比较大。拔杆、手拉葫芦12，挂钩和提升支架14都需要分别验算。拔杆可以按照一端铰接，一端固定的轴心受压来计算；核算手拉葫芦的受力要注意葫芦和重力方向一直存在夹角。

具体施工过程如下：

施工前的规划：在施工之前，首先对施工方案进行确定，在施工方案中需要确定以下内容：拔杆的具体数量，拔杆的参数（包括高度、直径等），手拉葫芦12及缆风绳11的大小，网架9在拔杆上的提升高度及外扩次数以及网架9在混凝土柱13上的提升高度及外扩次数。

施工阶段：施工方案完成之后，首先放出钢结构网架的中点及中心线，安装钢结构网架中心线两侧的杆件，形成钢结构网架中心的可提升单元。然后在地面10上设置多根拔杆，所有拔杆均对称位于之前形成的钢结构网架中心的可提升单元的内部。然后在拔杆顶部固定好四个方向的缆风绳11和手拉葫芦12。缆风绳11和手拉葫芦12安装完成之后，将手拉葫芦12与钢结构网架中心的可提升单元连接，将所有手拉葫芦12与钢结构网架中心的可提升单元固定完成之后，通过手拉葫芦12对钢结构网架中心的可提升单元进行提升，提升到可以外扩一层的高度后，在现有的钢结构网架中心的可提升单元的基础上，进行第一层的外扩，即在其周圈焊接一层外径大于现有的可提升单元外径的网架9，形成钢结构网架的第一层可提升单元。然后将钢结构网架的第一层可提升单元继续提升，提升到能够扩展第二层的高度之后外扩形成钢结构网架的第二层可提升单元。第二层外扩完成之后，继续利用手拉葫芦12将完成第二次外扩的可提升单元继续提升到能够扩展第三层的高度，然后外扩形成钢结构网架的第三层可提升单元……如此往复。提升及外扩操作需要重复进行多次，直到在将可提升单元提升到利用拔杆所能提升到的最大高度时形成钢结构网架的第N层可提升单元。随着对可提升单元进行多次提升和外扩，初步形成钢结构网架的半球形曲面结构。

当利用拔杆将网架9提升到最大高度后，在钢结构网架的可提升单元底部的下弦球处往下焊接提升支架14作为网架提升挂点，使提升支架14与网架9形成一个完整的空间结构，以承担钢结构网架的可提升单元在提升过程中的荷载，同时在混凝土柱13顶部的预埋件15上焊接第二手拉葫芦挂钩16，然后将手拉葫芦12转移到第二手拉葫芦挂钩16和提升支架14上，利用混凝土柱13对钢结构网架的可提升单元进一步提升。施工人员判断此时的可提升单元的规模是否达到最初的设计要求，如果已达到最初的设计要求，则通过手拉葫芦12将可提升单元提升到设计高度；如果可提升单元的规模没有达到最初的设计要求，则对可提升单元进行进一步的提升及外扩，即对钢结构网架的第N层可提升单元进行多次的提升及外扩，逐渐形成可提升单元的半球形曲面结构，直到形成满足设计要求的钢结构网架的第N+M层可提升单元，形成完整的钢结构网架。

钢结构网架的固定阶段：将钢结构网架提升到设计高度之后，在钢结构网架上安装网架支座。然后将焊接在钢结构网架底部的提升支架14进行拆除，同时将焊接在预埋件15上的第二手拉葫芦挂钩16切除，最后完成钢结构网架的固定，完成施工。

以上以球面网架为例来说明本发明的实施过程，本发明的中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法同样适用于其他曲面如柱面、双曲面及平面网架结构的钢结构屋面现场施工，在对平面结构的钢结构网架进行施工时，首先将钢结构网架在地面10拼装完成，完后利用拔杆将钢结构网架提升到拔杆所支持的最大提升高度，然后进行提升支架14以及第二手拉葫芦挂钩16的焊接并进行手拉葫芦12的转换，再次借助利用混凝土柱13上的预埋件和提升支架14通过手拉葫芦12将钢结构网架提升到设计高度，最后完成钢结构网架的固定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，组装钢结构网架中心的可提升单元；

放出钢结构网架的中点及中心线，安装钢结构网架中心线两侧的杆件，组装成钢结构网架中心的可提升单元；

步骤2，设置拔杆；

在组装完成的钢结构网架中心的可提升单元的内部设置多根拔杆；

步骤3，安装手拉葫芦及缆风绳；

在每个第一手拉葫芦挂钩（1）上各挂1个手拉葫芦（12）；同时在每个缆风绳挂钩（4）上固定四个方向的缆风绳（11）；

步骤4，利用拔杆分段提升及外扩钢结构网架的可提升单元；

将手拉葫芦（12）上的吊链（8）与钢结构网架中心的可提升单元相连，并通过手拉葫芦（12）将钢结构网架中心的可提升单元提升到能够外扩一层的高度，在钢结构网架中心的可提升单元外圈焊接一层网架（9）形成钢结构网架的第一层可提升单元，继续提升钢结构网架的第一层可提升单元到能够外扩第二层的高度，在第一层提升单元外圈再焊接一层网架（9）形成钢结构网架的第二层可提升单元，继续提升钢结构网架的第二层可提升单元到能够外扩第三层的高度并进行第三层的外扩形成钢结构网架的第三层可提升单元，如此往复，直到在将钢结构网架中心的提升单元提升到拔杆所支持的最大高度时外扩形成钢结构网架的第N层可提升单元；

步骤5，利用混凝土柱（13）继续提升的准备操作；

在建筑物混凝土柱（13）的预埋件（15）上焊接第二手拉葫芦挂钩（16）；同时在网架（9）的下弦球处往下焊接作为网架提升挂点的提升支架（14）；

步骤6，手拉葫芦（12）的转换；

将拔杆顶部的手拉葫芦（12）转移到第二手拉葫芦挂钩（16）上，同时将手拉葫芦（12）与钢结构网架中心的可提升单元的挂点转换到提升支架（14）上；

步骤7，利用混凝土柱（13）分段提升及外扩钢结构网架的可提升单元；

施工人员通过手拉葫芦（12）将钢结构网架的第N层可提升单元进行提升，提升到能够外扩一层的高度，在钢结构网架中心的第N层可提升单元的外圈焊接一层网架（9）形成钢结构网架的第N+1层可提升单元，继续对钢结构网架的第N+1层可提升单元进行提升及外扩形成钢结构网架的第N+2层可提升单元，如此往复，直到形成满足设计要求的钢结构网架的第N+M层可提升单元，形成完整的钢结构网架；

步骤8，将钢结构网架提升至设计高度；

施工人员利用混凝土柱（13）上的预埋件（15）和提升支架（14）通过手拉葫芦（12）将钢结构网架提升到设计高度；

步骤9，钢结构网架的固定；

将钢结构网架提升到设计高度之后，在钢结构网架上安装网架支座，同时将提升支架（14）和第二手拉葫芦挂钩（16）切除，最后完成钢结构网架的固定。

2.根据权利要求1所述的中/小跨度钢结构屋面网架外扩拼装转换提升方法，其特征在于：步骤2中所述的拔杆的数量为4~8根，所有拔杆对称设置。

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