CN103572834B - 一种大跨度拱结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大跨度拱结构及施工方法，该拱结构包括六铰拱、预应力拉杆副及拱脚支座，所述六铰拱由五根两端分别设有销孔的拱杆件采用销钉连成一拱状构件，相邻拱杆件相连端的上、下侧面固定设置有组合节点板；所述预应力拉杆副穿过组合节点板开设的孔通过螺帽拧紧；所述拱脚支座由竖置节点板与横置节点板连成“П”形构件，其中竖置节点板与六铰拱的拱脚通过拱脚销钉连接，横置节点板与基础通过地脚锚栓连接。安装时，先将拱脚支座与基础固定连接，并在接近地面的高度将五段杆件及拱脚与拱脚支座通过销钉连接；然后顶升六铰拱的中间杆件至设计高度；再顶升六铰拱中间杆件的两侧相邻杆件至设计高度；接着安装预应力拉杆副；最后撤除顶升装置。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，更具体地说，是涉及一种大跨度拱结构及其施工方法。
背景技术
建筑领域的拱结构应用非常广泛，可用于农业大棚、展览馆、体育馆、临时会场等。随着经济技术的发展，人们追求更大的无柱空间，以便于安排更多的活动，满足更高的使用需求。
无疑，这种需求对于建筑结构技术提出了挑战。从拱结构本身角度来讲，现有技术可以跨越60m、甚至100m以上的跨度，但是施工非常困难。目前大跨度拱结构，通常需要分段，然后高空吊装、连接，这种施工方法对于安装过程质量控制非常严，否则合拢就有问题；也有采用不分段的施工方法，但由于大跨度拱非常庞大，因此制作精度要求高，吊装器械及吊装过程困难很大。上述无论哪种施工方法，都对技术要求苛刻，费用非常高，周期也长。
发明内容
为了解决上述现有大跨拱结构的存在的不足，降低施工难度，提高安装速度，节省安装费用，本发明提供一种大跨度拱结构及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种大跨度拱结构，包括六铰拱1、预应力拉杆副2及拱脚支座3，其中所述六铰拱1由五根两端分别设有销孔的拱杆件11采用销钉12连成一拱状构件，相邻拱杆件11相连端的上、下侧面固定设置有组合节点板13；所述预应力拉杆副2穿过组合节点板13开设的孔通过螺帽23拧紧；所述拱脚支座3由竖置节点板32与横置节点板31连成T形构件，其中竖置节点板32与六铰拱1的拱脚通过拱脚销钉34连接，横置节点板31与基础通过地脚锚栓33连接。
上述所述的拱杆件11为钢材、铝材或木材制作而成，其中部断截面呈矩形、方形或圆形，端部呈扁平的椭圆头。
所述的组合节点板13材质同拱杆件11，由三块板组成，其中为直角三角形的两块板的直角边与为矩形的一块板呈“П”形连接成整体。
所述的预应力拉杆副2由两头设置有螺纹的两段钢拉杆21通过正反扣套筒22连接成为一体。所述的钢拉杆21采用高强圆钢。所述的预应力拉杆副2为成对设置。
所述的拱脚支座3为钢质材料。
所述的销钉12及销钉34为钢质材料。
本发明的一种大跨度拱结构，其施工方法按如下步骤进行：
1、按设计要求在工厂制作零部件，并将组合节点板（13）连接到拱杆件（11）上，竖置节点板（32）与横置节点板（31）焊接连成整体，运抵现场；
2、将横置节点板（31）通过地脚锚栓（33）与基础固定连接；在接近地面的高度，将相邻的拱杆件（11）通过销钉（12）连接，将六铰拱（1）的拱脚与竖置节点板（32）通过拱脚销钉（34）连接；
3、采用顶升装置，顶升六铰拱（1）的中间拱杆件（11），使其至设计高度，维持顶升装置的状态不变；
4、采用顶升装置，顶升六铰拱（1）中间拱杆件的两侧相邻拱杆件（11），使其至设计高度，维持顶升装置的状态不变；
5、安装预应力拉杆副（2），首先将钢拉杆（21）通过正反扣套筒（22）连接成为一体，再穿过相邻拱杆件（11）端部的组合节点板（13）开设的孔通过螺帽（23）拧紧；
6、撤除顶升装置，完成安装。
本发明具有的优点和有益效果：
1.大大降低了施工难度。传统大跨度拱结构的施工，若不分段，则对制作过程的精度要求很严，对吊装机械、承载机械的平台要求很高，吊装过程更得精确分析，需考虑风、温度、吊装加速度等外界因素的影响；若分段，虽降低了单件的吊装难度，但单件与单件之间的合拢需在高空进行，因此难度很大。由于上述施工技术难度很大，风险很高，大跨度拱设计时往往都需要考虑施工的误差、难以避免的问题对结构本身造成的影响。本发明将拱分为5段，最长段通常也就20～30m，现有最普通技术都可以完成制作与吊装；安装连接则在接近地面的高度进行，因此很好操作，大大降低了风险；顶升至设计高度时，仅需拧紧螺帽的操作，因此非常简单。
2.大大提高了施工速度。传统大跨度拱结构若不分段，则制作时间很长，现场吊装速度则取决于天气等自然条件；若分段，则现场安装时间很长。本发明由于将大跨度拱分成了5段，大大降低了制作难度，因此提高了制作速度；现场安装时则基本不需要吊装，仅在接近地面的高度进行销钉插接，然后采用千斤顶顶升，最后拧紧螺帽，显然速度很快。因此，本发明大大提高了施工速度。
3.利于拆卸、移位。传统大跨度拱结构由于安装连接成顽固的整体，因此要拆卸、移位几乎不可能。本发明仅需将预应力拉杆副的螺帽松懈，即可将大跨度拱缓缓降低至接近地面的高度，继而拆除销钉，即可完成整体结构的拆卸，非常方便。因此本发明非常适用于大跨度临时场馆。
附图说明
图1为本发明的构造示意图；
图2为图1俯视图；
图3为预应力拉杆副2的构造示意图；
图4为拱脚支座3的构造示意图；
图5为图1的A-A剖面图；
图6为图1的B-B剖面图；
图7为本发明的最佳安装步骤分解图；
图8为本发明的另一种安装步骤分解图；
图中：1—六铰拱；11—拱杆件；12-销钉；13－组合节点板；
2—预应力拉杆副；21—钢拉杆；22—正反扣套筒；23—螺帽；
3—拱脚支座；31—横放节点板；32—竖放节点板；33—地脚锚栓；34—拱脚销钉；
4—顶升装置。
具体实施方式
实施例1
本发明的一种大跨度拱结构，如图1、2、5、6所示，由六铰拱1、预应力拉杆副2及拱脚支座3组成。
六铰拱1由拱杆件11、销钉12及组合节点板13组成，拱杆件11为钢矩形管，其端部制作成椭圆头，利于拱杆件11的旋转。销钉12为钢材制作而成，组合节点板13则由直角三角形的两块钢板的直角边与为矩形的一块钢板呈“П”形状焊接而成。
如图3所示，预应力拉杆副2由高强圆钢制作而成的钢拉杆21、正反扣套筒22及螺帽23组成。
如图4所示，拱脚支座3由横放节点板31、竖放节点板32、地脚锚栓33及拱脚销钉34组成，拱脚支座3的材料都为钢材。
六铰拱1为由五段拱杆件11端部以销钉12相连形成的拱状构件，相邻拱杆件11相连端的上、下侧固定设置有组合节点板13；预应力拉杆副2穿过相邻拱杆件11端部的组合节点板13开设的孔通过螺帽23拧紧；拱脚支座3的竖放节点板32与六铰拱1的拱脚通过拱脚销钉34连接，拱脚支座3的横放节点板31与基础通过地脚锚栓33连接。
本发明的一种大跨度拱结构，最佳安装方法如图7所示，按如下步骤进行：
1、在工厂制作完成所有零部件，并将组合节点板13焊接到拱杆件11上，竖放节点板32与横放节点板31焊接连成整体，运抵现场。将横放节点板31通过地脚锚栓33与基础固定连接；在接近地面的高度，将相邻的拱杆件11通过销钉12连接，将六铰拱1的拱脚与竖放节点板32通过拱脚销钉34连接。
2、采用顶升装置，顶升六铰拱1的中间拱杆件11，使其至设计高度，维持顶升装置的状态不变。
3、采用顶升装置，顶升六铰拱1中间拱杆件的两侧相邻拱杆件11，使其至设计高度，维持顶升装置的状态不变。
4、安装预应力拉杆副2，首先将钢拉杆21通过正反扣套筒22连接成为一体，再穿过相邻拱杆件11端部的组合节点板13开设的孔通过螺帽23拧紧。
5、撤除顶升装置，完成安装。
也可以按照如图8所示的步骤进行施工：
1）、在工厂制作完成所有零部件，并将组合节点板13焊接到拱杆件11上，竖放节点板32与横放节点板31焊接连成整体，运抵现场。在接近地面的高度，将相邻的拱杆件11通过销钉12连接，将六铰拱1的拱脚与竖放节点板32通过拱脚销钉34连接。
2）、采用顶升装置，同时顶升六铰拱1的中间拱杆件11及其两侧相邻拱杆件11，使其至设计高度，维持顶升装置的状态不变。
3）、安装地脚锚栓33，将横放节点板31与基础固定连接。
4）、安装预应力拉杆副2，首先将钢拉杆21通过正反扣套筒22连接成为一体，再穿过相邻拱杆件11端部的组合节点板13开设的孔通过螺帽23拧紧。
5）、撤除顶升装置，完成安装。
以上结合附图对本发明的较佳实施例进行了详细描述，但本技术领域中的普通技术人员可以认识到，前述实施例只是为了说明本发明的结构特点和优点，而非限定本发明，所以根据本发明构思所作的变化或变型，都应属于本发明权利要求书限定的范围内。
Claims (1)
1.一种大跨度拱结构的施工方法，所述大跨度拱结构包括六铰拱(1)、预应力拉杆副(2)及拱脚支座(3)，其中，所述六铰拱(1)由五根两端分别设有销孔的拱杆件(11)采用销钉(12)连成一拱状构件，相邻拱杆件(11)相连端的上、下侧面固定设置有开设有孔的组合节点板(13)；所述预应力拉杆副(2)由两头设置有螺纹的两段钢拉杆(21)通过正反扣套筒(22)连接成为一体，穿过组合节点板(13)开设的孔通过螺帽(23)拧紧；所述拱脚支座(3)由竖置节点板(32)与横置节点板(31)连成T形构件，其中竖置节点板(32)与六铰拱(1)的拱脚通过拱脚销钉(34)连接，横置节点板(31)与基础通过地脚锚栓(33)连接；其特征在于：所述施工方法步骤如下：
1)、按设计要求在工厂制作零部件，并将组合节点板(13)连接到拱杆件(11)上，竖置节点板(32)与横置节点板(31)焊接连成整体，运抵现场；
2)、将横置节点板(31)通过地脚锚栓(33)与基础固定连接；在接近地面的高度，将相邻的拱杆件(11)通过销钉(12)连接，将六铰拱(1)的拱脚与竖置节点板(32)通过拱脚销钉(34)连接；
3)、采用顶升装置，顶升六铰拱(1)的中间拱杆件(11)，使其至设计高度，维持顶升装置的状态不变；
4)、采用顶升装置，顶升六铰拱(1)中间拱杆件的两侧相邻拱杆件(11)，使其至设计高度，维持顶升装置的状态不变；
5)、安装预应力拉杆副(2)，首先将钢拉杆(21)通过正反扣套筒(22)连接成为一体，再穿过相邻拱杆件(11)端部的组合节点板(13)开设的孔通过螺帽(23)拧紧；
6)、撤除顶升装置，完成安装。
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