CN103866986B - 大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑施工方法，具体为一种大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法。解决在大型工业区域的大跨度变截面螺栓球网架的安装的问题，提供了一种大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法。步骤为首先安装单元网架作为基准单元然后以基准单元作为基准施工平台，利用吊车配合人工高空散装，逐跨向侧面推进，直至该区网架安装就位，其他三个区的基准单元按照上述方法施工，直至全部网架安装完成。本发明所述方案的特点是改变以往单一的高空散装或者分块分条施工方法，充分利用两种施工方法的优势，将其进行有机的结合，并提前进行了施工阶段的模拟应力分析，确保了大跨度变截面螺栓球节点网架的施工安全，提高了施工效率，为今后类似工程的施工提供了借鉴。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑施工方法，具体为一种大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法。
背景技术
目前随着大型场馆及大跨度储煤结构的应用越来越多，螺栓球网架以其结构灵活，含钢量低、施工速度快、可适用于大跨度结构等优点得到广泛应用。例如某些特殊场合，如某公司生产区，建筑面积31648.00㎡。屋面采用正放四角锥螺栓球节点碳钢网架，建筑物投影尺寸轴线40-88米×418米，网架支承形式为上弦柱点支承。网架厚度4000㎜；网架拱高26624㎜～37572㎜；轴线展开面积41073㎡；网格尺寸4000㎜×4000㎜。杆件材质Q235B高频焊管或无缝钢管，螺栓球45#钢，高强度螺栓40Cr，螺母、锥头、焊接球采用Q235B。网架长度：Ⅰ区长度109.7m，Ⅱ区长度93.7m，Ⅲ区长度111.7m，Ⅳ区长度101.7m。图8、9、10、11分别为四个区域的目标设计结构。根据业主要求，网架安装期间不得影响煤业生产。
对于这种结构的网架，传统的满堂脚手架散装法：其优点是可操作性强；需搭设大量的脚手架，缺点是工艺落后，脚手架费用高，施工周期长，施工速度慢。脚手架单元滑移法：脚手架滑移安全可靠；脚手架用量少，既是操作平台同时也是高空拼装台，确保安装精度；网架安装过程中无动荷载；网壳拼装与基础柱顶支座直接连接，变形很小，每次一个单元成型；地面占用场地小；缩短施工工期；对施工场地要求较高，另外滑移施工平台的搭拆及脚手架材料的进退场需占用约一个月的施工周期。随着高度和跨度的增加，脚手架费用占施工总成本的比重越来越大；而采用整体吊装法，因跨度的增大，对场地和吊装设备的要求越来越高，其安全性也受到极大限制。
见图7所示意的变截面的区域，要在该区域搭建螺栓球网架，而且在施工期间还不能影响煤业生产。因此需要提供一种高效率的施工方法。
发明内容
本发明为了解决在大型工业区域的大跨度变截面螺栓球网架的安装的问题，提供了一种大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法。
本发明的技术方案是，一种大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法，步骤为首先安装单元网架作为基准单元，单元网架的安装方法是，如先在地面拼装好中间弧形单元I，然后用吊车组I吊起；在地面拼装中间弧形单元II，用吊车组II吊起，在空中将中间弧形单元I和中间弧形单元II拼接好成为中间拱架，然后将拼装好的中间拱架放置在地面上并保持直立状态；然后用吊车组I、II将中间拱架吊起一个高度，该高度正好是一个网格单元高度，然后从地面上将网格单元从两侧和中间拱架拼接，拼接好以后，吊车组I、II同时升起将拱架再升起一个网格高度，再在两端拼接网格单元，达到中间跨度后，再增加两组吊车组III、IV，然后四组吊车同时起吊使中间拱架逐渐升高并向两端加长；达到大跨度后，再增加两组吊车组V、VI，一共六组吊车同时起吊并继续拼接延长中间拱架，直至跨度完全达到要求，在形成的拱架单元内从高到低逐步设有3道拉线，以保证拱架单元网架的稳定，所述的每个吊点的吊车组有两个，在网架的两侧对称设置，最后以基准单元为施工平台，先在地面拼装小单元，然后以基准单元作为基准施工平台，利用吊车配合人工高空散装，逐跨向侧面推进，直至该区网架安装就位，其他三个区的基准单元按照上述方法施工，直至全部网架安装完成。
本发明所述方案的特点是改变以往单一的高空散装或者分块分条施工方法，充分利用两种施工方法的优势，将其进行有机的结合，并提前进行了施工阶段的模拟应力分析，确保了大跨度变截面螺栓球节点网架的施工安全，提高了施工效率，为今后类似工程的施工提供了借鉴。
附图说明
图1为安装过程示意图之一
图2为安装过程示意图之二
图3为安装过程示意图之三
图4为安装过程示意图之四
图5为安装过程示意图之五
图6为安装过程示意图之六
图7为施工场地平面图
图8为①区的最后成型结构图
图9为②区的最后成型结构图
图10为③区的最后成型结构图
图11为④区的最后成型结构图
图中：1-吊车组I、2-吊车组II、3-中间拱架、4-吊车组III、5-吊车组IV、6-拉线、7-拉线、8-吊车组V、9-吊车组VI、10-拉线、11-基准单元、12-单元网架。
具体实施方式
一种大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法，如图7所示意的施工场地，分为四个区，从左到右分别为①区、②区、③区、④区，①区、②区为矩形，③区、④区为梯形，分区安装，即在每个区域一端（①区域取右端、②区域取左端、③区、④区取右端）各取一个节间，通过分块安装形成基准单元后对该节间内的网架进行安装。
以②区为例，步骤为首先安装单元网架12作为基准单元，单元网架12的安装方法是，如图1所示意先在地面拼装好中间弧形单元I，然后用吊车组I1吊起；如图2所示意，在地面拼装中间弧形单元II，用吊车组II2吊起，如图3所示意，在空中将中间弧形单元I和中间弧形单元II拼接好成为中间拱架3，然后将拼装好的中间拱架3放置在地面上并保持直立状态；然后用吊车组I1、II2将中间拱架3吊起一个高度，该高度正好是一个网格高度，然后从地面上将网格单元从两侧和中间拱架拼接，拼接好以后，吊车组I、II同时升起将拱架再升起一个网格高度，再在两端拼接网格单元，达到中间跨度后，如图4所示意，再增加两组吊车组III4、IV5，然后四组吊车同时起吊使中间拱架3逐渐升高并向两端加长；达到大跨度后，如图5所示意，再增加两组吊车组V8、VI9，一共六组吊车同时起吊并继续拼接延长中间拱架，如图6所示意，直至跨度完全达到要求，在形成的拱架单元内从高到低逐步设有3道拉线6、7、10，以保证拱架单元的稳定。
所述的每个吊点的吊车组有两个，在网架的两侧对称设置，最后以基准单元为施工平台，先在地面拼装小单元，然后以基准单元11作为基准施工平台，利用吊车配合人工高空散装，逐跨向侧面推进，直至该区网架安装就位，其他三个区的基准单元按照上述方法施工，直至全部网架安装完成。
1、基准单元网架位置的确定及条块划分
为了减少施工累计误差,增加安装作业面,基准单元网架应位于整个建筑的中部,即选用两个区相邻的伸缩缝附近12米长网架（下弦两个网格，上弦三个网格）为基准单元最为合理。
2、基准跨网架施工
1）网架吊装顺序：试吊装→检查→正式吊装→网架安装→钢丝绳固定→检查→落地。
2）基准跨吊装：基准跨网架吊装分为4个阶段。每台吊车选2个吊点，吊车的每吊点间距按网架平面尺寸对称分布,吊点必须选在球节点处。
第一阶段首先在地面上采用散装法安装伸缩缝附近12米长网架的拱起的最高五个网格，紧固所安装的所有网架高强螺栓，将套筒上的顶丝拧紧锁定。
此时网架装成五纵向网格时，其重量约为9.4T,纵向长19.399m，可采用一台25T车进行作业，其吊臂有效高程为28m；将吊绳系在A轴方向外面的两边下弦球节点上，将网架吊起约0.5到1m的高度，向A轴方向依次安装，见下图。装一组横向上弦与一横向下弦的时候，紧固所安装的网架高强螺栓，将套筒上的顶丝拧紧锁定，后放到地面，解开吊绳。如此反复，逐渐增加吊车，直至网架安装至15个网格。吊点的选择：吊点处起重量为50KN,吊点高度为6.8米。按照幅度、臂长和起重重量的关系,查汽车起重机起重性能表后经过对比分析选用汽车起重机的性能为：QY-25汽车起重机，提升高度H为6.8m米（臂长13.75m）时，幅度R为6米，起吊总量为12.2×0.8=9.76T>5.1T，满足吊装要求。用于系结钢构件的吊索钢丝绳为6×37,直径Φ30mm钢丝绳，破断拉力为63.15T×0.82/5>5.1T，满足吊装要求。
安装过程应力分析
为了确保网架结构能够按照施工方案顺利进行安装，借助于有限元软件MIDAS对该结构施工方案进行如下模拟分析：
1、对该方案进行一步分析，即在每个区域一端（一区域取右端、二区域取左端、三、四区域取右端）各取一个节间，通过分块安装形成基准单元后对该节间内的网架进行安装，并对安装完毕后的结构整体进行构件内力验算，其主要分析结果如下：
2、对方案再进行二步分析：即对剩余部分的网架，先在地面拼装小单元，然后以上一步中安装好的条状网架结构作为基准，利用吊车配合人工高空散装，逐跨向前推进，直至全部支座处就位。
经过分别对各区域在单跨、双跨布施工活载下的结构进行分析，四个区域所有杆件均满足相应规范要求。
3、结论
1）保持原设计模型、荷载、支承条件不变，按照原设计计算程序对杆件截面进行验算，所有杆件应力均小于210N/mm2，满足规范要求。
2）结构最大计算挠度126.4mm，是短跨的1/696，满足规范要求。
3）在分析验算中，所有杆件长细比均满足规范要求。
基准网架安装过程中应注意如下事项
1、严格控制各节点的坐标位置满足设计要求，利用经纬仪和钢尺检查，通过张紧绳上的倒链进行调节。
2、应随时检查网架杆件的高强螺栓是否拧紧、到位，避免欠拧、过拧以及顶死等拧不到位或假到位的情况。
3、加强对网架临时支点的和张紧钢丝绳的观察，支点应牢固，稳妥，同排张紧绳的张紧程度应基本一致，严格避免质量及安全事故的发生。
4、对各区域网架结构进行吊装时，应保证各吊点起升及下降的同步性，并保证钢丝绳在起升过程中一直处于绷直状态。
5、施工过程中要特别注意高强螺栓的抗剪破坏。
Claims (1)
1.一种大跨度变截面螺栓球节点网壳安装方法，其特征在于：施工场地，分为四个区，从左到右分别为①区、②区、③区、④区，①区、②区为矩形，③区、④区为梯形，分区安装，即在每个区域一端各取一个节间，通过分块安装形成基准单元后对该节间内的网架进行安装；以②区为例，步骤为首先安装单元网架（12）作为基准单元，单元网架（12）的安装方法是，先在地面拼装好中间弧形单元I，然后用吊车组I（1）吊起；在地面拼装中间弧形单元II，用吊车组II（2）吊起，在空中将中间弧形单元I和中间弧形单元II拼接好成为中间拱架（3），然后将拼装好的中间拱架（3）放置在地面上并保持直立状态；然后用吊车组I（1）、II（2）将中间拱架（3）吊起一个高度，该高度正好是一个网格高度，然后从地面上将网格单元从两侧和中间拱架拼接，拼接好以后，吊车组I、II同时升起将拱架再升起一个网格高度，再在两端拼接网格单元，达到中间跨度后，再增加两组吊车组III（4）、IV（5），然后四组吊车组同时起吊使中间拱架（3）逐渐升高并向两端加长；达到大跨度后，再增加两组吊车组V（8）、VI（9），一共六组吊车组同时起吊并继续拼接延长中间拱架，直至跨度完全达到要求，在形成的拱架单元内从高到低逐步设有3道拉线（6）、（7）、（10），以保证拱架单元的稳定，所述的单元网架（12）上每个吊点有一个吊车组，每个吊车组有两个吊车，在网架的两侧对称设置，最后以基准单元为施工平台，先在地面拼装小单元，然后以基准单元作为基准施工平台，利用吊车配合人工高空散装，逐跨向侧面推进，直至该区网架安装就位，其他三个区的基准单元按照上述方法施工，直至全部网架安装完成。
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