CN104674945B - 树形钢管柱结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种树形钢管柱结构及其施工方法,该树形钢管柱结构包括:设于地面之下的支墩结构,所述支墩结构内锚固有露出地面的地脚螺栓;套设于所述地脚螺栓上部的预埋钢板;设于所述预埋钢板之上的预埋钢柱,所述预埋钢柱的底部设有地脚螺栓孔,所述地脚螺栓孔套设于所述地脚螺栓并固定;设于所述预埋钢柱之上的竖向钢柱;以及斜向钢柱,所述斜向钢柱的一端设于所述竖向钢柱之上,所述斜向钢柱的另一端与支撑面之间支设有格构柱支撑胎架,所述格构柱支撑胎架的顶部与所述斜向钢柱之间设有斜向支座。钢管柱结构具有较好的美观效果,且支撑结构稳固,合理的利用建筑主体内部的空间。

Description

树形钢管柱结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域,尤指一种树形钢管柱结构及其施工方法。
背景技术
钢结构建筑因其具有较好的外观而被越来越广泛的应用,现有的钢桁架穹顶结构,为建筑主体带来较好的采光条件以及完美的外观形象。在现有施工中,钢桁架的穹顶结构一般采用主体结构支撑或者立柱支撑,当穹顶结构跨度较大时,在建筑主体内支设多根直立柱以支撑穹顶结构,确保其稳固,但直立柱占据建筑主体内部较大空间,且对建筑主体内部的布局造成影响,直立柱在美观上也存在不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种树形钢管柱结构及其施工方法,解决现有直立柱支撑穹顶结构时对建筑主体内部布局产生的影响、占据空间大、以及美观上的不足等问题。
实现上述目的的技术方案是:
本发明一种树形钢管柱结构的施工方法,包括:
提供钢管柱构件,包括预埋钢柱、竖向钢柱、以及斜向钢柱;
于钢管柱安装位置设置支墩结构,于所述支墩结构内埋设地脚螺栓并使得所述地脚螺栓探出所述支墩结构,于所述地脚螺栓的上部套设预埋钢板;
吊装所述预埋钢柱至所述预埋钢板上,将所述预埋钢柱底部的地脚螺栓孔套设于所述地脚螺栓上,于所述预埋钢板和所述预埋钢柱底部之间垫设垫块,通过所述地脚螺栓孔和所述垫块调整所述预埋钢柱的垂直度;
吊装所述竖向钢柱至所述预埋钢柱上,调整所述竖向钢柱的标高、扭转以及垂直度后并将所述竖向钢柱与所述预埋钢柱连接固定;
支设格构柱支撑胎架,于所述格构柱支撑胎架的顶部设置斜向支座;
吊装斜向钢柱至所述竖向钢柱上并将所述斜向钢柱搭设于所述斜向支座上。
提供了一种树形钢管柱结构的施工方法,使得钢管柱结构具有较好的美观效果,且支撑结构稳固,合理的利用建筑主体内部的空间,相对于现有的直立柱结构,斜向钢柱能够减小对建筑主体内部布局的影响,占据的空间也较小,且其支撑结构更加稳定。本发明的树形钢管柱结构的施工方法,具有施工简便,钢管柱之间的安装稳固安全。
本发明树形钢管柱结构的施工方法的进一步改进在于,吊装斜向钢柱至所述竖向钢柱上,包括:
于所述竖向钢柱之上吊装主铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,将所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接;
于两个所述第二连接端上分别吊装斜向钢柱,将所述斜向钢柱的底部与对应的所述第二连接端连接固定,所述斜向钢柱的上部搭设于对应的所述格构柱支撑胎架上。
本发明树形钢管柱结构的施工方法的进一步改进在于,吊装主铸钢件包括:
将钢丝绳穿设固定于所述主铸钢件上的两个吊耳,两个所述吊耳设于所述主铸钢件的两个第二连接端相对的内侧上,且两个所述吊耳位于所述主铸钢件的轴线上并处于同一平面内,通过所述钢丝绳将所述主铸钢件吊至所述竖向钢柱之上;
于所述钢丝绳上设置倒链,将所述倒链的操作端延伸至操作面;
通过操作所述倒链的操作端调整所述主铸钢件的安装位置,使得所述主铸钢件的第一连接端与所述竖向钢柱的顶部对齐。
本发明树形钢管柱结构的施工方法的进一步改进在于,吊装斜向钢柱至所述竖向钢柱上,包括:
于所述竖向钢柱之上吊装主铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,将所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接;
于所述第二连接端处吊装次铸钢件,所述次铸钢件为Y型结构,底部形成有第一安装端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二安装端,将所述第一安装端与所述第二连接端固定连接;
于两个所述第二安装端上分别吊装斜向钢柱,将所述斜向钢柱的底部与对应的所述第二安装端连接固定,所述斜向钢柱的上部搭设于对应的所述格构柱支撑胎架上。
本发明树形钢管柱结构的施工方法的进一步改进在于,吊装次铸钢件包括:
将钢丝绳穿设固定于所述次铸钢件上的吊装件,所述吊装件设于所述第一安装端和两个所述第二安装端处;
于所述第二安装端处的钢丝绳上设置操作链,将所述操作链延伸至操作面;
通过所述钢丝绳采用三点吊装将所述次铸钢件水平吊至所述主铸钢件的第二连接端处;
通过操作所述操作链将所述次铸钢件调整为竖向状态,并使得所述次铸钢件的第一安装端与所述主铸钢件的第二连接端对齐。
本发明树形钢管柱结构的施工方法的进一步改进在于,支设格构柱支撑胎架包括:
根据所述斜向钢柱设置的位置设定所述格构柱支撑胎架的支设位置;
于所述支设位置处的楼板上设置转换梁结构,所述转换梁结构包括多个设于支撑柱顶部的H型钢梁和铺设于所述H型钢梁上的箱型梁;
于所述箱型梁上支设所述格构柱支撑胎架的架体;
于所述架体的顶部设置沙漏装置,所述沙漏装置之上固定所述斜向支座。
本发明树形钢管柱结构的施工方法的进一步改进在于,设置支墩结构包括:
挖掘支墩基坑,于所述支墩基坑的底面设置埋件并浇筑垫层;
将钢板套设于所述地脚螺栓上,所述钢板位于所述地脚螺栓的下部,形成锚固结构;
吊装所述锚固结构至所述支墩基坑内,并将所述地脚螺栓的底部与所述埋件焊接固定;
于所述地脚螺栓的上部套设预埋钢板并调整好坐标之后,于所述支墩基坑内浇筑混凝土形成所述支墩结构。
本发明一种树形钢管柱结构,包括:
设于地面之下的支墩结构,所述支墩结构内锚固有露出地面的地脚螺栓;
套设于所述地脚螺栓上部的预埋钢板;
设于所述预埋钢板之上的预埋钢柱,所述预埋钢柱的底部设有地脚螺栓孔,所述地脚螺栓孔套设于所述地脚螺栓并固定;
设于所述预埋钢柱之上的竖向钢柱;以及
斜向钢柱,所述斜向钢柱的一端设于所述竖向钢柱之上,所述斜向钢柱的另一端与支撑面之间支设有格构柱支撑胎架,所述格构柱支撑胎架的顶部与所述斜向钢柱之间设有斜向支座。
本发明树形钢管柱结构的进一步改进在于,还包括设于所述斜向钢柱和所述竖向钢柱之间的主铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接,所述第二连接端的顶部连接所述斜向钢柱。
本发明树形钢管柱结构的进一步改进在于,还包括设于所述斜向钢柱和所述竖向钢柱之间的主铸钢件和次铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接,所述次铸钢件为Y型结构,底部形成有第一安装端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二安装端,所述第一安装端与所述主铸钢件的第二连接端固定连接,所述第二连接端的顶部连接所述斜向钢柱。
附图说明
图1为本发明树形钢管柱结构的第一实施例的结构示意图;
图2为本发明树形钢管柱结构的第二实施例的结构示意图;
图3为本发明树形钢管柱结构的第三实施例的结构示意图;
图4为本发明树形钢管柱结构中的主铸钢件的结构示意图;
图5为本发明树形钢管柱结构中的次铸钢件的俯视图;
图6为本发明树形钢管柱结构中的次铸钢件的侧视图;
图7为本发明树形钢管柱结构中的下支墩结构除去混凝土结构的剖视图;
图8为本发明预埋钢柱与除去混凝土结构的下支墩结构的连接结构示意图;
图9为本发明预埋钢柱与下支墩结构的连接结构示意图;
图10为本发明吊装斜向钢柱的结构示意图;
图11为本发明斜向钢柱与格构柱支撑胎架的连接结构示意图;以及
图12为本发明格构柱支撑胎架底部设置的转换梁结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供一种树形钢管柱结构及其施工方法,适用于施工大跨度、多级分叉的树形钢管柱结构。该树形钢管柱结构用于支撑钢桁架的穹顶结构,相较于现有采用直立柱结构支撑钢桁架穹顶结构,树形钢管柱结构具有较好的外观效果,且具有良好的稳固性,更能合理的利用建筑主体内部的空间。本发明中的大型钢柱分叉节点及分叉钢柱的安装,以稳固的格构柱支撑胎架为支撑,确保结构的稳固、焊接质量以及避免结构变形;格构柱支撑胎架的底部采用转换梁结构,将钢管柱的压力转移到柱和梁上,解决了临时支撑点处楼板的承载力差的问题,进一步提高结构整体的稳定性;在格构柱支撑胎架的顶部采用沙漏装置,可以确保同步等比卸载的简洁、可操作性、以及经济性;钢管柱各个结构钢柱采用多点吊装和倒链的吊装方法,解决了分叉钢柱快速准确定位的重大难题。下面结合附图对本发明树形钢管柱结构及其施工方法进行说明。
如图1和图7所示,本发明树形钢管柱结构包括支墩结构11、预埋钢板115、预埋钢柱21、竖向钢柱23、以及斜向钢柱25,支墩结构11设于地面之下,为顶部的钢柱提供支撑,该支墩结构11内锚固有露出地面的地脚螺栓1142,预埋钢板115套设于地脚螺栓1142的上部,预埋钢柱21吊装于预埋钢板115之上,并与预埋钢板115连接固定,在预埋钢柱21的底部设有地脚螺栓孔,地脚螺栓1142穿设该地脚螺栓孔,使得预埋钢柱21的底部位于预埋钢板115之上,通过螺母螺合地脚螺栓1142使得预埋钢柱21安装于预埋钢板115之上,后续再浇筑混凝土使得预埋钢柱21与支墩结构11、预埋钢板115锚固连接。竖向钢柱23吊装于预埋钢柱21之上,斜向钢柱25吊装于竖向钢柱23之上。结合图10所示,在斜向钢柱25的另一端与支撑面之间支设有格构柱支撑胎架12,该格构柱支撑胎架12的顶部与斜向钢柱25之间设有斜向支座122。
参阅图1,显示了本发明树形钢管柱结构的第一实施例的结构示意图。下面结合图1,对本发明树形钢管柱结构的第一实施例进行说明。
如图1所示,在本实施例中,树形钢管柱形成类A字型结构,包括有两个钢管柱结构,两个钢管柱结构的底部相邻设置,顶部相远离设置,且每一钢管柱结构均略呈倾斜状态。每一钢管柱结构包括有依次连接的预埋钢柱21、竖向钢柱23、以及斜向钢柱25,通过预埋钢柱21为钢管柱结构提供稳固的支撑,斜向钢柱25支撑于顶部的钢桁架穹顶,钢管柱整体为钢桁架穹顶提供了良好的支撑结构。
图2显示了本发明树形钢管柱结构的第二实施例结构,如图2所示,在本实施例中,树形钢管柱形成Y字型结构,包括依次连接的预埋钢柱21、竖向钢柱23、主铸钢件22、以及斜向钢柱25,在预埋钢柱21的底部设支撑的支墩结构11。本实施例的树形钢管柱结构与A字型结构中的一个钢管柱结构的区别在于:在斜向钢柱25和竖向钢柱23之间设置了主铸钢件22,在主铸钢件22的顶部连接了两根斜向钢柱25。结合图4所示,该主铸钢件22为一体浇筑形成的Y型结构,底部形成有第一连接端221,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端222,第一连接端221与竖向钢柱23的顶部固定连接,第二连接端222的顶部连接斜向钢柱25。主铸钢件22的第一连接端221和第二连接端222均为管状结构,该管状结构的大小与其连接的竖向钢柱23和斜向钢柱25的连接端口管径大小相同,较佳地,连接处采用焊接连接固定。
图3显示了本发明树形钢管柱结构的第三实施例结构,如图3所示,在本实施例中,树形钢管柱为具有两级分叉状态的树形结构,包括依次连接的预埋钢柱(图中未示出)、竖向钢柱23、主铸钢件22、次铸钢件24、以及斜向钢柱25,该树形结构与Y字型结构的区别在于:在主铸钢件22和斜向钢柱25之间设置了次铸钢件24,次铸钢件24形成了第二个分叉结构,在次铸钢件24上连接了两根斜向钢柱25。结合图6所示,次铸钢件24为一体浇筑形成的Y型结构,底部形成有第一安装端241,顶部形成有呈分叉状态的两个第二安装端242,次铸钢件24的第一安装端241与主铸钢件22的第二连接端222固定连接,次铸钢件24的第二安装端242的顶部连接斜向钢柱25。本实施例中,主铸钢件22的两个第二连接端222上分别连接了次铸钢件24,每一次铸钢件24的第二安装端242均连接了斜向钢柱25。
上述三种结构的树形钢管柱用于支撑钢桁架的穹顶,其中A字型结构设于建筑的外侧,用于支撑穹顶的外侧,树形结构设于建筑的中部,用于支撑穹顶的中部,Y字型结构设于建筑的内侧,用于支撑穹顶的内侧。若该穹顶为圆形,A字型结构设于圆形的外缘处,树形结构设于圆形的中部环形处,Y字型结构设于圆形靠近圆心的环形处。若该穹顶为环形结构,A字型结构设于环形的外边缘处,树形结构设于环形的中部处,Y字型结构设于环形的内边缘处。
如图7所示,下支墩结构11浇筑的混凝土结构,在混凝土结构内埋设有锚固结构114,具体的制作方法为,于地面上挖掘形成基坑111,基坑111的底部浇筑垫层112并于垫层112内设有埋件113,埋件113包括露在垫层112顶面的连接板和与连接板连接并锚固于垫层内的锚固钢筋,该基坑111为圆柱形状,埋件113围绕基坑111底部的圆周设置,通过埋件113连接锚固结构114,该锚固结构114包括围绕设置的地脚螺栓1142,在地脚螺栓1142的中部套设有钢板1141,该钢板1141起到定位作用。将锚固结构114吊装入基坑111内,将锚固结构114上的地脚螺栓1142与对应的埋件113对齐连接固定,地脚螺栓1142的底部设有锚固板,通过将锚固板与埋件113上的连接板焊接固定,将锚固结构114与埋件113连接固定。在基坑111内,锚固结构114的外侧设置砖胎膜116,用于加固下支墩结构11的结构强度。然后于地脚螺栓1142的上部套设预埋钢板115,并将预埋钢板115固定于地脚螺栓1142上,再于基坑111内浇筑混凝土形成支墩结构11,该混凝土浇筑的高度在预埋钢板115之上。
如图8和图9所示,形成支墩结构11后,在支墩结构11上吊装预埋钢柱21,吊装预埋钢柱21至预埋钢板115上,预埋钢柱21的底部设有地脚螺栓孔,将预埋钢柱21上露出的地脚螺栓1142穿设预埋钢柱21底部的地脚螺栓孔,在预埋钢柱21的底部和预埋钢板115之间垫设有垫块,在地脚螺栓1142上套设有调节螺母31,该调节螺母31设于预埋钢柱21底部之下,通过垫块和调节螺母31调整预埋钢柱21的垂直度,再利用地脚螺栓孔和地脚螺栓1142之间调整余量,将预埋钢柱21与基础中心线的误差控制在规范要求的范围内,将地脚螺栓1142顶部螺合的螺母拧紧。然后将垫块与预埋钢板115焊接固定,连接稳固后在浇筑混凝土进行预埋。
如图10和图11所示,在吊装斜向钢柱25之前,先与斜向钢柱25的另一端需要支撑的位置设置格构柱支撑胎架12,该格构柱支撑胎架12支设于楼板41之上,较佳地,将格构柱支撑胎架12设于支撑柱42的顶部,可保证将楼板41的受力转移到支撑柱42上,解决楼板41承载力差的问题。格构柱支撑胎架12包括架体121和设于架体121顶部的斜向支座122,在斜向支座122和架体121顶部之间还设有沙漏装置123,架体121固定于支撑面上,该支撑面为楼板41,斜向支座122的顶面为适配于斜向钢柱25底部斜度的斜面,该斜向支座122的顶面适配于斜向钢柱25的底面。沙漏装置123包括上下套设连接的上安装柱和下安装柱,上安装柱插设于下安装柱内,在上安装柱和下安装柱之间填充有细沙,该细沙支撑上安装柱使得上安装柱未插入至下安装柱的底面,其中上安装柱的顶面与斜向支座122连接固定,下安装柱的底面与架体121的顶面连接固定,在下安装柱外壁下方开设有通孔,通孔处设有封盖,在安装树形钢管柱时,格构柱支撑胎架12用于支撑斜向钢柱25,当树形钢管柱整体安装完成,且顶部需支撑的穹顶也安装完成后,结构整体具有较好的稳定性时,将格构柱支撑胎架12进行等比同步卸载,卸载时将沙漏装置123的下安装柱底部的通孔打开,让细沙流出,进而使得上安装柱向下安装柱内移动,实现了斜向支座122的整体均匀下降,与斜向钢柱25的底面分离,而后将格构柱支撑胎架12整体拆除即可。
如图12所示,在支设格构柱支撑胎架12时,为解决楼板41承载力差的问题,在格构柱支撑胎架12的底部设置转换梁结构124,该转换梁结构124包括设于支撑柱42顶部的H型钢梁1241和设于H型钢梁1241上的箱型梁1242,H型钢梁1241两侧的凹槽内设有加劲肋1243,该H型钢梁1241沿支撑柱42之间设置的梁结构方向铺设。将格构柱支撑胎架12的架体121设于箱型梁1242的上面,通过H型钢梁1241将格构柱支撑胎架12的受力转移至支撑柱42和梁结构上,解决楼板41的承载力差的问题。
下面对本发明树形钢管柱的施工方法进行说明。
本发明树形钢管柱结构的施工方法包括:
如图1至图3所示,对钢管柱结构进行深化设计,利用SAP2000和Tekla软件对钢管柱构件进行受力分析和施工模拟,根据钢柱变截面、变壁厚度的外形及受力特点,综合考虑钢管柱构件的重量、长度对加工、运输和安装的影响,对树形钢管柱进行分段,送加工厂制作,钢管柱构件分段后包括预埋钢柱21、竖向钢柱23、斜向钢柱25、主铸钢件22、以及次铸钢件24。如图10所示,再根据每根钢管柱的受力情况和构件长度,确定格构柱支撑胎架12的受力支撑点及规格型号,核算是否需要转换梁结构或者反顶,确保施工安全。
进行钢管柱构件加工,树形钢管柱结构采用了倾斜椎管钢柱结构形式,交叉节点采用铸钢件连接,如图4至图6所示,显示了主铸钢件22和次铸钢件24的结构。预埋钢柱21、竖向钢柱23、以及斜向钢柱25为椎管柱结构,主铸钢件22和次铸钢件24为Y型结构,具有分叉节点。
其中:椎管柱结构加工方法为:加工工艺方案制定,放样划线,胎架设置下料、切割,压头,筒体卷制,预拼装,纵缝焊接,筒体分段对接胎架,筒体分段拼接,环缝焊接,矫正、打磨,上下端面加工,测量验收。上述加工过程中应注意的要点有:放样步骤中,采用计算机三维放样技术,对钢柱筒体零件进行准确放样,绘制零件详图,作为绘制下料图及数控编程的依据,其零件下料前需进行展开放样。筒体卷制步骤中,钢板在压制过程中钢板的延伸率发生变化,会直接导致加工后筒体的直径偏大,以钢管为例,压制后,其圆周长将会增加约10-15mm,所以加工前应将钢管直径缩小3-5mm展开进行展开下料,对接焊缝处需加放2mm焊接收缩余量。压头步骤中,根据锥管的曲面线形制作压模并安装,采用800t油压机进行钢板两端部压头,钢板端部的压制次数至少压三次,先在钢板端部150mm范围内压一次,然后在300mm范围内重压二次,以减小钢板的弹性,防止头部失圆,压制后用样板检验,切割两端余量后并开坡口。筒体卷制采用EZW11100×3200数控卷板机及800t油压机加工成型。
主铸钢件22和次铸钢件24的加工方法包括:制模,造型,冶炼,浇筑,落砂,清理,去除浇冒口,热处理,粗整,UT检测,机加工,精整,喷砂,喷涂,终检。主铸钢件22和次铸钢件24采用一次浇筑成型。上述加工过程中应注意的要点有:模型制作时,用干燥的红松制作,采用活块和泥芯组合结构,难以起模的部位采用取活块或采用泡沫模具的方法。铸造加工过程中,在模的表面填上面砂,厚度应≥100mm,每次填砂手工应≤100mm/次,风动捣固器填砂应≤200~250mm/次。修型对开箱起模后砂型损坏的地方,先涂上一层水玻璃,然后用面砂进行修补烘干,补后的型砂要牢固,尺寸准确,表面平整、光滑。涂料使用前充分搅拌,滚刷要均匀,表干修磨后再上一次,并烘干,第一次涂料要浓,第二次涂料要稀。熔炼工艺:采用碱性电弧炉氧化-还原法炼钢工艺进行铸造成型。热处理:铸件应调质处理,保证淬火温度控制在900~980℃之间,回火温度610~660℃之间。
提供上述制作的钢管柱构件,有预埋钢柱21、竖向钢柱23、斜向钢柱25、主铸钢件22、以及次铸钢件24。
如图7所示,于钢管柱安装位置设置支墩结构11,于支墩结构11埋设地脚螺栓1142并将所述地脚螺栓1142伸出支墩结构11,于地脚螺栓1142的上部套设预埋钢板115。设置支墩结构11包括:
挖掘支墩基坑111,于支墩基坑111的底面设置埋件113并浇筑垫层112,使得埋件113锚固于垫层112内且于垫层112的顶面露出连接板;
将钢板1141套设于地脚螺栓1142上,钢板1141位于地脚螺栓1142的下部,形成锚固结构114,地脚螺栓1142围绕设置;
吊装锚固结构114至支墩基坑111内,并将地脚螺栓1142的底部与埋件113的连接板焊接固定;
于地脚螺栓11142的上部套设预埋钢板115并调整好坐标之后,于1支墩基坑111内浇筑混凝土形成支墩结构11。
支墩结构11的施工顺序为:基坑111开挖,埋件113和垫层112的设置,地脚螺栓1142定位,地脚螺栓1142和钢板1141形成的锚固结构114吊装,基坑111内施工砖胎膜116,浇筑支墩的混凝土。施工过程中需注意的有:测量放线,首先根据原始轴线控制点及标高控制点对现场进行轴线和标高控制点的加密,然后根据控制线测放出的轴线再测放出每一个埋件的中心十字线和至少两个标高控制点。预埋钢板和地脚螺栓的埋设,根据所测放出的轴线,将预埋钢板和地脚螺栓整体就位,找准水平钢板的纵横向中心线,使其与测量定位的基准线吻合,然后用水准仪测出水平钢板顶标高,标高利用垫铁进行调整。在水平钢板上弹出竖向卷钢板的位置线,经校正后将水平钢板与竖向卷钢板焊接牢固,以竖向卷钢板作为吊装第一节钢管柱的定位措施。混凝土浇筑,在混凝土浇筑前,必须对已完成施工的预埋地脚螺栓的轴线,标高及地脚螺栓的伸出长度进行认真的核查,验收。对弯曲变形的地脚地脚螺栓,要进行校正;螺纹要清理干净,对已损伤的螺牙要进行修复,并应将所有埋设好的地脚螺栓予以保护。垫块标高的布设,应在靠近地脚地脚螺栓的柱底板加劲肋下面,砼浇灌前,垫块间以焊接固定。混凝土分层浇筑,减少混凝土流动使地脚螺栓产生偏移,同事派专人测量并及时调整。为防止安装好的地脚螺栓跑位,混凝土振捣时严禁直接将振捣器卡在钢筋上振捣。
如图8和图9所示,接着,吊装预埋钢柱21至预埋钢板115上,该预埋钢柱21的底部设有地脚螺栓孔,将预埋钢柱21通过底部的地脚螺栓孔套设于地脚螺栓1142上,使得预埋钢柱21的底部置于预埋钢板115之上,于预埋钢柱21的底部和预埋钢板115之间垫设垫块,通过地脚螺栓孔和垫块调整预埋钢柱21的垂直度,调整好后,通过调节螺母31和地脚螺栓1142顶部套设的紧固螺母进行连接固定。
预埋钢柱21吊装前,在每一个地脚螺栓1142上拧进一个调节螺母31,并根据预埋钢柱21的重量对称设置4至8组调整垫块,用于调节预埋钢柱21的安装标高。垫块包括平垫铁和斜垫铁,预埋钢柱21吊装就位后,对准预埋钢柱21的中心线与基础中心线,确定预埋钢柱21的平面位置。利用地脚螺栓孔与地脚螺栓1142之间的调整余量,将预埋钢柱21与基础中心线的误差控制在规范要求的范围内,将地脚螺栓1142的螺母微微拧紧。通过预埋钢柱21底板下的调节螺母31和垫块的高低调整垂直度,要求预埋钢柱21在自由状态下,两个正交方向的垂直度偏差校正到零,然后边测量边拧紧地脚螺栓。待预埋钢柱21的平面位置、标高和垂直度调整完毕,拧紧预埋钢柱底板上下的地脚螺栓螺母和调节螺目31,预埋钢柱底部垫块应塞实、点焊固定。
吊装竖向钢柱23至预埋钢柱21上,调整竖向钢柱的标高、扭转以及垂直度后,将竖向钢柱23与预埋钢柱21连接固定。
吊装竖向钢柱23,采用竖向钢柱上端连接板上的吊装孔作为吊耳进行吊装。起吊时竖向钢柱的根部要垫实,保证在根部不离地的情况下,通过吊钩的起升与变幅及吊臂的回转,逐步将竖向钢柱扶直,待竖向钢柱停止晃动后再继续提升。为了使吊装平稳,应在竖向钢柱上端拴两根绳牵引,单根绳长取柱长的1.2倍。竖向钢柱的固定:竖向钢柱吊装就位后,通过临时设计的耳板和连接板,用大六角高强螺栓临时固定。按先调整标高、再调整扭转、最后调整垂直度的顺序,利用塔吊、钢楔、垫板、撬棍及千斤顶等工具进行校正。在竖向钢柱23的下端的连接板和预埋钢柱21上端的连接板之间支设千斤顶,用于将竖向钢柱23顶起调整竖向钢柱23的安装位置,调整好后,将在竖向钢柱23的下端的连接板和预埋钢柱21上端的连接板连接固定。
安装好竖向钢柱23后,浇筑混凝土将预埋钢柱21锚固。在竖向钢柱23上吊装斜向钢柱25,这样就形成了A字型结构的树形钢管柱结构,如图10所示,吊装斜向钢柱25之前,先于支撑面上支设格构柱支撑胎架12,根据设置的受力支撑点设置格构柱支撑胎架12,结合图11所示,该格构柱支撑胎架12包括设于支撑面上的架体121和设于架体121顶部的斜向支座122,在架体121的顶部和斜向支座122之间还设有沙漏装置123,该沙漏装置123为了卸载格构柱支撑胎架12设置。
格构柱支撑胎架12的架体121固定于支撑面上,该支撑面为楼板41,斜向支座122的顶面为适配于斜向钢柱25底部斜度的斜面,该斜向支座122的顶面适配于斜向钢柱25的底面。沙漏装置123的具体结构为,包括上下套设连接的上安装柱和下安装柱,上安装柱插设于下安装柱内,在上安装柱和下安装柱之间填充有细沙,该细沙支撑上安装柱使得上安装柱未插入至下安装柱的底面,其中上安装柱的顶面与斜向支座122连接固定,下安装柱的底面与架体121的顶面连接固定,在下安装柱外壁下方开设有通孔,通孔处设有封盖,在安装树形钢管柱时,格构柱支撑胎架12用于支撑斜向钢柱25,当树形钢管柱整体安装完成,且顶部需支撑的穹顶也安装完成后,结构整体具有较好的稳定性时,将格构柱支撑胎架12进行等比同步卸载,卸载时将沙漏装置123的下安装柱底部的通孔打开,让细沙流出,进而使得上安装柱向下安装柱内移动,实现了斜向支座122的整体均匀下降,与斜向钢柱25的底面分离,而后将格构柱支撑胎架12整体拆除即可。
如图12所示,在支设格构柱支撑胎架12时,为解决楼板41承载力差的问题,在格构柱支撑胎架12的底部设置转换梁结构124,该转换梁结构124包括设于支撑柱42顶部的H型钢梁1241和设于H型钢梁1241上的箱型梁1242,H型钢梁1241两侧的凹槽内设有加劲肋1243,该H型钢梁1241沿支撑柱42之间设置的梁结构方向铺设。将格构柱支撑胎架12的架体121设于箱型梁1242的上面,通过H型钢梁1241将格构柱支撑胎架12的受力转移至支撑柱42和梁结构上,解决楼板41的承载力差的问题。
如图10至图12所示,支设格构柱支撑胎架12包括:
根据斜向钢柱25设置的位置设定格构柱支撑胎架12的支设位置;
于支设位置处的楼板41上设置转换梁结构124,转换梁结构124包括多个设于支撑柱42顶部的H型钢梁1241和铺设于H型钢梁1241上的箱型梁1242;
于箱型梁1242上支设格构柱支撑胎架12的架体121;
于架体121的顶部设置沙漏装置123,沙漏装置123之上固定斜向支座122。
格构柱支撑胎架12应根据计算机分析的树形钢管柱结构荷载,选择符合受力要求的格构柱和无缝管进行支撑,采用格构柱和无缝管拼接形成架体。格构柱式临时支点在楼板上的,采用型钢转换梁结构的方式将受力转移到柱梁上。在斜向钢柱安装完成后,整个支撑体系达到一定的稳固程度,可将格构柱支撑胎架12拆除,卸载工艺主要是沙漏卸载法,采用圆筒的沙漏装置,斜向钢柱支撑点采用等比同步卸载,卸载一共分为三次。实际卸载行程为理论值的120%,如该点沉降50mm,则实际卸载为60mm,每次卸载20mm,如果该点沉降30mm,则实际卸载为36mm,每次卸载12mm。事先在沙漏上标注好刻度。每次卸载完成后续观测6小时以上方可进行下一道卸载工序。
格构柱支撑胎架12支设完成后,吊装斜向钢柱25,将斜向钢柱25的底部连接于竖向钢柱23的顶部,将斜向钢柱25的上部搭设于斜向支座122上。如图10所示,斜向钢柱25吊装方式采用三点吊装法,钢柱重心下端两侧翼设置两个对称吊点,上端设置一吊点,同时下端两吊点钢丝绳上设置倒链,以便调节斜向钢柱倾斜角度和自身的旋转角度。斜向钢柱25与竖向钢柱23之间的连接采用满焊连接固定。采用上述方式施工两根树形钢管柱结构,如图1所示,每根树形钢管柱结构包括依次连接的预埋钢柱21、竖向钢柱23、以及斜向钢柱25,且两根树形钢管柱结构的底部相靠近,顶部相远离设置,就形成了A字型结构,该A字型结构的树形钢管柱结构设于支撑体系的外围,也就是支设于穹顶结构的外侧。
如图2所示,本发明的树形钢管柱结构还包括Y字型结构,形成Y字型结构的施工方法包括:
于竖向钢柱23之上吊装主铸钢件22,主铸钢件22为Y型结构,底部形成有第一连接端221,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端222,将第一连接端221与竖向钢柱23的顶部固定连接;
于两个第二连接端222上分别吊装斜向钢柱25,将斜向钢柱25的底部与对应的第二连接端222连接固定,斜向钢柱25的上部搭设于对应的格构柱支撑胎架12上。
如图4所示,吊装主铸钢件22时还包括:
将钢丝绳穿设固定于主铸钢件22上的两个吊耳223,通过钢丝绳将主铸钢件22吊至竖向钢柱23之上,吊耳223设于两个第二连接端222相对的内侧上,确保两个吊耳223位于主铸钢件22的轴线上且处于同一个平面内;
于钢丝绳上设置倒链,将倒链的操作端延伸至操作面;
通过操作倒链的操作端调整主铸钢件22的安装位置,使得主铸钢件的第一连接端221与竖向钢柱23的顶部对齐。
形成的Y字型结构设于支撑体系的内部,也就是支设于穹顶结构的内侧。
如图3所示,本发明的树形钢管柱结构还包括树形结构,形成树形结构的施工方法包括:
于主铸钢件22的两个第二连接端222上分别吊装次铸钢件24,次铸钢件24为Y型结构,底部形成有第一安装端241,顶部形成有呈分叉状态的两个第二安装端242,将第一安装端241与第二连接端222固定连接;吊装次铸钢件24之前,在次铸钢件24的安装位置处支撑格构柱胎架,吊装次铸钢件24时,通过支撑格构柱胎架支撑次铸钢件24;
于两个第二安装端242上分别吊装斜向钢柱25,将斜向钢柱25的底部与对应的第二安装端242连接固定,斜向钢柱25的上部搭设于对应的格构柱支撑胎架12上。
如图5和图6所示,吊装次铸钢件24时还包括:
将钢丝绳穿设固定于次铸钢件24的吊装件243,吊装件243设于第一安装端241和两个第二安装端242处;
于第二安装端242处的钢丝绳上设置操作链,将操作链延伸至操作面;
通过钢丝绳采用三点吊装将次铸钢件24水平吊至主铸钢件22的第二连接端222处;
通过操作操作链将次铸钢件24调整为竖向状态,并使得次铸钢件24的第一安装端241与主铸钢件22的第二连接端222对齐。
形成的树形结构设于支撑体系的中部,也就是支设于穹顶结构的中部。
本发明树形钢管柱结构及其施工方法的有益效果为:
提供了一种树形钢管柱结构的施工方法,使得钢管柱结构具有较好的美观效果,且支撑结构稳固,合理的利用建筑主体内部的空间,相对于现有的直立柱结构,斜向钢柱能够减小对建筑主体内部布局的影响,占据的空间也较小,且其支撑结构更加稳定。本发明的树形钢管柱结构的施工方法,具有施工简便,钢管柱之间的安装稳固安全。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明,本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种树形钢管柱结构的施工方法,其特征在于,包括:
提供钢管柱构件,包括预埋钢柱、竖向钢柱、以及斜向钢柱;
于钢管柱安装位置设置支墩结构,于所述支墩结构内埋设地脚螺栓并使得所述地脚螺栓探出所述支墩结构,于所述地脚螺栓的上部套设预埋钢板;
吊装所述预埋钢柱至所述预埋钢板上,将所述预埋钢柱底部的地脚螺栓孔套设于所述地脚螺栓上,于所述预埋钢板和所述预埋钢柱底部之间垫设垫块,通过所述地脚螺栓孔和所述垫块调整所述预埋钢柱的垂直度;
吊装所述竖向钢柱至所述预埋钢柱上,调整所述竖向钢柱的标高、扭转以及垂直度并将所述竖向钢柱与所述预埋钢柱连接固定;
支设格构柱支撑胎架,于所述格构柱支撑胎架的顶部设置斜向支座;
吊装斜向钢柱至所述竖向钢柱上并将所述斜向钢柱搭设于所述斜向支座上。
2.如权利要求1所述的树形钢管柱结构的施工方法,其特征在于,吊装斜向钢柱至所述竖向钢柱上,包括:
于所述竖向钢柱之上吊装主铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,将所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接;
于两个所述第二连接端上分别吊装斜向钢柱,将所述斜向钢柱的底部与对应的所述第二连接端连接固定,所述斜向钢柱的上部搭设于对应的所述格构柱支撑胎架上。
3.如权利要求2所述的树形钢管柱结构的施工方法,其特征在于,吊装主铸钢件包括:
将钢丝绳穿设固定于所述主铸钢件上的两个吊耳,两个所述吊耳设于所述主铸钢件的两个第二连接端相对的内侧上,且两个所述吊耳位于所述主铸钢件的轴线上并处于同一平面内,通过所述钢丝绳将所述主铸钢件吊至所述竖向钢柱之上;
于所述钢丝绳上设置倒链,将所述倒链的操作端延伸至操作面;
通过操作所述倒链的操作端调整所述主铸钢件的安装位置,使得所述主铸钢件的第一连接端与所述竖向钢柱的顶部对齐。
4.如权利要求1所述的树形钢管柱结构的施工方法,其特征在于,吊装斜向钢柱至所述竖向钢柱上,包括:
于所述竖向钢柱之上吊装主铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,将所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接;
于所述第二连接端处吊装次铸钢件,所述次铸钢件为Y型结构,底部形成有第一安装端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二安装端,将所述第一安装端与所述第二连接端固定连接;
于两个所述第二安装端上分别吊装斜向钢柱,将所述斜向钢柱的底部与对应的所述第二安装端连接固定,所述斜向钢柱的上部搭设于对应的所述格构柱支撑胎架上。
5.如权利要求4所述的树形钢管柱结构的施工方法,其特征在于,吊装次铸钢件包括:
将钢丝绳穿设固定于所述次铸钢件上的吊装件,所述吊装件设于所述第一安装端和两个所述第二安装端处;
于所述第二安装端处的钢丝绳上设置操作链,将所述操作链延伸至操作面;
通过所述钢丝绳采用三点吊装将所述次铸钢件水平吊至所述主铸钢件的第二连接端处;
通过操作所述操作链将所述次铸钢件调整为竖向状态,并使得所述次铸钢件的第一安装端与所述主铸钢件的第二连接端对齐。
6.如权利要求1所述的树形钢管柱结构的施工方法,其特征在于,支设格构柱支撑胎架包括:
根据所述斜向钢柱设置的位置设定所述格构柱支撑胎架的支设位置;
于所述支设位置处的楼板上设置转换梁结构,所述转换梁结构包括多个设于支撑柱顶部的H型钢梁和铺设于所述H型钢梁上的箱型梁;
于所述箱型梁上支设所述格构柱支撑胎架的架体;
于所述架体的顶部设置沙漏装置,所述沙漏装置之上固定所述斜向支座。
7.如权利要求1所述的树形钢管柱结构的施工方法,其特征在于,设置支墩结构包括:
挖掘支墩基坑,于所述支墩基坑的底面设置埋件并浇筑垫层;
将钢板套设于所述地脚螺栓上,所述钢板位于所述地脚螺栓的下部,形成锚固结构;
吊装所述锚固结构至所述支墩基坑内,并将所述地脚螺栓的底部与所述埋件焊接固定;
于所述地脚螺栓的上部套设预埋钢板并调整好坐标之后,于所述支墩基坑内浇筑混凝土形成所述支墩结构。
8.一种树形钢管柱结构,其特征在于,包括:
设于地面之下的支墩结构,所述支墩结构内锚固有露出地面的地脚螺栓;
套设于所述地脚螺栓上部的预埋钢板;
设于所述预埋钢板之上的预埋钢柱,所述预埋钢柱的底部设有地脚螺栓孔,所述地脚螺栓孔套设于所述地脚螺栓并固定;
设于所述预埋钢柱之上的竖向钢柱;以及
斜向钢柱,所述斜向钢柱的一端设于所述竖向钢柱之上,所述斜向钢柱的另一端与支撑面之间支设有格构柱支撑胎架,所述格构柱支撑胎架的顶部与所述斜向钢柱之间设有斜向支座。
9.如权利要求8所述的树形钢管柱结构,其特征在于,还包括设于所述斜向钢柱和所述竖向钢柱之间的主铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接,所述第二连接端的顶部连接所述斜向钢柱。
10.如权利要求8所述的树形钢管柱结构,其特征在于,还包括设于所述斜向钢柱和所述竖向钢柱之间的主铸钢件和次铸钢件,所述主铸钢件为Y型结构,底部形成有第一连接端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二连接端,所述第一连接端与所述竖向钢柱的顶部固定连接,所述次铸钢件为Y型结构,底部形成有第一安装端,顶部形成有呈分叉状态的两个第二安装端,所述第一安装端与所述主铸钢件的第二连接端固定连接,所述第二连接端的顶部连接所述斜向钢柱。
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