CN104818849A - 一种空间曲形肋梁钢结构施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，施工的空间曲形肋梁钢结构包括多榀由前至后布设在水平基础上的曲形肋梁，曲形肋梁的横截面形状为日字形且其外侧梁体和内侧梁体均由M个钢梁节段拼接而成，多榀曲形肋梁通过层间环梁连接为一体；钢梁节段包括上翼缘板、下翼缘板、两个腹板和一个纵向加劲板，各钢梁节段上均设置有一个连接座；空间曲形肋梁钢结构的施工过程，包括步骤：一、曲形肋梁工厂加工，对曲形肋梁的各钢梁节段进行加工；二、曲形肋梁运送；三、曲形肋梁现场拼装；四、曲形肋梁及层间环梁现场安装。本发明方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好，能简便完成空间曲形肋梁钢结构的施工过程，施工过程安全且施工工期短。

Description

一种空间曲形肋梁钢结构施工方法

技术领域

本发明属于钢结构建筑施工技术领域，尤其是涉及一种空间曲形肋梁钢结构施工方法。

背景技术

随着大跨、空间扭转等异型建筑物的大量出现，钢结构因其轻质高强、工厂化生产、90％以上可再次利用、加工性好等特点，成为取代传统钢筋混凝土结构，实现先锋建筑设计的不二选择。现代钢结构体系越来越复杂多样，规模也越来越大，由多种结构体系组合形成的复杂钢结构已广泛应用于现代建筑之中。

如图2所示的空间曲形肋梁钢结构，整体外观呈现放射式中心内陷的旋抛穹屋顶，整个屋顶由68榀钢结构的曲形肋梁1组成，建筑造型新颖，结构形式复杂，且施工难度大。该旋抛穹屋顶为球冠造型，由68榀从同一中心点放射而出且自地下室顶板而上的曲形肋梁1以及层间环梁2和拉梁3组成，其中曲形肋梁1、层间环梁2和拉梁3均为钢梁，且曲形肋梁1的横截面形状为日字形；68榀曲形肋梁1沿圆弧线由前至后布设；各曲形肋梁1均由外侧梁体1-1和位于外侧梁体1-1内侧的内侧梁体1-2拼接而成，外侧梁体1-1与内侧梁体1-2之间通过3道由上至下布设的拉梁3紧固连接为一体；68榀曲形肋梁1的外侧梁体1-1之间和68榀曲形肋梁1的内侧梁体1-2之间均通过3道由上至下布设的层间环梁2连接为一体；每榀曲形肋梁1的外侧梁体1-1和内侧梁体1-2上均设置有3个用于连接拉梁3和层间环梁2的连接座4，3个连接座4由上至下布设。

实际对上述空间曲形肋梁钢结构进行施工时，结构复杂，施工难度大，可借鉴的工程资料少，并且由于曲形肋梁1为曲线形且其横截面形状为日字形，因而曲形肋梁1的加工难度大、加工效率低、加工质量不易保证且安装不便。综上，需设计一种方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好的空间曲形肋梁钢结构施工方法，能简便完成空间曲形肋梁钢结构的施工过程，施工过程安全，并能保证施工工期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好，能简便完成空间曲形肋梁钢结构的施工过程，施工过程安全，并能保证施工工期。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：施工的空间曲形肋梁钢结构包括多榀由前至后布设在水平基础上的曲形肋梁，多榀所述曲形肋梁的结构均相同，所述曲形肋梁为曲线形钢梁且其横截面形状为日字形；每榀所述曲形肋梁均由外侧梁体和位于外侧梁体内侧的内侧梁体拼接而成，所述外侧梁体与内侧梁体之间通过M道由上至下布设的拉梁紧固连接为一体，所述拉梁为直线形钢梁；所述外侧梁体和内侧梁体的底部均支撑在所述水平基础上且二者的顶端紧固连接为一体；多榀所述曲形肋梁通过M道由上至下布设的层间环梁连接为一体，每道所述层间环梁均由外侧连接梁和内侧连接梁连接而成，所述外侧连接梁的两端分别与所述内侧连接梁的两端紧固连接；每道所述层间环梁的外侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁的外侧梁体紧固连接，多榀所述曲形肋梁的外侧梁体通过多道所述层间环梁的外侧连接梁连接为一体；每道所述层间环梁的内侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁的内侧梁体紧固连接，多榀所述曲形肋梁的内侧梁体通过多道所述层间环梁的内侧连接梁连接为一体；所述层间环梁为曲线形钢梁，每道所述层间环梁均与多个所述曲形肋梁紧固连接为一体；每榀所述曲形肋梁的外侧梁体和内侧梁体上均设置有M个用于连接拉梁和层间环梁的连接座，M个所述连接座由上至下布设；其中，M为正整数且M≥2；

所述外侧梁体和内侧梁体均由M个钢梁节段从上至下拼接而成，M个所述钢梁节段的结构均相同；每个所述钢梁节段均包括上翼缘板、位于上翼缘板下方的下翼缘板、两个分别连接于上翼缘板与下翼缘板左右两侧之间的腹板和一个位于上翼缘板与下翼缘板之间的纵向加劲板，所述纵向加劲板的左右两侧分别固定在两个所述腹板中部；两个所述腹板均为平直钢板，所述上翼缘板、下翼缘板和纵向加劲板均为弯曲而成的弧形钢板；

每个所述钢梁节段上均设置有一个连接座，所述连接座布设在下翼缘板上；所述钢梁节段上连接座的布设位置处设置有横向加劲板，所述横向加劲板为横隔板，所述横隔板为平直钢板且其沿纵向加劲板的宽度方向布设；所述横隔板的左右两侧分别固定在两个所述腹板上且其内外两侧分别固定在下翼缘板和上翼缘板上；

对所述空间曲形肋梁钢结构进行施工时，包括以下步骤：

步骤一、曲形肋梁工厂加工：在加工厂对多榀所述曲形肋梁分别进行加工，且多榀所述曲形肋梁的加工方法均相同；

对任一榀所述曲形肋梁进行加工时，均对拼接组成该曲形肋梁的2M个所述钢梁节段分别进行加工，2M个所述钢梁节段的加工方法均相同；对任一个所述钢梁节段进行加工时，过程如下：

步骤101、钢板切割及弯曲加工：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构和尺寸，采用切割设备切割出当前所加工钢梁节段的两个所述腹板和横隔板；同时，采用切割设备切割出三块分别用于加工当前所加工钢梁节段的上翼缘板、下翼缘板、纵向加劲板的待弯曲钢板，再对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲，获得当前所加工钢梁节段的上翼缘板、下翼缘板、纵向加劲板；

步骤102、测量划线：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的上翼缘板和下翼缘板在两个所述腹板上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板的内侧壁上分别划出上翼缘板和下翼缘板的组装定位线；

所述上翼缘板的组装定位线为其在腹板上的底部轮廓线L1，所述下翼缘板的组装定位线为其在腹板上的顶部轮廓线L2；

步骤103、腹板与纵向加劲板组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的纵向加劲板，焊接固定在两个所述腹板之间；

步骤104、横隔板组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的横隔板，焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板之间；

步骤105、翼缘板定位机构布设：根据步骤102中划出的上翼缘板的组装定位线，在两个所述腹板的内侧壁上分别布设多个上翼缘板定位件；同时，根据步骤102中划出的下翼缘板的组装定位线，在两个所述腹板的内侧壁上分别布设多个下翼缘板定位件；

多个所述上翼缘板定位件均位于上翼缘板的组装定位线下方，多个所述上翼缘板定位件沿上翼缘板的组装定位线由前至后布设且其组成对上翼缘板进行定位的上翼缘板定位机构；多个所述下翼缘板定位件均位于下翼缘板的组装定位线上方，多个所述下翼缘板定位件沿下翼缘板的组装定位线由前至后布设且其组成对下翼缘板进行定位的下翼缘板定位机构；

步骤106、翼缘板组装：先利用步骤105中布设好的所述上翼缘板定位机构和下翼缘板定位机构，分别对上翼缘板和下翼缘板进行定位；再将定位后的上翼缘板和下翼缘板分别与两个所述腹板焊接定位为一体；

步骤107、连接座组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段上连接座的布设位置，在步骤106中焊接好的下翼缘板上安装一个连接座，完成当前所加工钢梁节段的加工过程，获得加工成型的钢梁节段；

步骤108、多次重复步骤101至步骤107，直至完成多榀所述曲形肋梁的所有钢梁节段的加工过程；

步骤二、曲形肋梁运送：将步骤一中加工完成的多榀所述曲形肋梁的所有钢梁节段，均运送至所述空间曲形肋梁钢结构的施工场地；

步骤三、曲形肋梁现场拼装：对多榀所述曲形肋梁分别进行拼装，且多榀所述曲形肋梁的拼装方法均相同，对任一榀所述曲形肋梁进行拼装时，过程如下：

步骤301、钢梁节段拼装位置确定：根据预先设计的当前所拼装曲形肋梁的结构，从步骤二中运送到位的钢梁节段中找出拼装组成该曲形肋梁的2M个所述钢梁节段，并对所找出的各钢梁节段的拼装位置进行确定；

步骤302、钢梁节段拼接：根据步骤301中所确定的各钢梁节段的拼装位置，对当前所拼装曲形肋梁中相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接，直至将该曲形肋梁的2M个所述钢梁节段紧固连接为一体，获得拼装完成的曲形肋梁；

步骤303、多次重复步骤301至步骤302，直至完成所述空间曲形肋梁钢结构中所有曲形肋梁的拼装过程；

步骤四、曲形肋梁及层间环梁现场安装：根据预先设计的所述空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁的布设位置，采用吊装设备对步骤二中拼装完成的多榀所述曲形肋梁分别进行吊装，并将吊装到位的各曲形肋梁分别固定安装在所述水平基础上；并且，对多榀所述曲形肋梁进行安装过程中，同步对M道所述层间环梁进行安装；待多榀所述曲形肋梁和M道所述层间环梁均安装完成后，获得施工成型的所述空间曲形肋梁钢结构；

对任一榀所述曲形肋梁进行安装时，先将该曲形肋梁的外侧梁体和内侧梁体底端分别固定安装在所述水平基础上，再对该曲形肋梁上的M道所述拉梁分别进行安装。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：步骤101中对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲时，采用水平下调式三辊卷板机进行弯曲；步骤102中进行测量划线时，采用钢尺进行测量，并采用钢针进行划线。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：步骤102中进行测量划线时，还需根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的纵向加劲板和横隔板在两个所述腹板上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板的内侧壁上分别划出纵向加劲板和横隔板的组装定位线；

所述纵向加劲板的组装定位线为其在腹板上的底部轮廓线L3和顶部轮廓线L4，所述横隔板的组装定位线均为其在腹板上的底部轮廓线L5和顶部轮廓线L6；

步骤103中进行腹板与纵向加劲板组装时，根据两个所述腹板上划出的纵向加劲板的组装定位线，将纵向加劲板焊接固定在两个所述腹板之间；

步骤104中进行横隔板组装时，根据两个所述腹板上划出的横隔板的组装定位线，将横隔板焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板之间。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：所述层间环梁的外侧连接梁和内侧连接梁均通过多榀所述曲形肋梁分为多个环梁节段；所述连接座的内侧设置有一个用于支撑拉梁的第一牛腿，且连接座的左右两侧分别设置有一个用于连接所述环梁节段的第二牛腿；

步骤107中连接座组装完成后，还需在连接座的内侧设置第一牛腿，并在连接座的左右两侧分别设置有一个第二牛腿。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：所述钢梁节段上连接座的布设位置处设置有上下两个横隔板，每个所述横隔板均通过纵向加劲板分隔为内隔板和外隔板，所述内隔板位于纵向加劲板与下翼缘板之间，所述外隔板位于纵向加劲板与上翼缘板之间；

所述拉梁、连接座和横隔板均呈水平布设；所述连接座包括内端焊接固定在下翼缘板上的矩形钢管和对所述矩形钢管的外端口进行封堵的竖向外挡板，所述矩形钢管呈水平布设，所述矩形钢管的宽度与其所处下翼缘板的宽度相同；

所述矩形钢管包括水平顶板、位于水平顶板正下方的水平底板和两个分别连接于所述水平顶板和所述水平底板左右两侧之间的竖向侧板；所述矩形钢管位于两个所述横隔板内侧，两个所述横隔板分别为上横隔板和位于所述上横隔板下方的下横隔板，所述上横隔板与所述水平顶板布设在同一水平面上，所述下横隔板与所述水平底板布设在同一水平面上；

两个所述第二牛腿分别布设在两个所述竖向侧板上；所述第一牛腿布设在所述竖向外挡板上。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：步骤106中对上翼缘板和下翼缘板进行定位时，先将上翼缘板放置于所述上翼缘板定位机构上方并使上翼缘板与所述上翼缘板定位机构紧贴，同时将下翼缘板放置于所述下翼缘板定位机构下方并使下翼缘板与所述下翼缘板定位机构紧贴；之后，再采用液压千斤顶分别对放置好的上翼缘板和下翼缘板进行支顶，完成上翼缘板和下翼缘板的定位过程。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：步骤302中对相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接时，将相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板、下翼缘板、纵向加劲板和两个所述腹板分别焊接固定为一体；

对相邻两个所述钢梁节段进行拼接时，过程如下：

步骤3021、开口处理：对相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板和纵向加劲板分别进行开口处理；相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板均为待处理翼缘板，相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板均为待处理加劲板；

对相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板进行开口处理时，采用切割设备对两个所述待处理翼缘板的连接端分别进行切除，并获得两个所述上翼缘板的翼缘板切除段，所述翼缘板切除段的宽度与上翼缘板的宽度相同；

对相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板进行开口处理时，采用切割设备对两个所述待处理加劲板的连接端分别进行切除，并获得两个所述纵向加劲板的加劲板切除段，所述加劲板切除段的宽度与纵向加劲板的宽度相同；

所述加劲板切除段的长度不小于所述翼缘板切除段的长度；

步骤3022、钢梁节段组对：步骤3021中开口处理后，对相邻两个所述钢梁节段进行组对；组对后，相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板之间形成上开口，且相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板之间形成中开口；

步骤3023、下翼缘板焊接：利用步骤3022中所述上开口和中开口，对相邻两个所述钢梁节段的下翼缘板进行焊接；

步骤3024、纵向加劲板焊接：利用步骤3022中所述上开口，且采用加劲板连接板将步骤3021中开口处理后相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板连接为一体；所述加劲板连接板为弧形钢板且其两端分别与相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板焊接为一体；

所述加劲板连接板为拼接式加劲板连接板或整体式加劲板连接板，所述拼接式加劲板连接板和整体式加劲板连接板的结构和尺寸均相同；所述拼接式加劲板连接板由步骤3021中两个所述加劲板切除段连接而成，所述整体式加劲板连接板由一块平直钢板弯曲而成；

步骤3025、上翼缘板焊接：采用翼缘板连接板将步骤3021中开口处理后相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板连接为一体，所述翼缘板连接板为弧形钢板且其两端分别与相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板焊接为一体；

所述翼缘板连接板为拼接式翼缘板连接板或整体式翼缘板连接板，所述拼接式翼缘板连接板和整体式翼缘板连接板的结构和尺寸均相同；所述拼接式翼缘板连接板由步骤3021中两个所述翼缘板切除段连接而成，所述整体式翼缘板连接板由一块平直钢板弯曲而成。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：步骤3022中钢梁节段组对完成后且步骤3024中进行纵向加劲板焊接之前，对相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板分别进行焊接；

步骤3024中进行纵向加劲板焊接时，先将所述加劲板连接板的两端分别与相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板焊接为一体，再将所述加劲板连接板的左右两侧分别与相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板焊接为一体；

步骤3025中进行上翼缘板焊接时，先将所述翼缘板连接板的两端分别与相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板焊接为一体，再将所述翼缘板连接板的左右两侧分别与相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板焊接为一体。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：所述层间环梁的外侧连接梁和内侧连接梁均通过多榀所述曲形肋梁分为多个环梁节段，所述环梁节段的前后两端分别连接于前后相邻两榀所述曲形肋梁的外侧梁体或内侧梁体上；

步骤四中对多榀所述曲形肋梁进行安装时，按照所述空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁的布设位置，由前至后对多榀所述曲形肋梁进行安装；并且，由前至后对多榀所述曲形肋梁进行安装过程中，由前至后对M道所述层间环梁中各外侧连接梁和各内侧连接梁的多个所述环梁节段分别进行安装。

上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是：步骤四中由前至后对多榀所述曲形肋梁进行安装时，每安装N1个所述曲形肋梁均布设一组应力应变监测装置，每组所述应力应变监测装置均安装在同一榀曲形肋梁上；每组所述应力应变监测装置均包括两个分别安装在外侧梁体下部和内侧梁体下部的第一应力应变监测单元、两个分别安装在外侧梁体上部和内侧梁体上部的第二应力应变监测单元、一个安装在外侧梁体与内侧梁体之间连接处的第五应力应变监测单元和安装在拉梁上的第三应力应变监测单元，每组所述第一应力应变监测装置中所述第三应力应变监测单元的数量不大于M个，每道所述拉梁上安装第三应力应变监测单元的数量为1个；其中，N1为正整数且N1＝3～10；

步骤四中由前至后对任一道所述层间环梁的外侧连接梁或内侧连接梁的多个所述环梁节段进行安装过程中，每安装N1个所述环梁节段均布设一个第四应力应变监测单元，所述第四应力应变监测单元安装在所述环梁节段上；

所述第一应力应变监测单元、第二应力应变监测单元、第三应力应变监测单元、第四应力应变监测单元和第五应力应变监测单元均与应力应变监测装置连接；

步骤四进行曲形肋梁及层间环梁现场安装过程中，通过所述应力应变监测装置同步进行应力应变监测。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、方法步骤简单、设计合理且施工方便，使用效果好。

2、所采用的曲形肋梁加工工艺简单、设计合理且加工简便、加工质量易于保证，将曲形肋梁分为多个钢梁节段分别进行加工，不仅加工效率高、加工质量易于保证，施工现场仅需对各钢梁节段进行拼接即可，能有效保证施工工期。同时，各钢梁节段的结构简单、设计合理且易于加工，并且各钢梁节段上均设置有连接座。

3、所采用的钢梁节段加工工艺步骤简单、设计合理且实现方便、投入成本较低、加工质量好，能简便、快速完成各钢梁节段的加工过程，并且能实现工厂化加工，加工质量易于保证。

4、对钢梁节段的装配顺序进行调整，将纵向加劲板和两个腹板组装成H形钢构件，再在H形钢构件的基础上组装两个横隔板、上翼缘板和下翼缘板，这样使得纵向加劲板的每条焊缝都能简单、方便进行焊接，并能保证纵向加劲板各条焊缝的焊接质量，不仅能加快钢梁节段的加工过程，并且能有效保证加工成型钢梁节段的质量，因而能有效解决横截面为日字形的钢构件难以简便、快速且高质量精确加工的难题。

5、所采用的曲形肋梁拼装方法简单、设计合理且拼装速度快、拼装质量好，因曲形肋梁采用日字形截面，为解决对钢梁节段拼接时存在的纵向加劲板的拼接焊缝被封在箱体内部无法焊接、下翼缘板拼接焊缝需要仰焊且焊缝质量难以保证等问题，拼接之前，先对相邻两个钢梁节段拼接处的上翼缘板和纵向加劲板分别进行开口处理，并形成上开口和下开口。实际进行拼接时，先焊接下翼缘板的对接焊缝，再对纵向加劲板上的中开口进行补缺，最后补缺上翼缘上的上开口。对下翼缘板的对接焊缝进行焊接时，利用上开口和中开口进行焊接，并且将下翼缘板的仰焊改为平焊；对纵向加劲板进行焊接时，利用上开口进行焊接。这样，不仅操作简便、实现方便且拼接效率高，并且由于上翼缘板、纵向加劲肋和下翼缘板的对接焊缝呈交错布设，不仅能有效保证两个钢梁节段之间的连接强度，并且使拼装完成的曲形肋梁的抗拉和抗压强度能得到有效增强，拼装成型曲形肋梁的力学性能更佳。

6、所采用层间环梁的结构简单、设计合理且施工简便、施工效率高，层间环梁的外侧连接梁和内侧连接梁均通过多榀曲形肋梁分为多个环梁节段，环梁节段的前后两端分别连接于前后相邻两榀曲形肋梁的外侧梁体或内侧梁体上。并且，所采用的连接座结构简单、设计合理且加工制作及组装方便、使用效果好，钢梁节段设置有对连接座布设位置处进行增强的横隔板，并且连接座的内侧设置有一个用于支撑拉梁的第一牛腿，连接座的左右两侧分别设置有一个用于连接环梁节段的第二牛腿。

7、曲形肋梁和层间环梁现场安装方法简单、实现方便且安装效率高，对多榀所述曲形肋梁进行安装时，按照空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁的布设位置，由前至后对多榀曲形肋梁进行安装；并且，由前至后对多榀曲形肋梁进行安装过程中，由前至后对M道所述层间环梁中各外侧连接梁和各内侧连接梁的多个环梁节段分别进行安装。

8、施工效率高、工期短且施工效果好，不仅能保证各曲形肋梁的加工精度，满足曲形肋梁的设计形体要求；并且，现场施工速度快且施工过程易于控制，大大提高了施工效率，缩短了工期。同时，现场施工过程中，安装应力应变监测体系，对施工过程进行实时监测，保证施工过程的安全性。

9、经济效益和社会效益显著，采用本发明能有效降低施工成本，减少人力物力投入，并且能有效缩短施工工期；同时，能有效保证各“日”字形截面曲形肋梁的加工精度和力学性能，节约材料，加强了施工质量的可靠性，消除构件安装产生的误差累积，保证一次作业合格，从而大大提高了施工效率，缩短了工期；并且，建立应力应变监测体系确保了结构的安全性，为今后类似工程提供参考。

10、适用面广且推广应用前景广泛，能有效适用于空间大跨度、异型曲面建筑的钢结构施工过程。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好，能简便完成空间曲形肋梁钢结构的施工过程，施工过程安全，并能保证施工工期。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的施工方法流程框图。

图2为本发明所施工空间曲形肋梁钢结构的结构示意图。

图3为本发明曲形肋梁的结构示意图。

图4为本发明钢梁节段的结构示意图。

图5为本发明长方形钢板的结构示意图。

图6为本发明腹板上测量划线后的结构示意图。

图7-1为采用本发明进行腹板与纵向加劲板组装时的组装状态示意图。

图7-2为采用本发明进行横隔板组装时的组装状态示意图。

图7-3为本发明上翼缘板定位机构的布设位置示意图。

图8为本发明连接座的组装状态示意图。

图9-1为本发明进行下翼缘板焊接时的钢梁节段拼接状态示意图。

图9-2为本发明进行纵向加劲板焊接时的钢梁节段拼接状态示意图。

图9-3为本发明进行上翼缘板焊接时的钢梁节段拼接状态示意图。

附图标记说明:

1—曲形肋梁；           1-1—外侧梁体；          1-2—内侧梁体；

2—层间环梁；           3—拉梁；                4—连接座；

5-1—上翼缘板；         5-2—下翼缘板；          5-3—腹板；

5-4—纵向加劲板；       5-5—横隔板；            6-1—第一牛腿；

6-2—第二牛腿；         7-1—整体式加劲板连接板；

7-2—整体式翼缘板连接板；

8-1—上翼缘板定位件；   9-1—第一垫板；          9-2—第二垫板；

10—水平支撑座；        11—长方形钢板。

具体实施方式

如图1所示一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，施工的空间曲形肋梁钢结构包括多榀由前至后布设在水平基础上的曲形肋梁1，多榀所述曲形肋梁1的结构均相同，所述曲形肋梁1为曲线形钢梁且其横截面形状为日字形，详见图2；结合图3，每榀所述曲形肋梁1均由外侧梁体1-1和位于外侧梁体1-1内侧的内侧梁体1-2拼接而成，所述外侧梁体1-1与内侧梁体1-2之间通过M道由上至下布设的拉梁3紧固连接为一体，所述拉梁3为直线形钢梁；所述外侧梁体1-1和内侧梁体1-2的底部均支撑在所述水平基础上且二者的顶端紧固连接为一体；多榀所述曲形肋梁1通过M道由上至下布设的层间环梁2连接为一体，每道所述层间环梁2均由外侧连接梁和内侧连接梁连接而成，所述外侧连接梁的两端分别与所述内侧连接梁的两端紧固连接；每道所述层间环梁2的外侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁1的外侧梁体1-1紧固连接，多榀所述曲形肋梁1的外侧梁体1-1通过多道所述层间环梁2的外侧连接梁连接为一体；每道所述层间环梁2的内侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁1的内侧梁体1-2紧固连接，多榀所述曲形肋梁1的内侧梁体1-2通过多道所述层间环梁2的内侧连接梁连接为一体；所述层间环梁2为曲线形钢梁，每道所述层间环梁2均与多个所述曲形肋梁1紧固连接为一体；每榀所述曲形肋梁1的外侧梁体1-1和内侧梁体1-2上均设置有M个用于连接拉梁3和层间环梁2的连接座4，M个所述连接座4由上至下布设；其中，M为正整数且M≥2。

所述外侧梁体1-1和内侧梁体1-2均由M个钢梁节段从上至下拼接而成，M个所述钢梁节段的结构均相同。如图4所示，每个所述钢梁节段均包括上翼缘板5-1、位于上翼缘板5-1下方的下翼缘板5-2、两个分别连接于上翼缘板5-1与下翼缘板5-2左右两侧之间的腹板5-3和一个位于上翼缘板5-1与下翼缘板5-2之间的纵向加劲板5-4，所述纵向加劲板5-4的左右两侧分别固定在两个所述腹板5-3中部；两个所述腹板5-3均为平直钢板，所述上翼缘板5-1、下翼缘板5-2和纵向加劲板5-4均为弯曲而成的弧形钢板。本实施例中，所述钢梁节段为弧形。

每个所述钢梁节段上均设置有一个连接座4，所述连接座4布设在下翼缘板5-2上。所述钢梁节段上连接座4的布设位置处设置有横向加劲板，所述横向加劲板为横隔板5-5，所述横隔板5-5为平直钢板且其沿纵向加劲板5-4的宽度方向布设；所述横隔板5-5的左右两侧分别固定在两个所述腹板5-3上且其内外两侧分别固定在下翼缘板5-2和上翼缘板5-1上。

本实施例中，多榀所述曲形肋梁1沿圆弧线由前至后进行布设，所述层间环梁2为圆弧形。

实际施工时，可根据实际需要，对多榀所述曲形肋梁1的布设位置进行相应调整。

本实施例中，所述拉梁3、连接座4和横隔板5-5均呈水平布设。

并且，所述层间环梁2均呈水平布设。

本实施例中，所述外侧梁体1-1、内侧梁体1-2和连接于外侧梁体1-1与内侧梁体1-2之间的M个所述拉梁3均位于同一平面上。

本实施例中，两个所述腹板5-3的结构和尺寸均相同且二者呈左右对称布设，两个所述腹板5-3呈平行布设，所述上翼缘板5-1和下翼缘板5-2呈平行布设。

并且，所述上翼缘板5-1、下翼缘板5-2和纵向加劲板5-4与两个所述腹板5-3之间均以焊接方式固定连接。

对所述空间曲形肋梁钢结构进行施工时，包括以下步骤：

步骤一、曲形肋梁工厂加工：在加工厂对多榀所述曲形肋梁1分别进行加工，且多榀所述曲形肋梁1的加工方法均相同。

对任一榀所述曲形肋梁1进行加工时，均对拼接组成该曲形肋梁1的2M个所述钢梁节段分别进行加工，2M个所述钢梁节段的加工方法均相同；对任一个所述钢梁节段进行加工时，过程如下：

步骤101、钢板切割及弯曲加工：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构和尺寸，采用切割设备切割出当前所加工钢梁节段的两个所述腹板5-3和横隔板5-5；同时，采用切割设备切割出三块分别用于加工当前所加工钢梁节段的上翼缘板5-1、下翼缘板5-2、纵向加劲板5-4的待弯曲钢板，再对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲，获得当前所加工钢梁节段的上翼缘板5-1、下翼缘板5-2、纵向加劲板5-4；

步骤102、测量划线：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的上翼缘板5-1和下翼缘板5-2在两个所述腹板5-3上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板5-3的内侧壁上分别划出上翼缘板5-1和下翼缘板5-2的组装定位线，详见图6；

所述上翼缘板5-1的组装定位线为其在腹板5-3上的底部轮廓线L1，所述下翼缘板5-2的组装定位线为其在腹板5-3上的顶部轮廓线L2；

步骤103、腹板与纵向加劲板组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的纵向加劲板5-4，焊接固定在两个所述腹板5-3之间，详见图7-1；

步骤104、横隔板组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的横隔板5-5，焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板5-3之间，详见图7-2；

步骤105、翼缘板定位机构布设：根据步骤102中划出的上翼缘板5-1的组装定位线，在两个所述腹板5-3的内侧壁上分别布设多个上翼缘板定位件8-1；同时，根据步骤102中划出的下翼缘板5-2的组装定位线，在两个所述腹板5-3的内侧壁上分别布设多个下翼缘板定位件，详见图7-3；

多个所述上翼缘板定位件8-1均位于上翼缘板5-1的组装定位线下方，多个所述上翼缘板定位件8-1沿上翼缘板5-1的组装定位线由前至后布设且其组成对上翼缘板5-1进行定位的上翼缘板定位机构；多个所述下翼缘板定位件均位于下翼缘板5-2的组装定位线上方，多个所述下翼缘板定位件沿下翼缘板5-2的组装定位线由前至后布设且其组成对下翼缘板5-2进行定位的下翼缘板定位机构；

步骤106、翼缘板组装：先利用步骤105中布设好的所述上翼缘板定位机构和下翼缘板定位机构，分别对上翼缘板5-1和下翼缘板5-2进行定位；再将定位后的上翼缘板5-1和下翼缘板5-2分别与两个所述腹板5-3焊接定位为一体；

步骤107、连接座组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段上连接座4的布设位置，在步骤106中焊接好的下翼缘板5-2上安装一个连接座4，完成当前所加工钢梁节段的加工过程，获得加工成型的钢梁节段；

步骤108、多次重复步骤101至步骤107，直至完成多榀所述曲形肋梁1的所有钢梁节段的加工过程；

步骤二、曲形肋梁运送：将步骤一中加工完成的多榀所述曲形肋梁1的所有钢梁节段，均运送至所述空间曲形肋梁钢结构的施工场地；

步骤三、曲形肋梁现场拼装：对多榀所述曲形肋梁1分别进行拼装，且多榀所述曲形肋梁1的拼装方法均相同，对任一榀所述曲形肋梁1进行拼装时，过程如下：

步骤301、钢梁节段拼装位置确定：根据预先设计的当前所拼装曲形肋梁1的结构，从步骤二中运送到位的钢梁节段中找出拼装组成该曲形肋梁1的2M个所述钢梁节段，并对所找出的各钢梁节段的拼装位置进行确定；

步骤302、钢梁节段拼接：根据步骤301中所确定的各钢梁节段的拼装位置，对当前所拼装曲形肋梁1中相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接，直至将该曲形肋梁1的2M个所述钢梁节段紧固连接为一体，获得拼装完成的曲形肋梁1；

步骤303、多次重复步骤301至步骤302，直至完成所述空间曲形肋梁钢结构中所有曲形肋梁1的拼装过程；

步骤四、曲形肋梁及层间环梁现场安装：根据预先设计的所述空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁1的布设位置，采用吊装设备对步骤二中拼装完成的多榀所述曲形肋梁1分别进行吊装，并将吊装到位的各曲形肋梁1分别固定安装在所述水平基础上；并且，对多榀所述曲形肋梁1进行安装过程中，同步对M道所述层间环梁2进行安装；待多榀所述曲形肋梁1和M道所述层间环梁2均安装完成后，获得施工成型的所述空间曲形肋梁钢结构；

对任一榀所述曲形肋梁1进行安装时，先将该曲形肋梁1的外侧梁体1-1和内侧梁体1-2底端分别固定安装在所述水平基础上，再对该曲形肋梁1上的M道所述拉梁3分别进行安装。

本实施例中，M＝3。

实际施工时，可根据具体需要，对M的取值大小进行相应调整。

本实施例中，所述曲形肋梁1为V字形或凹字形。实际使用时，可以根据具体需要，对曲形肋梁1的形状进行相应调整。

本实施例中，所述曲形肋梁1的外侧梁体1-1和内侧梁体1-2的底部均装有一个水平支撑座10，所述水平支撑座10为型钢且其焊接固定在外侧梁体1-1或内侧梁体1-2的底部。所述水平基础为钢筋混凝土基础，所述钢筋混凝土基础上预埋有用于固定水平支撑座10的预埋件。

实际加工时，由于曲形肋梁1的横截面形状为日字形，曲形肋梁1的内侧中部设置有一道纵向加劲板5-4，该纵向加劲板5-4位于曲形肋梁1箱体内的两个所述腹板5-3之间且其呈纵向通长布设。与普通箱型梁加工相比，横截面形状为日字形的曲形肋梁1的加工难点在于：纵向通长的纵向加劲板5-4位于箱体内部，不易组装和焊接。为克服上述加工难点，本发明采用步骤101至步骤107中所述的方法，对钢梁节段进行加工，通过调整并制定合理的装配顺序，使得纵向加劲板5-4的每条焊缝都能简单、方便进行焊接。所述钢梁节段装配顺序是：先将纵向加劲板5-4和两个所述腹板5-3组装成H形钢构件，然后在H形钢构件的基础上组装横隔板5-5、上翼缘板5-1和下翼缘板5-2，横隔板5-5与上翼缘板5-1和下翼缘板5-2之间的焊缝采用电渣焊焊接。

如图5所示，步骤101中三个所述待弯曲钢板均为长方形钢板11，所述长方形钢板11为平直钢板。因而，实际进行钢板下料时，纵向加劲板5-4、上翼缘板5-1和下翼缘板5-2根据设计尺寸下料成弧形板，然后采用卷板机弯弧。弯弧采取冷弯，加工采用“三辊卷板机卷制成形为主，局部配以油压机整形”的加工方案。

本实施例中，步骤101中对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲时，采用水平下调式三辊卷板机进行弯曲。

采用水平下调式三辊卷板机对所述待弯曲钢板进行卷制成形时，由于水平下调式三辊卷板机的辊轴直径较大，所述待弯曲钢板的端头无法卷圆，因此采用油压机对待弯曲钢板的端头进行压制。

本实施例中，步骤102中进行测量划线时，采用钢尺进行测量，并采用钢针进行划线。

本实施例中，如图6所示，步骤102中进行测量划线时，还需根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的纵向加劲板5-4和横隔板5-5在两个所述腹板5-3上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板5-3的内侧壁上分别划出纵向加劲板5-4和横隔板5-5的组装定位线。

所述纵向加劲板5-4的组装定位线为其在腹板5-3上的底部轮廓线L3和顶部轮廓线L4，所述横隔板5-5的组装定位线均为其在腹板5-3上的底部轮廓线L5和顶部轮廓线L6。

步骤103中进行腹板与纵向加劲板组装时，根据两个所述腹板5-3上划出的纵向加劲板5-4的组装定位线，将纵向加劲板5-4焊接固定在两个所述腹板5-3之间；

步骤104中进行横隔板组装时，根据两个所述腹板5-3上划出的横隔板5-5的组装定位线，将横隔板5-5焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板5-3之间。

本实施例中，步骤103中将纵向加劲板5-4焊接固定在两个所述腹板5-3之间时，先采用手工焊对纵向加劲板5-4与两个所述腹板5-3进行定位焊，定位焊间距为500mm～600mm且定位焊的焊缝长度大于40mm；之后，再采用埋弧焊或手工焊将纵向加劲板5-4与两个所述腹板5-3焊接固定为一体，焊缝厚度不大于8mm。

实际对纵向加劲板5-4与两个所述腹板5-3进行定位焊时，焊缝厚度不宜超过设计焊缝2/3，定位焊检验合格后再进行埋弧焊或手工焊焊接。

其中，埋弧焊是用焊丝焊接，焊剂保护。焊剂像沙子把电弧埋住。主要用于焊接厚板。

手工焊是平时常见的用焊条的焊接方法。优势是比较灵活，适应性强，但效率低。

本实施例中，所述横隔板5-5的内外两侧与下翼缘板5-2和上翼缘板5-1之间均通过电渣焊进行固定连接。

步骤104中进行横隔板组装之前，还需在横隔板5-5的内外两端均设置上下两个第一垫板9-1，两个所述第一垫板9-1分别为焊接固定在横隔板5-5上下两侧的电渣焊用钢垫板，详见图7-2。

本实施例中，对第一垫板9-1进行焊接之前，先用铣边机将第一垫板9-1的端面铣平。

本实施例中，步骤106中对上翼缘板5-1和下翼缘板5-2进行定位时，先将上翼缘板5-1放置于所述上翼缘板定位机构上方并使上翼缘板5-1与所述上翼缘板定位机构紧贴，同时将下翼缘板5-2放置于所述下翼缘板定位机构下方并使下翼缘板5-2与所述下翼缘板定位机构紧贴；之后，再采用液压千斤顶分别对放置好的上翼缘板5-1和下翼缘板5-2进行支顶，完成上翼缘板5-1和下翼缘板5-2的定位过程。

并且，步骤106中将定位后的上翼缘板5-1和下翼缘板5-2分别与两个所述腹板5-3焊接定位为一体时，采用埋弧焊或手工焊进行焊接。

本实施例中，所述层间环梁2的外侧连接梁和内侧连接梁均通过多榀所述曲形肋梁1分为多个环梁节段，所述环梁节段的前后两端分别连接于前后相邻两榀所述曲形肋梁1的外侧梁体1-1或内侧梁体1-2上。

所述连接座4的内侧设置有一个用于支撑拉梁3的第一牛腿6-1，所述连接座4的左右两侧分别设置有一个用于连接所述环梁节段的第二牛腿6-2。

本实施例中，所述钢梁节段上连接座4的布设位置处设置有上下两个横隔板5-5，每个所述横隔板5-5均通过纵向加劲板5-4分隔为内隔板和外隔板，所述内隔板位于纵向加劲板5-4与下翼缘板5-2之间，所述外隔板位于纵向加劲板5-4与上翼缘板5-1之间。

所述连接座4包括内端焊接固定在下翼缘板5-2上的矩形钢管和对所述矩形钢管的外端口进行封堵的竖向外挡板，所述矩形钢管呈水平布设，所述矩形钢管的宽度与其所处下翼缘板5-2的宽度相同。

并且，所述矩形钢管包括水平顶板、位于水平顶板正下方的水平底板和两个分别连接于所述水平顶板和所述水平底板左右两侧之间的竖向侧板；所述矩形钢管位于两个所述横隔板5-5内侧，两个所述横隔板5-5分别为上横隔板和位于所述上横隔板下方的下横隔板，所述上横隔板与所述水平顶板布设在同一水平面上，所述下横隔板与所述水平底板布设在同一水平面上。

实际加工时，两个所述第二牛腿6-2呈左右对称布设。所述第一牛腿6-1和两个所述第二牛腿6-2均呈水平布设。本实施例中，所述第一牛腿6-1和两个所述第二牛腿6-2均为H型钢。所述第一牛腿6-1和两个所述第二牛腿6-2与连接座4之间均以焊接方式固定连接。

本实施例中，所述拉梁3与第一牛腿6-1之间以及所述环梁节段与第二牛腿6-2之间均通过多个紧固螺栓7进行连接。

本实施例中，两个所述第二牛腿6-2分别布设在两个所述竖向侧板上；所述第一牛腿6-1布设在所述竖向外挡板上。

本实施例中，所述矩形钢管为正方形钢管。

本实施例中，步骤107中连接座组装完成后，还需在连接座4的内侧设置第一牛腿6-1，并在连接座4的左右两侧分别设置有一个第二牛腿6-2。

本实施例中，步骤107中进行连接座组装时，先采用二氧化碳气体保护焊将连接座4的矩形钢管内端焊接固定在下翼缘板5-2上，详见图8；再将第一牛腿6-1焊接固定在所述矩形钢管的竖向外挡板上，同时将两个所述第二牛腿6-2分别焊接固定在所述矩形钢管的两个所述竖向侧板上。

实际施工过程中，步骤302中对相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接时，难点在于：曲形肋梁1采用日字形截面，对各钢梁节段进行拼接时，纵向加劲板5-4的拼接焊缝被封在箱体内部，无法焊接。并且，下翼缘板5-2拼接焊缝需要仰焊，焊缝质量难以保证。

本实施例中，步骤302中对相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接时，将相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1、下翼缘板5-2、纵向加劲板5-4和两个所述腹板5-3分别焊接固定为一体；

对相邻两个所述钢梁节段进行拼接时，过程如下：

步骤3021、开口处理：对相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1和纵向加劲板5-4分别进行开口处理；相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1均为待处理翼缘板，相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板5-4均为待处理加劲板；

对相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1进行开口处理时，采用切割设备对两个所述待处理翼缘板的连接端分别进行切除，并获得两个所述上翼缘板5-1的翼缘板切除段，所述翼缘板切除段的宽度与上翼缘板5-1的宽度相同；

对相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板5-4进行开口处理时，采用切割设备对两个所述待处理加劲板的连接端分别进行切除，并获得两个所述纵向加劲板5-4的加劲板切除段，所述加劲板切除段的宽度与纵向加劲板5-4的宽度相同；

所述加劲板切除段的长度不小于所述翼缘板切除段的长度；

步骤3022、钢梁节段组对：步骤3021中开口处理后，对相邻两个所述钢梁节段进行组对；组对后，相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1之间形成上开口，且相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板5-4之间形成中开口；

步骤3023、下翼缘板焊接：利用步骤3022中所述上开口和中开口，对相邻两个所述钢梁节段的下翼缘板5-2进行焊接，详见图9-1；

步骤3024、纵向加劲板焊接：利用步骤3022中所述上开口，且采用加劲板连接板将步骤3021中开口处理后相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板5-4连接为一体；所述加劲板连接板为弧形钢板且其两端分别与相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板5-4焊接为一体，详见图9-2；

所述加劲板连接板为拼接式加劲板连接板或整体式加劲板连接板7-1，所述拼接式加劲板连接板和整体式加劲板连接板7-1的结构和尺寸均相同；所述拼接式加劲板连接板由步骤3021中两个所述加劲板切除段连接而成，所述整体式加劲板连接板7-1由一块平直钢板弯曲而成；

步骤3025、上翼缘板焊接：采用翼缘板连接板将步骤3021中开口处理后相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1连接为一体，所述翼缘板连接板为弧形钢板且其两端分别与相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1焊接为一体，详见图9-3；

所述翼缘板连接板为拼接式翼缘板连接板或整体式翼缘板连接板7-2，所述拼接式翼缘板连接板和整体式翼缘板连接板7-2的结构和尺寸均相同；所述拼接式翼缘板连接板由步骤3021中两个所述翼缘板切除段连接而成，所述整体式翼缘板连接板7-2由一块平直钢板弯曲而成。

本实施例中，步骤3022中钢梁节段组对完成后且步骤3024中进行纵向加劲板焊接之前，对相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板5-3分别进行焊接；

步骤3024中进行纵向加劲板焊接时，先将所述加劲板连接板的两端分别与相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板5-4焊接为一体，再将所述加劲板连接板的左右两侧分别与相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板5-3焊接为一体；

步骤3025中进行上翼缘板焊接时，先将所述翼缘板连接板的两端分别与相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板5-1焊接为一体，再将所述翼缘板连接板的左右两侧分别与相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板5-3焊接为一体。

本实施例中，所述上开口和所述中开口均为弧形开口。

本实施例中，步骤3024中进行纵向加劲板焊接之前，先在相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板5-4和上翼缘板5-1的连接端下方分别设置第二垫板9-2，所述第二垫板9-2沿所述钢梁节段的宽度方向布设；所述第二垫板9-2位于所述加劲板连接板与纵向加劲板5-4之间的连接处或所述翼缘板连接板与上翼缘板5-1之间的连接处。

所述加劲板连接板与纵向加劲板5-4之间以及所述翼缘板连接板与上翼缘板5-1之间的焊缝均为全熔透焊缝，所述第二垫板9-2为钢垫板且其与所述加劲板连接板、纵向加劲板5-4、所述翼缘板连接板和上翼缘板5-1之间均以焊接方式固定连接。

由上述内容可知，采用步骤3021至步骤3025中所述的方法，能有效解决纵向加劲肋5-4拼接焊缝无法焊接的问题，同时能避免下翼缘板5-2对接焊缝的仰焊。

本实施例中，所述加劲板切除段的长度不小于所述翼缘板切除段的长度，所述上开口的开口长度为1000mm，所述中开口的开口长度为800mm，所述上开口和中开口的开口长度均为弧长。实际施工时，先焊接下翼缘板5-2的对接焊缝，再对纵向加劲板5-2上的中开口进行补缺，最后补缺上翼缘5-1上的上开口。

本实施例中，步骤四中对多榀所述曲形肋梁1进行安装时，按照所述空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁1的布设位置，由前至后对多榀所述曲形肋梁1进行安装；并且，由前至后对多榀所述曲形肋梁1进行安装过程中，由前至后对M道所述层间环梁2中各外侧连接梁和各内侧连接梁的多个所述环梁节段分别进行安装。

实际施工过程中，由于仅通过上部的层间环梁2及各曲形肋梁1底部承担所述空间曲形肋梁钢结构的重量，竖向支撑点少，结构整体稳定性差。为确保施工过程结构安全，施工过程中需要对整体结构进行变形监测(即应力应变监测)，对施工过程的安全性实时预警。

本实施例中，步骤四中由前至后对多榀所述曲形肋梁1进行安装时，每安装N1个所述曲形肋梁1均布设一组应力应变监测装置，每组所述应力应变监测装置均安装在同一榀曲形肋梁1上；每组所述应力应变监测装置均包括两个分别安装在外侧梁体1-1下部和内侧梁体1-2下部的第一应力应变监测单元、两个分别安装在外侧梁体1-1上部和内侧梁体1-2上部的第二应力应变监测单元、一个安装在外侧梁体1-1与内侧梁体1-2之间连接处的第五应力应变监测单元和安装在拉梁3上的第三应力应变监测单元，每组所述第一应力应变监测装置中所述第三应力应变监测单元的数量不大于M个，每道所述拉梁3上安装第三应力应变监测单元的数量为1个；其中，N1为正整数且N1＝3～10；

步骤四中由前至后对任一道所述层间环梁2的外侧连接梁或内侧连接梁的多个所述环梁节段进行安装过程中，每安装N1个所述环梁节段均布设一个第四应力应变监测单元，所述第四应力应变监测单元安装在所述环梁节段上；

所述第一应力应变监测单元、第二应力应变监测单元、第三应力应变监测单元、第四应力应变监测单元和第五应力应变监测单元均与应力应变监测装置连接；

步骤四进行曲形肋梁及层间环梁现场安装过程中，通过所述应力应变监测装置同步进行应力应变监测。

本实施例中，所述第一应力应变监测单元、第二应力应变监测单元、第三应力应变监测单元、第四应力应变监测单元和第五应力应变监测单元均为应力应变传感器，所述应力应变传感器为振弦式传感器。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：施工的空间曲形肋梁钢结构包括多榀由前至后布设在水平基础上的曲形肋梁(1)，多榀所述曲形肋梁(1)的结构均相同，所述曲形肋梁(1)为曲线形钢梁且其横截面形状为日字形；每榀所述曲形肋梁(1)均由外侧梁体(1-1)和位于外侧梁体(1-1)内侧的内侧梁体(1-2)拼接而成，所述外侧梁体(1-1)与内侧梁体(1-2)之间通过M道由上至下布设的拉梁(3)紧固连接为一体，所述拉梁(3)为直线形钢梁；所述外侧梁体(1-1)和内侧梁体(1-2)的底部均支撑在所述水平基础上且二者的顶端紧固连接为一体；多榀所述曲形肋梁(1)通过M道由上至下布设的层间环梁(2)连接为一体，每道所述层间环梁(2)均由外侧连接梁和内侧连接梁连接而成，所述外侧连接梁的两端分别与所述内侧连接梁的两端紧固连接；每道所述层间环梁(2)的外侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁(1)的外侧梁体(1-1)紧固连接，多榀所述曲形肋梁(1)的外侧梁体(1-1)通过多道所述层间环梁(2)的外侧连接梁连接为一体；每道所述层间环梁(2)的内侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁(1)的内侧梁体(1-2)紧固连接，多榀所述曲形肋梁(1)的内侧梁体(1-2)通过多道所述层间环梁(2)的内侧连接梁连接为一体；所述层间环梁(2)为曲线形钢梁，每道所述层间环梁(2)均与多个所述曲形肋梁(1)紧固连接为一体；每榀所述曲形肋梁(1)的外侧梁体(1-1)和内侧梁体(1-2)上均设置有M个用于连接拉梁(3)和层间环梁(2)的连接座(4)，M个所述连接座(4)由上至下布设；其中，M为正整数且M≥2；

所述外侧梁体(1-1)和内侧梁体(1-2)均由M个钢梁节段从上至下拼接而成，M个所述钢梁节段的结构均相同；每个所述钢梁节段均包括上翼缘板(5-1)、位于上翼缘板(5-1)下方的下翼缘板(5-2)、两个分别连接于上翼缘板(5-1)与下翼缘板(5-2)左右两侧之间的腹板(5-3)和一个位于上翼缘板(5-1)与下翼缘板(5-2)之间的纵向加劲板(5-4)，所述纵向加劲板(5-4)的左右两侧分别固定在两个所述腹板(5-3)中部；两个所述腹板(5-3)均为平直钢板，所述上翼缘板(5-1)、下翼缘板(5-2)和纵向加劲板(5-4)均为弯曲而成的弧形钢板；

每个所述钢梁节段上均设置有一个连接座(4)，所述连接座(4)布设在下翼缘板(5-2)上；所述钢梁节段上连接座(4)的布设位置处设置有横向加劲板，所述横向加劲板为横隔板(5-5)，所述横隔板(5-5)为平直钢板且其沿纵向加劲板(5-4)的宽度方向布设；所述横隔板(5-5)的左右两侧分别固定在两个所述腹板(5-3)上且其内外两侧分别固定在下翼缘板(5-2)和上翼缘板(5-1)上；

对所述空间曲形肋梁钢结构进行施工时，包括以下步骤：

步骤一、曲形肋梁工厂加工：在加工厂对多榀所述曲形肋梁(1)分别进行加工，且多榀所述曲形肋梁(1)的加工方法均相同；

对任一榀所述曲形肋梁(1)进行加工时，均对拼接组成该曲形肋梁(1)的2M个所述钢梁节段分别进行加工，2M个所述钢梁节段的加工方法均相同；对任一个所述钢梁节段进行加工时，过程如下：

步骤101、钢板切割及弯曲加工：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构和尺寸，采用切割设备切割出当前所加工钢梁节段的两个所述腹板(5-3)和横隔板(5-5)；同时，采用切割设备切割出三块分别用于加工当前所加工钢梁节段的上翼缘板(5-1)、下翼缘板(5-2)、纵向加劲板(5-4)的待弯曲钢板，再对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲，获得当前所加工钢梁节段的上翼缘板(5-1)、下翼缘板(5-2)、纵向加劲板(5-4)；

步骤102、测量划线：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的上翼缘板(5-1)和下翼缘板(5-2)在两个所述腹板(5-3)上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板(5-3)的内侧壁上分别划出上翼缘板(5-1)和下翼缘板(5-2)的组装定位线；

所述上翼缘板(5-1)的组装定位线为其在腹板(5-3)上的底部轮廓线L1，所述下翼缘板(5-2)的组装定位线为其在腹板(5-3)上的顶部轮廓线L2；

步骤103、腹板与纵向加劲板组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的纵向加劲板(5-4)，焊接固定在两个所述腹板(5-3)之间；

步骤104、横隔板组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的横隔板(5-5)，焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板(5-3)之间；

步骤105、翼缘板定位机构布设：根据步骤102中划出的上翼缘板(5-1)的组装定位线，在两个所述腹板(5-3)的内侧壁上分别布设多个上翼缘板定位件(8-1)；同时，根据步骤102中划出的下翼缘板(5-2)的组装定位线，在两个所述腹板(5-3)的内侧壁上分别布设多个下翼缘板定位件；

多个所述上翼缘板定位件(8-1)均位于上翼缘板(5-1)的组装定位线下方，多个所述上翼缘板定位件(8-1)沿上翼缘板(5-1)的组装定位线由前至后布设且其组成对上翼缘板(5-1)进行定位的上翼缘板定位机构；多个所述下翼缘板定位件均位于下翼缘板(5-2)的组装定位线上方，多个所述下翼缘板定位件沿下翼缘板(5-2)的组装定位线由前至后布设且其组成对下翼缘板(5-2)进行定位的下翼缘板定位机构；

步骤106、翼缘板组装：先利用步骤105中布设好的所述上翼缘板定位机构和下翼缘板定位机构，分别对上翼缘板(5-1)和下翼缘板(5-2)进行定位；再将定位后的上翼缘板(5-1)和下翼缘板(5-2)分别与两个所述腹板(5-3)焊接定位为一体；

步骤107、连接座组装：根据预先设计的当前所加工钢梁节段上连接座(4)的布设位置，在步骤106中焊接好的下翼缘板(5-2)上安装一个连接座(4)，完成当前所加工钢梁节段的加工过程，获得加工成型的钢梁节段；

步骤108、多次重复步骤101至步骤107，直至完成多榀所述曲形肋梁(1)的所有钢梁节段的加工过程；

步骤二、曲形肋梁运送：将步骤一中加工完成的多榀所述曲形肋梁(1)的所有钢梁节段，均运送至所述空间曲形肋梁钢结构的施工场地；

步骤三、曲形肋梁现场拼装：对多榀所述曲形肋梁(1)分别进行拼装，且多榀所述曲形肋梁(1)的拼装方法均相同，对任一榀所述曲形肋梁(1)进行拼装时，过程如下：

步骤301、钢梁节段拼装位置确定：根据预先设计的当前所拼装曲形肋梁(1)的结构，从步骤二中运送到位的钢梁节段中找出拼装组成该曲形肋梁(1)的2M个所述钢梁节段，并对所找出的各钢梁节段的拼装位置进行确定；

步骤302、钢梁节段拼接：根据步骤301中所确定的各钢梁节段的拼装位置，对当前所拼装曲形肋梁(1)中相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接，直至将该曲形肋梁(1)的2M个所述钢梁节段紧固连接为一体，获得拼装完成的曲形肋梁(1)；

步骤303、多次重复步骤301至步骤302，直至完成所述空间曲形肋梁钢结构中所有曲形肋梁(1)的拼装过程；

步骤四、曲形肋梁及层间环梁现场安装：根据预先设计的所述空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁(1)的布设位置，采用吊装设备对步骤二中拼装完成的多榀所述曲形肋梁(1)分别进行吊装，并将吊装到位的各曲形肋梁(1)分别固定安装在所述水平基础上；并且，对多榀所述曲形肋梁(1)进行安装过程中，同步对M道所述层间环梁(2)进行安装；待多榀所述曲形肋梁(1)和M道所述层间环梁(2)均安装完成后，获得施工成型的所述空间曲形肋梁钢结构；

对任一榀所述曲形肋梁(1)进行安装时，先将该曲形肋梁(1)的外侧梁体(1-1)和内侧梁体(1-2)底端分别固定安装在所述水平基础上，再对该曲形肋梁(1)上的M道所述拉梁(3)分别进行安装。

2.按照权利要求1所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：步骤101中对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲时，采用水平下调式三辊卷板机进行弯曲；步骤102中进行测量划线时，采用钢尺进行测量，并采用钢针进行划线。

3.按照权利要求1或2所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：步骤102中进行测量划线时，还需根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的纵向加劲板(5-4)和横隔板(5-5)在两个所述腹板(5-3)上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板(5-3)的内侧壁上分别划出纵向加劲板(5-4)和横隔板(5-5)的组装定位线；

所述纵向加劲板(5-4)的组装定位线为其在腹板(5-3)上的底部轮廓线L3和顶部轮廓线L4，所述横隔板(5-5)的组装定位线均为其在腹板(5-3)上的底部轮廓线L5和顶部轮廓线L6；

步骤103中进行腹板与纵向加劲板组装时，根据两个所述腹板(5-3)上划出的纵向加劲板(5-4)的组装定位线，将纵向加劲板(5-4)焊接固定在两个所述腹板(5-3)之间；

步骤104中进行横隔板组装时，根据两个所述腹板(5-3)上划出的横隔板(5-5)的组装定位线，将横隔板(5-5)焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板(5-3)之间。

4.按照权利要求1或2所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：所述层间环梁(2)的外侧连接梁和内侧连接梁均通过多榀所述曲形肋梁(1)分为多个环梁节段；所述连接座(4)的内侧设置有一个用于支撑拉梁(3)的第一牛腿(6-1)，且连接座(4)的左右两侧分别设置有一个用于连接所述环梁节段的第二牛腿(6-2)；

步骤107中连接座组装完成后，还需在连接座(4)的内侧设置第一牛腿(6-1)，并在连接座(4)的左右两侧分别设置有一个第二牛腿(6-2)。

5.按照权利要求4所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：所述钢梁节段上连接座(4)的布设位置处设置有上下两个横隔板(5-5)，每个所述横隔板(5-5)均通过纵向加劲板(5-4)分隔为内隔板和外隔板，所述内隔板位于纵向加劲板(5-4)与下翼缘板(5-2)之间，所述外隔板位于纵向加劲板(5-4)与上翼缘板(5-1)之间；

所述拉梁(3)、连接座(4)和横隔板(5-5)均呈水平布设；所述连接座(4)包括内端焊接固定在下翼缘板(5-2)上的矩形钢管和对所述矩形钢管的外端口进行封堵的竖向外挡板，所述矩形钢管呈水平布设，所述矩形钢管的宽度与其所处下翼缘板(5-2)的宽度相同；

所述矩形钢管包括水平顶板、位于水平顶板正下方的水平底板和两个分别连接于所述水平顶板和所述水平底板左右两侧之间的竖向侧板；所述矩形钢管位于两个所述横隔板(5-5)内侧，两个所述横隔板(5-5)分别为上横隔板和位于所述上横隔板下方的下横隔板，所述上横隔板与所述水平顶板布设在同一水平面上，所述下横隔板与所述水平底板布设在同一水平面上；

两个所述第二牛腿(6-2)分别布设在两个所述竖向侧板上；所述第一牛腿(6-1)布设在所述竖向外挡板上。

6.按照权利要求1或2所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：步骤106中对上翼缘板(5-1)和下翼缘板(5-2)进行定位时，先将上翼缘板(5-1)放置于所述上翼缘板定位机构上方并使上翼缘板(5-1)与所述上翼缘板定位机构紧贴，同时将下翼缘板(5-2)放置于所述下翼缘板定位机构下方并使下翼缘板(5-2)与所述下翼缘板定位机构紧贴；之后，再采用液压千斤顶分别对放置好的上翼缘板(5-1)和下翼缘板(5-2)进行支顶，完成上翼缘板(5-1)和下翼缘板(5-2)的定位过程。

7.按照权利要求1或2所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：步骤302中对相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接时，将相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)、下翼缘板(5-2)、纵向加劲板(5-4)和两个所述腹板(5-3)分别焊接固定为一体；

对相邻两个所述钢梁节段进行拼接时，过程如下：

步骤3021、开口处理：对相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)和纵向加劲板(5-4)分别进行开口处理；相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)均为待处理翼缘板，相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板(5-4)均为待处理加劲板；

对相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)进行开口处理时，采用切割设备对两个所述待处理翼缘板的连接端分别进行切除，并获得两个所述上翼缘板(5-1)的翼缘板切除段，所述翼缘板切除段的宽度与上翼缘板(5-1)的宽度相同；

对相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板(5-4)进行开口处理时，采用切割设备对两个所述待处理加劲板的连接端分别进行切除，并获得两个所述纵向加劲板(5-4)的加劲板切除段，所述加劲板切除段的宽度与纵向加劲板(5-4)的宽度相同；

所述加劲板切除段的长度不小于所述翼缘板切除段的长度；

步骤3022、钢梁节段组对：步骤3021中开口处理后，对相邻两个所述钢梁节段进行组对；组对后，相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)之间形成上开口，且相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板(5-4)之间形成中开口；

步骤3023、下翼缘板焊接：利用步骤3022中所述上开口和中开口，对相邻两个所述钢梁节段的下翼缘板(5-2)进行焊接；

步骤3024、纵向加劲板焊接：利用步骤3022中所述上开口，且采用加劲板连接板将步骤3021中开口处理后相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板(5-4)连接为一体；所述加劲板连接板为弧形钢板且其两端分别与相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板(5-4)焊接为一体；

所述加劲板连接板为拼接式加劲板连接板或整体式加劲板连接板(7-1)，所述拼接式加劲板连接板和整体式加劲板连接板(7-1)的结构和尺寸均相同；所述拼接式加劲板连接板由步骤3021中两个所述加劲板切除段连接而成，所述整体式加劲板连接板(7-1)由一块平直钢板弯曲而成；

步骤3025、上翼缘板焊接：采用翼缘板连接板将步骤3021中开口处理后相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)连接为一体，所述翼缘板连接板为弧形钢板且其两端分别与相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)焊接为一体；

所述翼缘板连接板为拼接式翼缘板连接板或整体式翼缘板连接板(7-2)，所述拼接式翼缘板连接板和整体式翼缘板连接板(7-2)的结构和尺寸均相同；所述拼接式翼缘板连接板由步骤3021中两个所述翼缘板切除段连接而成，所述整体式翼缘板连接板(7-2)由一块平直钢板弯曲而成。

8.按照权利要求7所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：步骤3022中钢梁节段组对完成后且步骤3024中进行纵向加劲板焊接之前，对相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板(5-3)分别进行焊接；

步骤3024中进行纵向加劲板焊接时，先将所述加劲板连接板的两端分别与相邻两个所述钢梁节段的纵向加劲板(5-4)焊接为一体，再将所述加劲板连接板的左右两侧分别与相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板(5-3)焊接为一体；

步骤3025中进行上翼缘板焊接时，先将所述翼缘板连接板的两端分别与相邻两个所述钢梁节段的上翼缘板(5-1)焊接为一体，再将所述翼缘板连接板的左右两侧分别与相邻两个所述钢梁节段的两个所述腹板(5-3)焊接为一体。

9.按照权利要求1或2所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：所述层间环梁(2)的外侧连接梁和内侧连接梁均通过多榀所述曲形肋梁(1)分为多个环梁节段，所述环梁节段的前后两端分别连接于前后相邻两榀所述曲形肋梁(1)的外侧梁体(1-1)或内侧梁体(1-2)上；

步骤四中对多榀所述曲形肋梁(1)进行安装时，按照所述空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁(1)的布设位置，由前至后对多榀所述曲形肋梁(1)进行安装；并且，由前至后对多榀所述曲形肋梁(1)进行安装过程中，由前至后对M道所述层间环梁(2)中各外侧连接梁和各内侧连接梁的多个所述环梁节段分别进行安装。

10.按照权利要求9所述的一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于：步骤四中由前至后对多榀所述曲形肋梁(1)进行安装时，每安装N1个所述曲形肋梁(1)均布设一组应力应变监测装置，每组所述应力应变监测装置均安装在同一榀曲形肋梁(1)上；每组所述应力应变监测装置均包括两个分别安装在外侧梁体(1-1)下部和内侧梁体(1-2)下部的第一应力应变监测单元、两个分别安装在外侧梁体(1-1)上部和内侧梁体(1-2)上部的第二应力应变监测单元、一个安装在外侧梁体(1-1)与内侧梁体(1-2)之间连接处的第五应力应变监测单元和安装在拉梁(3)上的第三应力应变监测单元，每组所述第一应力应变监测装置中所述第三应力应变监测单元的数量不大于M个，每道所述拉梁(3)上安装第三应力应变监测单元的数量为1个；其中，N1为正整数且N1＝3～10；

步骤四中由前至后对任一道所述层间环梁(2)的外侧连接梁或内侧连接梁的多个所述环梁节段进行安装过程中，每安装N1个所述环梁节段均布设一个第四应力应变监测单元，所述第四应力应变监测单元安装在所述环梁节段上；

所述第一应力应变监测单元、第二应力应变监测单元、第三应力应变监测单元、第四应力应变监测单元和第五应力应变监测单元均与应力应变监测装置连接；

步骤四进行曲形肋梁及层间环梁现场安装过程中，通过所述应力应变监测装置同步进行应力应变监测。