CN105178607A - 一种大型放射状弧形架体结构施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型放射状弧形架体结构施工方法，包括步骤：a.将架体结构划分为多个竖向施工区域；b.将每个竖向施工区域的径向桁架划分为多榀桁架分段；c.测量定位，安装每个竖向施工区域的第一层桁架分段；d.于第一层桁架分段之间安装第一层环向杆件，将各个竖向施工区域的第一层桁架分段连接成一体，形成第一层放射状弧形架体结构；e.重复步骤c和d，逐层安装每一层放射状弧形架体结构的桁架分段和环向杆件，直至完成最后一层放射状弧形架体结构的安装；f.安装顶部连接桁架。本发明将架体结构采用分区域环形分段施工，减小施工难度，各个竖向施工区域的桁架分段同步逐层施工，并在每层吊装完成后合拢，形成整体稳定受力体系。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构建筑领域，尤其涉及一种大型放射状弧形架体结构施工方法。
背景技术
大型放射状弧形钢结构由于弧度大，弯扭构件多、曲面复杂、高空施工，主体为弧形空间贝壳造型，结构整体测控量大，测量精度要求高，固无法使用常规的高空测量手段来测量定位，施工难度较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种精密易操作的大型放射状弧形架体结构施工方法。
为实现上述技术效果，本发明公开了一种大型放射状弧形架体结构施工方法，包括步骤：
a.将放射状弧形架体结构划分为多个竖向施工区域，放射状弧形架体结构包括交错的径向桁架和环向杆件；
b.将每个所述竖向施工区域中的放射状弧形架体结构的径向桁架划分为多层桁架分段；
c.测量定位，安装每个所述竖向施工区域的第一层桁架分段；
d.于所述第一层桁架分段之间安装第一层环向杆件，将各个所述竖向施工区域的所述第一层桁架分段连接成一体，形成第一层放射状弧形架体结构；
e.重复步骤c和d，由下至上逐层安装每一层放射状弧形架体结构的桁架分段和环向杆件，直至完成最后一层放射状弧形架体结构的安装；
f.于所述最后一层放射状弧形架体结构的顶部安装顶部连接桁架。
本发明进一步的改进在于，根据结构特点，将所述放射状弧形架体结构划分为三个竖向施工区域，包括位于中间位置的第一竖向施工区域，以及位于所述第一竖向施工区域两侧的第二竖向施工区域和第三竖向施工区域。
本发明进一步的改进在于，在安装所述第一竖向施工区域的所述桁架分段时，先吊装和预定位中间位置的所述桁架分段，再由中间向两侧逐个吊装和预定位所述桁架分段，最后由两侧向中间逐个焊接固定预定位的所述桁架分段；
在安装所述第二竖向施工区域的所述桁架分段时，先吊装和预定位所述第二竖向施工区域中远离所述第一竖向施工区域的第一侧处的所述桁架分段，再向所述第二竖向施工区域中靠近所述第一竖向施工区域的第二侧的方向逐个吊装和预定位所述桁架分段，最后由所述第二竖向施工区域的第二侧向所述第二竖向施工区域的第一侧逐个焊接固定预定位的所述桁架分段；
在安装所述第三竖向施工区域的所述桁架分段时，先吊装和预定位所述第三竖向施工区域中远离所述第一竖向施工区域的第一侧处的所述桁架分段，再向所述第三竖向施工区域中靠近所述第一竖向施工区域的第二侧的方向逐个吊装和预定位所述桁架分段，最后由所述第三竖向施工区域的第二侧向所述第三竖向施工区域的第一侧逐个焊接固定预定位的所述桁架分段。
本发明进一步的改进在于，通过以下步骤测量定位，安装所述桁架分段：
建立放射状弧形架体结构的空间模型；
通过所述空间模型计算得出桁架分段各节点的三维极坐标；
利用全站仪将所述三维极坐标进行空间放样，放样出所述桁架分段的空间安装位置。
本发明进一步的改进在于，在安装每一层放射状弧形架体结构的桁架分段前，还包括搭设支撑架。
本发明进一步的改进在于，每层所述桁架分段包括一榀或多榀桁架单体，所述桁架单体之间通过弯扭构件连接；
对于安装倾角大的当前榀桁架单体，采用先施工所述当前榀桁架单体与前一榀桁架单体间的弯扭构件，后施工所述当前榀单体分段；
对于安装倾角小的当前榀桁架单体，采用先施工所述当前榀桁架单体，后补装所述当前榀桁架单体与前一榀桁架单体间的弯扭构件。
本发明进一步的改进在于，待每一层所述桁架分段安装完成后，在所述桁架分段上反拉缆风绳进行固定。
本发明进一步的改进在于，于每一层桁架分段之间安装环向杆件后，对所述桁架分段与所述环向杆件的连接节点进行复测定位，并采用电动葫芦进行调整。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
根据结构特点，将放射状弧形架体结构划分为多个竖向施工区域，并将每个竖向施工区域的放射状弧形架体结构的径向桁架划分为多层桁架分段，减小施工难度，各个竖向施工区域的放射状弧形架体结构的桁架分段和环向杆件同步逐层施工，并在每层放射状弧形架体结构吊装完成后合拢，形成整体稳定受力体系；
每一层桁架分段吊装完成后反拉缆风绳固定，防止桁架分段倾倒；
每一层桁架分段与环向杆件连接后，对桁架分段与环向杆件的各连接节点坐标进行复测定位和用电动葫芦调整，提高桁架分段与环向杆件的安装位置精度；
桁架分段吊装时采用由两侧向中间合拢的方式进行吊装，并结合全站仪技术对桁架分段各节点三维极坐标进行空间测放，准确测放桁架分段各节点的空间位置，定位精度高。
附图说明
图1为本发明大型放射状弧形架体结构的平面示意图。
图2为本发明大型放射状弧形架体结构的剖面示意图。
图3为本发明大型放射状弧形架体结构施工方法的施工流程图。
图4为本发明大型放射状弧形架体结构的平面分区示意图。
图5为本发明大型放射状弧形架体结构的径向桁架的分段示意图。
图6为本发明大型放射状弧形架体结构的反拉缆风绳的施工示意图。
图7为本发明大型放射状弧形架体结构的吊装方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
首先参阅图1和图2所示，本发明的大型放射状弧形架体结构是空间网格钢结构体系，即大型放射状弧形钢结构，由两片对称布置的放射状弧形架体结构10通过顶部连接桁架结构13连接而成。每片放射状弧形架体结构10主要由径向桁架11和环向杆件12交错焊接而成，连接节点处设置环向弯扭构件。
径向桁架11厚度约为6m～8m，放射状弧形架体结构10的弧形曲面则通过径向桁架11的桁架弦杆及环向杆件12形成的四边形网格组成，网格尺寸约7m×5m。桁架弦杆定位规格为600mm×300mm×50mm×50mm，腹杆规格为600mm×600mm×35mm×35mm，环向杆件的材质为Q390GJC，环向弯扭构件规格为250mm×250mm×30mm×30mm。
结合图3～7所示，本发明大型放射状弧形架体结构采用竖向分段施工，具体施工步骤如下：
a.将放射状弧形架体结构划分为多个竖向施工区域，放射状弧形架体结构包括交错的径向桁架和环向杆件；
根据放射状弧形架体结构的结构特点，将放射状弧形架体结构分为“两侧三区”三个竖向施工区域，包括位于中间位置的第一竖向施工区域(B区)、以及分别位于第一竖向施工区域(B区)两侧的第二竖向施工区域(A区)和第三竖向施工区域(C区)，如图4所示；
b.将每个竖向施工区域中的放射状弧形架体结构的径向桁架划分为多层桁架分段；
从结构整体特点，施工机械性能，安装过程结构受力变化，安装难易程度将各个竖向施工区域的放射状弧形架体结构的径向桁架11进行竖向合理分段，分割成多层桁架分段111，每层桁架分段包括一榀或多榀桁架单体，在本实施例中，一层桁架分段为一榀桁架单体，如图5所示；
在本实施例中，大型放射状弧形架体结构呈贝壳形，径向桁架及贝壳天窗处的顶部连接桁架均为箱体平面桁架，桁架杆件规格和整体结构尺寸较大，无法满足整榀吊装的施工要求，桁架分段主要从结构整体特点，施工机械性能，安装过程结构受力变化，安装难易程度等方面合理分析，贝壳径向桁架呈扇形布置，与环向杆件交叉形成约7m×5m的四边形网格，结合运输，吊装，安装等因素，桁架分段位置与最近弯扭构件连接节点距离控制在3m内，避免弦杆悬挑过长，纵观整体结构，将放射状弧形架体结构的径向桁架竖向分成6段。
在安装所述第一竖向施工区域(B区)的桁架分段时，先吊装和预定位中间位置的桁架分段，再由中间向两侧逐个吊装和预定位桁架分段，最后由两侧向中间逐个焊接固定预定位的桁架分段；
在安装第二竖向施工区域(A区)的桁架分段时，先吊装和预定位所述第二竖向施工区域中远离所述第一竖向施工区域的第一侧处的桁架分段，再向所述第二竖向施工区域中靠近第一竖向施工区域的第二侧的方向逐个吊装和预定位所述桁架分段，最后由第二竖向施工区域的第二侧向第二竖向施工区域的第一侧逐个焊接固定预定位的桁架分段；
在安装第三竖向施工区域(C区)的桁架分段时，先吊装和预定位第三竖向施工区域中远离第一竖向施工区域的第一侧处的桁架分段，再向第三竖向施工区域中靠近第一竖向施工区域的第二侧的方向逐个吊装和预定位桁架分段，最后由第三竖向施工区域的第二侧向第三竖向施工区域的第一侧逐个焊接固定预定位的桁架分段。
c.测量定位，安装每个竖向施工区域的第一层桁架分段；
在安装桁架分段前，预先搭设支撑架，因为放射状弧形架体结构的桁架分段重量较重，底部外侧钢梁吊装时搭设支撑架，施工过程持续时间较长，且随着施工过程的进展，支撑架受力情况也在不断变化，故在设计支撑架时，不考虑缆风绳对支撑架的有利作用、不考虑支撑架与主结构相连接的协同作用，同时也不考虑风荷载的作用，通过再施工过程分析中，将支撑架1:1建模进行整体计算，并通过精确测量定位搭设支撑架；
吊装径向桁架的桁架分段时，对于倾角较大的当前榀桁架分段施工时，应先施工当前榀桁架分段与前一榀桁架间的弯扭构件，后施工当前榀桁架分段；桁架分段的各杆件对接无误后进行临时固定。复测检查确认无误后焊接。各对接口焊接施工滞后于桁架安装约2～3榀桁架分段；对于倾角较小的当前榀桁架分段施工时，先施工当前榀桁架分段，后补装当前榀桁架分段与前一榀桁架间的弯扭构件；以此为原则进行放射状弧形架体结构的桁架分段的吊装；焊接随安装进度从中间往两侧对称施焊，滞后钢结构安装约2～3个桁架分段，当贝壳两侧钢结构竖向分段施工进度满足顶部连接桁架施工条件时，开始吊装顶部连接桁架；
径向桁架呈扇形发散布置，桁架分段倾角两边最大，故在两侧桁架分段吊装就位松勾后，出现倾倒趋势，此现像产生一个水平力，挤压已装的弯扭构件，使得杆件各对接口难以调整对位，因此，现采取在桁架分段就位松勾后向桁架分段111倾倒方向反拉设缆风绳14，如图6所示，来抵消部分水平力，便于弯扭构件调整对位，同时采用全站仪，对构件各连接节点坐标进行测量，确保弯扭杆件及桁架的安装精度；
通过以下步骤测量定位，安装桁架分段：
首先，建立放射状弧形架体结构的空间模型；
通过空间模型计算得出桁架分段各节点的三维极坐标；
利用全站仪将三维极坐标进行空间放样，放样出所述桁架分段的空间安装位置。
d.于第一层桁架分段之间安装第一层环向杆件，将各个竖向施工区域的第一层桁架分段连接成一体，形成第一层放射状弧形架体结构；
竖向每层桁架分段吊装完成后合拢，形成整体稳定受力体系；
桁架分段安装倾角较大，吊装时空中姿态的调整难度大，所以桁架分段吊装时应对吊点的选择、吊装方法上进行必要的有针对性的措施，采取手拉或电动葫芦来保证控制桁架分段吊装过程中空中姿态的调整，同时采用全站仪对桁架分段各控制点进行坐标复测，保证桁架分段各节点精确定位安装。
e.重复步骤c和d，由下至上、由两侧向中间逐层安装每一层放射状弧形架体结构的桁架分段和环向杆件，直至完成最后一层放射状弧形架体结构的安装；
f.于最后一层放射状弧形架体结构的顶部安装顶部连接桁架，完成施工。
本发明大型放射状弧形架体结构的施工方法采用将大型放射状弧形架体结构在平面内分为两侧三区，竖向采用环形分段施工，首先测量定位，搭设第一层径向桁架的桁架分段支撑架；安装第一层桁架分段；并安装反拉缆风绳固定；然后安装环向杆件；对桁架分段与环向杆件各连接节点坐标进行复测定位，用手拉葫芦调整；桁架整体由下向上逐段安装；由两侧逐步向中间合拢；待各层桁架分段合拢后安装顶部连接桁架。
其中，根据结构特点，将放射状弧形架体结构划分为多个竖向施工区域，并将每个竖向施工区域的放射状弧形架体结构的径向桁架划分为多榀桁架分段，减小施工难度，各个竖向施工区域的放射状弧形架体结构的桁架分段和环向杆件同步逐层施工，并在每层放射状弧形架体结构吊装完成后合拢，形成整体稳定受力体系；
每一层桁架分段吊装完成后反拉缆风绳固定，防止桁架分段倾倒；
每一层桁架分段与环向杆件连接后，对桁架分段与环向杆件的各连接节点坐标进行复测定位和用电动葫芦调整，提高桁架分段与环向杆件的安装位置精度；
桁架分段吊装时采用由两侧向中间合拢的方式进行吊装，并结合全站仪技术对桁架分段各节点三维极坐标进行空间测放，准确测放桁架分段各节点的空间位置，定位精度高。
以上结合附图及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 (8)
1.一种大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于，包括步骤：
a.将放射状弧形架体结构划分为多个竖向施工区域，放射状弧形架体结构包括交错的径向桁架和环向杆件；
b.将每个所述竖向施工区域中的放射状弧形架体结构的径向桁架划分为多层桁架分段；
c.测量定位，安装每个所述竖向施工区域的第一层桁架分段；
d.于所述第一层桁架分段之间安装第一层环向杆件，将各个所述竖向施工区域的所述第一层桁架分段连接成一体，形成第一层放射状弧形架体结构；
e.重复步骤c和d，由下至上逐层安装每一层放射状弧形架体结构的桁架分段和环向杆件，直至完成最后一层放射状弧形架体结构的安装；
f.于所述最后一层放射状弧形架体结构的顶部安装顶部连接桁架。
2.如权利要求1所述的大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于：根据结构特点，将所述放射状弧形架体结构划分为三个竖向施工区域，包括位于中间位置的第一竖向施工区域，以及位于所述第一竖向施工区域两侧的第二竖向施工区域和第三竖向施工区域。
3.如权利要求2所述的大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于：
在安装所述第一竖向施工区域的所述桁架分段时，先吊装和预定位中间位置的所述桁架分段，再由中间向两侧逐个吊装和预定位所述桁架分段，最后由两侧向中间逐个焊接固定预定位的所述桁架分段；
在安装所述第二竖向施工区域的所述桁架分段时，先吊装和预定位所述第二竖向施工区域中远离所述第一竖向施工区域的第一侧处的所述桁架分段，再向所述第二竖向施工区域中靠近所述第一竖向施工区域的第二侧的方向逐个吊装和预定位所述桁架分段，最后由所述第二竖向施工区域的第二侧向所述第二竖向施工区域的第一侧逐个焊接固定预定位的所述桁架分段；
在安装所述第三竖向施工区域的所述桁架分段时，先吊装和预定位所述第三竖向施工区域中远离所述第一竖向施工区域的第一侧处的所述桁架分段，再向所述第三竖向施工区域中靠近所述第一竖向施工区域的第二侧的方向逐个吊装和预定位所述桁架分段，最后由所述第三竖向施工区域的第二侧向所述第三竖向施工区域的第一侧逐个焊接固定预定位的所述桁架分段。
4.如权利要求1所述的大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于，通过以下步骤测量定位，安装所述桁架分段：
建立放射状弧形架体结构的空间模型；
通过所述空间模型计算得出桁架分段各节点的三维极坐标；
利用全站仪将所述三维极坐标进行空间放样，放样出所述桁架分段的空间安装位置。
5.如权利要求1所述的大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于：在安装每一层放射状弧形架体结构的桁架分段前，还包括搭设支撑架。
6.如权利要求1所述的大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于：
每层所述桁架分段包括一榀或多榀桁架单体，所述桁架单体之间通过弯扭构件连接；
对于安装倾角大的当前榀桁架单体，采用先施工所述当前榀桁架单体与前一榀桁架单体间的弯扭构件，后施工所述当前榀单体分段；
对于安装倾角小的当前榀桁架单体，采用先施工所述当前榀桁架单体，后补装所述当前榀桁架单体与前一榀桁架单体间的弯扭构件。
7.如权利要求1所述的大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于：待每一层所述桁架分段安装完成后，在所述桁架分段上反拉缆风绳进行固定。
8.如权利要求1所述的大型放射状弧形架体结构施工方法，其特征在于：于每一层桁架分段之间安装环向杆件后，对所述桁架分段与所述环向杆件的连接节点进行复测定位，并采用电动葫芦进行调整。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151223 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |