CN105569358B - 大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法 - Google Patents

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    • E04B7/08Vaulted roofs

Abstract

本发明涉及一种大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,包括:根据异型曲面屋顶的形状进行区域划分;于散装区域拼装结构杆件以形成第一网壳结构;于单元安装区域吊装结构单元形成与第一网壳结构连接的第二网壳结构;于滑移安装区域的操作平台上铺设滑移轨道;通过所述滑移轨道运送网壳单元至所述滑移安装区域进行拼装以形成与第一网壳和第二网壳结构连接的第三网壳结构,以形成网壳屋盖;以及于所述网壳屋盖下支设支撑柱,拆除搭设的操作平台。本发明对安装区域进行划分,采用构件散拼、单元吊装、以及网壳滑移相结合的安装方法,具有缩短施工工期,节约施工成本,提高施工质量的优点。

Description

大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑施工领域,特指一种大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法。
背景技术
[0002] 随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断进步,建筑技术也进入了一种高 速发展的模式。建筑结构的超高、异形和大型化,给施工技术的创新与发展,给予了新的挑 战。铝合金结构体系作为大跨度空间结构的一种科学先进形式,以耐腐蚀、重量轻、高精度 预制标准化及全装配式施工等诸多优点,在国内外得到了越来越多应用。
[0003] 对于多曲率异型曲面结构体系的安装,由于构件种类繁多,曲率变化复杂,施工难 度较大,若采用逐个拼装的方法施工方法,工期较长,施工成本较高。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种大跨度多曲率异型曲面屋顶的 施工方法,解决采用逐个拼装施工存在的工期长、成本高的问题。
[0005] 实现上述目的的技术方案是:
[0006] 本发明一种大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,包括:
[0007] 根据异型曲面屋顶的形状进行区域划分,形成位于外沿的散装区域、位于中部的 滑移安装区域、以及位于所述滑移安装区域两侧的单元安装区域;
[0008] 对应所述散装区域、所述滑移安装区域、以及所述单元安装区域搭设操作平台; [0009] 于所述散装区域拼装结构杆件以形成第一网壳结构;
[0010] 将结构杆件拼装成结构单元,吊装所述结构单元至所述单元安装区域进行拼装以 形成第二网壳结构,将所述第二网壳结构与所述第一网壳结构连接;
[0011] 于所述滑移安装区域的操作平台上铺设滑移轨道;
[0012] 将结构杆件拼装成网壳单元,将所述网壳单元通过所述滑移轨道运送至所述滑移 安装区域进行拼装以形成第三网壳结构,将所述第三网壳结构与所述第二网壳结构和所述 第一网壳结构连接以形成网壳屋盖;以及
[0013] 于所述网壳屋盖下支设支撑柱,拆除搭设的操作平台。
[0014] 本发明对安装区域进行划分,采用构件散拼、单元吊装、以及网壳滑移相结合的安 装方法,具有缩短施工工期,节约施工成本,提高施工质量的优点。降低了大跨度多曲率异 型屋面的构件安装难度,取得了良好的经济效益。
[0015] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,搭设操作平 台,包括:
[0016] 对应所述散装区域搭设操作架体,并对所述操作架体进行加固;
[0017] 对应所述滑移安装区域和所述单元安装区域搭设钢结构平台;
[0018] 于所述钢结构平台底部设置转换梁,将所述转换梁的端部搭设于混凝土梁或者混 凝土柱上,并将所述转换梁的端部与底部的混凝土梁或者混凝土柱连接紧固。
[0019]本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,对所述操作架 体进行加固,包括:
[0020]对于支撑面不平处,设置型钢转换层支撑操作架体;
[0021] 利用钢管将操作架体与相邻的混凝土梁或混凝土柱拉结固定;
[0022]于所述操作架体的外侧搭设扶壁式架体以支撑所述操作架体。
[0023] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,于所述散装区 域拼装结构杆件之前还包括:安装对应所述异型曲面屋顶边缘的支座,所述支座包括滑动 支座和固定支座;
[0024] 安装所述滑动支座包括:
[0025] 于滑动支座安装位置处预设有第一预埋钢板;
[0026] 于所述第一预埋钢板之上焊接连接调节件,所述调节件用于调整所述滑动支座的 安装位置;
[0027] 浇筑混凝土以包裹所述调节件,并将所述调节件的顶面露出形成连接面;
[0028] 于所述连接面上固定连接R形板,将所述R形板通过定位销轴铰接于连接板,通过 铰接以调整所述连接板的位置;
[0029] 安装所述固定支座包括:
[0030] 于固定支座安装位置处预设有第二预埋钢板;
[0031] 于所述第二预埋钢板之上焊接固定型钢柱。
[0032] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,于所述散装区 域拼装结构杆件,包括:
[0033]吊装结构杆件至拼装位置,所述结构杆件的端部呈锥形,将结构杆件的端部围设 呈圆形并通过节点盘连接固定;
[0034]利用脚手架临时支撑拼装好的结构杆件;
[0035] 将边缘处的节点盘与对应的支座固定连接,依序将结构杆件拼装固定以形成第一 网壳结构。
[0036] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,将结构杆件拼 装成结构单元,吊装所述结构单元至所述单元安装区域进行拼装,包括:
[0037] 吊装结构杆件,于所述单元安装区域的中部将结构杆件拼装成闭合的环形内圈;
[0038] 将拼装好的环形内圈内部未拼装的区域划分成多个第一分区,于地面将结构杆件 拼装成与每一第一分区对应的第一结构单元;
[0039] 吊装所述第一结构单元至对应的第一分区处并与所述环形内圈的结构杆件连接 紧固,将相邻的第一分区间的第一结构单元之间连接紧固;
[0040] 吊装结构杆件,于所述单元安装区域的外沿将结构杆件拼装成闭合的环形外圈, 将环形外圈处的结构杆件与相邻的所述散装区域的结构杆件连接紧固;
[0041] 将所述环形外圈和所述环形内圈之间未拼装的区域划分成多个第二分区,于地面 将结构杆件拼装成与每一第二分区对应的第二结构单元;
[0042] 吊装所述第二结构单元至对应的第二分区处并与所述环形外圈和所述环形内圈 的结构杆件连接紧固,将相邻的第二分区将的第二结构单元之间连接紧固;
[0043] 其中:结构杆件的拼装包括:将结构杆件的端部围设呈圆形进而通过节点盘连接 固定。
[0044] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,于所述滑移安 装区域的操作平台上铺设滑移轨道,包括:
[0045] 于所述第一网壳结构之上靠近所述滑移安装区域处搭设拼装平台;
[0046] 于所述拼装平台之上铺设支撑钢管;
[0047] 于所述滑移安装区域的操作平台之上设置门型支撑架;
[0048] 于所述支撑钢管和所述门型支撑架之上连续铺设槽钢以形成滑移轨道。
[0049] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,将结构杆件拼 装成网壳单元,将所述网壳单元通过所述滑移轨道运送至所述滑移安装区域进行拼装,包 括:
[0050] 依据结构杆件的重量将所述滑移安装区域划分成多个滑移区域;
[0051] 于所述拼装平台上将结构杆件拼装成与每一滑移区域对应的网壳单元;
[0052] 于对应的滑移区域处的操作平台架设龙门架;
[0053] 将网壳单元通过所述滑移轨道滑送至对应的滑移区域,利用所述龙门架将所述网 壳单元吊起,进行位置调节后将所述网壳单元与相邻的结构单元紧固连接。
[0054] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,于所述网壳屋 盖下支设支撑柱,包括:
[0055] 于所述网壳屋盖中结构杆件的连接节点处焊接连接第一耳板;
[0056] 支设支撑柱,所述支撑柱为树状柱,于所述树状柱的端部焊接连接第二耳板;
[0057] 将所述第二耳板插设于所述第一耳板内并通过关节轴承铰接。
[0058] 本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法的进一步改进在于,还包括:
[0059] 所述结构杆件为工字型结构,于所述工字型结构的腹板上固定布线管;
[0060] 于所述工字型结构的顶板固定布线槽,将所述布线槽和所述布线管通过软管连 通;
[0061] 于所述结构杆件连接节点处的侧封板上开孔,将灯具卡入开孔处并与所述侧封板 连接固定,将所述灯具与所述布线管内的线路连接。
附图说明
[0062] 图1为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中对屋顶进行区域划分的结 构示意图。
[0063] 图2为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中通过型钢转换层对操作架 体进行加固的结构示意图。
[0064] 图3为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中通过钢管抱柱加固操作架 体的结构示意图。
[0065]图4至图7为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中对操作架体的立奸 底部进行加固的结构示意图。 __
[0066]图8为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中搭设钢结构平台的结构示 意图。
[0067]图9为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中钢胎架底部的转换梁的结 构示意图。
[0068]图10为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中转换梁与底部混凝土结 构的连接结构不意图。
[0069]图11为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中钢胎架底部的转换梁的 另一实施例的结构示意图。
[0070]图12和图13为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中滑动支座的结构 示意图。
[0071]图14和图15为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中固定支座的结构 /」、•眉、〇
[0072]图ie和图17为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中结构杆件和节点 盘的连接结构不意图。
[0073]图18至图24为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中单元安装区域的 施工过程的结构示意图。
[0074]图25和图26为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中滑移轨道的结构 示意图。
[0075]图27为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中滑移轨道下方的门型支 撑架的结构示意图。
[0076]图28和图29为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中滑移网壳单元的 结构示意图。
[0077]图3〇为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中支撑柱与结构杆件的连 接结构示意图。
[0078]图31为本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法中结构杆件上安装布线管 的结构示意图。
具体实施方式
[0079]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0080]本发明提供了一种大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,适应自由曲面的施 工,比如类似袈裟这样的不规则形状。屋顶采用镂空的网壳结构,利用铝合金杆件进行拼装 形成,本工法通过运用SAP2000软件对支撑胎架整体模型进行受力分析,确定支撑胎架构 造、尺寸、间距等,同时运用MIDAS (GEN)有限元分析软件对滑移轨道、单元网壳、钢格构柱进 行整体受力分析、稳定性验算及工况分析复核。通过1:1足尺模拟实验对单元拼装、分块滑 移系统进行检验,验证工艺可行性及确定操作流程。根据图纸,通过计算机三维模拟放样 后,将铝合金杆件、侧封板、节点盘、支座等构件在工厂制作,运至现场后,进行拼装施工。将 穹顶分若干个安装区域,确定散装区、分块吊装区、滑移安装区;根据塔吊覆盖范围,确定各 区分块面积、重量。各区安装时,先形成局部稳定的封闭空间,减少累计误差,再逐次拼装完 成。下面结合附图对本发明大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法进行说明。
[0081] 本发明一种大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,包括:
[0082] 进行施工准备,按照设计意图进行图纸深化设计,三维建模后,生成构件加工图, 编制加工计划,将需要进行场外加工和采购订货的材料、部件加工订货。根据三维模图确定 穹顶基座及节点盘三维坐标,进行平面定位及空间位置复核。根据现场条件,穹顶杆件分别 采用散装、单元拼装及分块滑移推进三种方式进行安装。分a、b、c、d四个区域进行安装。操 作平台采用满堂盘扣脚手架以及格构钢平台。
[0083] 如图1所示,根据异型曲面屋顶的形状进行区域划分,形成位于外沿的散装区域A 和散装区域D、位于中部的滑移安装区域C、以及位于滑移安装区域C两侧的单元安装区域B; 散装区域A和散装区域D采用散拼结构杆件的施工方法,单元安装区域B采用吊装的施工方 法,滑移安装区域C采用滑动安装的施工方法。在屋顶施工形成网壳屋盖11,该网壳屋盖11 由结构杆件111拼装而成。
[0084] 进行高空操作平台的搭设,对应散装区域A和散装区域D、滑移安装区域C、以及单 元安装区域B搭设操作平台;如图2所示,搭设操作平台包括:对应散装区域A和散装区域D搭 设操作架体21,并对操作架体21进行加固;如图8所示,对应滑移安装区域C和单元安装区域 B搭设钢结构平台22;如图9所示,于钢结构平台22底部设置转换梁222,将转换梁222的端部 搭设于混凝土梁或者混凝土柱上,并将转换梁222的端部与底部的混凝土梁或者混凝土柱 连接紧固。对操作架体21进行加固,包括:如图2所示,对于支撑面不平处,设置型钢转换层 211支撑操作架体21;如图3所示,利用钢管212将操作架体21与相邻的混凝土梁或混凝土柱 拉结固定;于操作架体的外侧搭设扶壁式架体以支撑操作架体。
[0085] 根据建筑形状及周边地形情况,分别搭设满堂操作架及高度变化不一的独立塔桁 架式承插盘扣操作架,在散装区域A搭设满堂操作架作为操作架体21,在散装区域D搭设独 立塔桁架式承插盘扣操作架作为操作架体21;满堂操作架立杆间距不大于1.5m,独立塔桁 架式承插盘扣脚手架以1 • 2*1 • 2m架体为一个格构单元,格构单元间垂直高度每隔1.5m高度 连接一道,格构单元横纵间隔3.6m,满足架体的整体稳定性要求。
[0086] 如图2所示,在散装区域A处存有山体结构20,利用山体结构20支撑网壳屋盖11,该 山体部分的土体为矿山土质,高低不平,坡度较陡,局部操作架立杆无法落地时,设置型钢 转换层211进行处理;设置定间距的水平剪刀撑及连续竖向剪刀撑内部满搭竖向斜拉杆。型 钢转换层211底部设置立杆支撑,根据现场实际情况,确保立杆支撑落地牢固,立杆支撑之 间的间距小于1800mm,在立杆支撑的顶部垫设工字钢,通过工字钢支撑型钢转换层211,工 字钢的顶部与型钢转换层211之间焊接固定,在型钢转换层211之上间隔设有L型材,L型材 的间距小于2m。
[0087] 如图3所示,利用钢管212将混凝土柱基与操作架横杆或竖杆相连接,每个柱基拉 结两道;水平钢管与操作架横杆或竖杆连接处安装双扣件;设置钢丝绳将架体与结构梁拉 结。通过钢管212形成了操作架体的抱柱结构,通过抱柱结构加固操作架体。
[0088] 满堂操作架外侧,新增高度为原高度2/3,搭设宽度为跨度的1/4的扶壁式架体,增 加架体稳定性。
[0089] 如图4所示,在斜坡面上设置木方214,通过木方214支撑操作架体21的立杆213;如 图5所述,斜坡面坡度大时,植筋浇筑3〇0*300混凝土平台215,混凝土平台215支撑操作架体 21的立杆213,混凝土平台215通过植筋2151连接斜坡结构;如图6所示,软质地基用铁镐局 部凿平后浇筑混凝土垫层,并放置槽钢216,将立杆213置于槽钢216上;如图7所示,硬质地 基采用铁镐局部凿平后将立杆置于凿平处。
[0090]采用M20化学锚栓锚固与山坡护坡混凝土梁上,与焊接角钢栓接,再与脚手架连 接;化学锚栓横纵间距不大于8m。
[0091]如图8和图9所示,钢结构平台采用钢胎架221支设构成,在单元安装区域B下方设 置有树状支撑柱,以支撑网壳屋盖,在树状钢结构柱区高于24tn的部分及中心的滑移安装区 域采用钢结构平台。钢结构平台的搭设顺序为:树状柱内圈加高节安装-----树状柱外圈胎 架及桁架梁安装——中心滑移区胎架及桁架梁安装——悬挑区域胎架及桁架梁安装。树 状柱内圈支座在树状柱胎架的正上方,故在树状柱胎架的基础上按安装杆件的高度进行加 局。
[0092] 钢平台22安装以塔吊安装为主,以塔吊吊装能力对钢柱进行分段分节,塔吊盲区 采用汽车吊进行吊装。桁架梁采用槽钢双拼构造,斜腹杆及顶、底部加强处采用角钢焊接, 桁架梁与胎架之间焊接连接,焊缝高度不小于10mm。钢胎架反力较大,远超出混凝土楼板承 载力,根据模型及受力分析统计基础受力,设置转换钢梁222或桁架将反力分摊到混凝土 梁、柱上,确保结构安全。根据胎架模型受力分析结果、周边环境条件及楼板承载力情况,采 用以下措施对平台基础加固。如图10所示,胎架下方放置两根3m钢梁222,钢梁222边混凝土 结构植入化学螺栓2M后固定钢板223;再将钢板223与钢梁222焊接固定。如图11所示,转换 梁222还可以是桁架,在胎架下方设置转换结构或桁架,将反力分担到混凝土柱上,转换结 构或转换桁架。
[0093] 如图12至图15所示,安装对应异型曲面屋顶边缘的支座,支座包括滑动支座23和 固定支座24;安装滑动支座23包括:于滑动支座安装位置处预设有第一预埋钢板231;于第 一预埋钢板231之上焊接连接调节件232,调节件232用于调整滑动支座的安装位置;浇筑混 凝土以包裹调节件232,并将调节件232的顶面露出形成连接面;于连接面上固定连接R形板 233,将R形板233通过定位销轴234铰接于连接板235,通过铰接以调整连接板235的位置。安 装固定支座24包括:于固定支座安装位置处预设有第二预埋钢板241;于第二预埋钢板241 之上焊接固定型钢柱242。
[0094] 滑动支座安装:底部设置调节件与预埋钢板焊接连接,根据现场标高情况,采用钢 板焊接加工制作调节件,调节件安装完成后,浇筑混凝土包裹。支座底部采用镀锌钢板与调 节件焊接连接;支座顶部连接件用螺栓与铝合金杆件连接,通过销轴形成转动的铰接,释放 弯矩。安装完成后。支座由R板,定位销轴、连接板组成。连接件通过定位销轴与R板连接,组 成活动跤支座。支座连接板上开有若干孔位,将节点板孔位与支座连接板孔位对齐,铝合金 杆件孔位与节点板孔位对齐,采用高强螺栓临时固定;待铝合金杆件、支座连接板固定到位 后,采用硬铝合金螺栓紧固。固定支座采用钢板焊接成圆柱形,支座底部与预埋钢板焊接连 接;支座安装完成后,周边钢杆件与支座焊接固定,形成固定支座。
[0095]如图16和图17所示,进行散装区域A和散装区域D的结构杆件的拼装,于散装区域A 和散装区域D拼装结构杆件111以形成第一网壳结构。于散装区域A和散装区域D拼装结构杆 件包括:吊装结构杆件111至拼装位置,结构杆件111的端部呈锥形,将结构杆件的端部围设 呈圆形并通过节点盘25连接固定;利用脚手架临时支撑拼装好的结构杆件;将边缘处的节 点盘25与对应的支座固定连接,依序将结构杆件拼装固定以形成第一网壳结构。
[0096] 散装区域位于操作架满堂搭设区,为满足滑移区域拼装平台要求,先行安装滑移 区域拼装平台前的散装杆件。为避免先行安装的结构发生变形,利用脚手架为支撑将杆件 撑起安装单元,待安装构件有一定的刚度相互约束后,拆除支撑,再依次循环安装。杆件安 装过程中应及时复核安装偏差,消除安装偏差,保证建筑外形;杆件安装时采用气动铆钉枪 进行铆钉紧固,保证杆件安装固定牢固。铝合金构件连接节点采用硬铝合金螺栓连接,杆件 端部的螺栓孔的规格、数量与节点板上对应的螺栓孔的规格、数量一致,现场以铆钉枪进行 装配式连接施工。铝合金杆件两端为近似锥形,端部根据节点曲率需求,开设若干螺栓孔; 根据在节点盘螺栓孔的连接位置不同,安装时形成不同的曲率。
[0097] 进行单元安装区域B的安装,将结构杆件拼装成结构单元,吊装结构单元至单元安 装区域进行拼装以形成第二网壳结构,将第二网壳结构与第一网壳结构连接。如图18所示, 将单元安装区域B进行区域划分,将单元安装区域B的中部逆时针划分成1区至12区,将内圈 逆时针分成13区至18区。将结构杆件拼装成结构单元,吊装结构单元至单元安装区域进行 拼装,包括:如图19所示,吊装结构杆件111,于单元安装区域B的中部将结构杆件111拼装成 闭合的环形内圈31;将拼装好的环形内圈31内部未拼装的区域划分成多个第一分区311,如 图20所示,于地面将结构杆件拼装成与每一第一分区311对应的第一结构单元312;吊装第 —结构单元312至对应的第一分区311处并与环形内圈31的结构杆件111连接紧固,如图21 所示,将相邻的第一分区311间的第一结构单元312之间连接紧固;如图22所示,吊装结构杆 件,于单元安装区域的外沿将结构杆件拼装成闭合的环形外圈32,将环形外圈处的结构杆 件与相邻的散装区域的结构杆件连接紧固;如图23所示,将环形外圈32和环形内圈31之间 未拼装的区域划分成多个第二分区321,于地面将结构杆件111拼装成与每一第二分区321 对应的第二结构单元322;吊装第二结构单元322至对应的第二分区321处并与环形外圈32 和环形内圈31的结构杆件连接紧固,如图24所示,将相邻的第二分区321的第二结构单元 322之间连接紧固;其中:结构杆件的拼装包括:将结构杆件的端部围设呈圆形进而通过节 点盘连接固定。
[0098] 分块单元吊装在树状柱区域,以塔吊吊装为主,依据塔吊吊装能力,分若干个单元 进行分块吊装,控制单块吊装重量。单元吊装过程中,杆件螺栓全部安装就位后方可进行吊 装。吊装就位后,利用全站仪对就位后的单元网壳上的节点盘进行坐标测量,并依据测量的 偏差对网壳进行调整,待调整到位后方可将对接处的螺栓全部锁紧。
[0099] 进行滑移安装区域C的安装。如图25和图26所示,于滑移安装区域C的操作平台22 上铺设滑移轨道41;结合图28所示,将结构杆件拼装成网壳单元112,将网壳单元112通过滑 移轨道41运送至滑移安装区域C进行拼装以形成第三网壳结构,将第三网壳结构与第二网 壳结构和第一网壳结构连接以形成网壳屋盖;于滑移安装区域的操作平台上铺设滑移轨 道,包括:于第一网壳结构之上靠近滑移安装区域C处搭设拼装平台42;于拼装平台42之上 铺设支撑钢管;结合图27所示,于滑移安装区域C的操作平台22之上设置门型支撑架43;于 支撑钢管和门型支撑架43之上连续铺设槽钢以形成滑移轨道41。将结构杆件111拼装成网 壳单元112,将网壳单元112通过滑移轨道运送至滑移安装区域进行拼装,包括:依据结构杆 件的重量将滑移安装区域划分成多个滑移区域,划分成1区至16区;于拼装平台42上将结构 杆件111拼装成与每一滑移区域对应的网壳单元112;于对应的滑移区域处的操作平台架设 龙门架;将网壳单元112通过滑移轨道滑送至对应的滑移区域,利用龙门架将网壳单元吊 起,进行位置调节后将网壳单元与相邻的结构单元紧固连接。
[0100] 在山体己拼装好的网壳上方搭设50m*30tn的平台,作为滑移单元的拼装平台,拼装 平台采用盘扣式脚手架搭设,并预铺设轨道。操作架上方横向铺设方管,分担轨道的反力, 在轨道上方纵向铺设轨道。采用槽钢焊接形成门式轨道支撑架,并与胎架焊接连接,将槽钢 铺设于门式支撑架上作为滑移轨道,轨道坡度满足铝合金网壳曲度,且不大于1:20。采用槽 钢、钢板、滑轮焊接制作滑移支座,滑移支座与穹顶网壳之间通过槽钢、螺栓固定连接,槽钢 与穹顶网壳垫方木或皮塑料,防止滑动过程损伤网壳。滑移支座滑设在滑移轨道内。将中心 分块曲面滑移区域共分16个单元区域,1区到8区为曲面滑移推进,9区到16区为分块单元吊 装。塔吊需满足分块单元吊装的重量要求。在轨道上方拼装需要滑移的单元网壳,同步安装 节点盘、盖帽及侧封板等。对分块滑移及单元吊装的最大网壳进行工况分析,确定最大位移 及杆件最大应力比满足设计及安装要求。如图28和图29所示,在滑移末端安装两台5t的卷 扬机412,通过卷扬机412牵引网壳单元112前行,在滑移轨道41上设置定滑轮411,以牵引网 壳单元112上固定的牵引绳,通过网壳单元112前后的两个卷扬机412来调整网壳单元112的 运送位置,将网壳滑移就位。网壳就位后,用龙门架将网壳吊起,移除下方轨道,再将网壳缓 慢放置设计标高位置,与后方已安装的网壳进行就位安装,并将前端杆件的坐标调至设计 坐标,前端在后方安装就位后用支撑杆进行支撑。网壳屋盖拼装完成。
[0101] 将网壳屋盖与下部的树状支撑柱51连接,如图30所示,于网壳屋盖下支设支撑柱 51,拆除搭设的操作平台。于网壳屋盖下支设支撑柱,包括:于网壳屋盖中结构杆件111的连 接节点处焊接连接第一耳板511;支设支撑柱,支撑柱为树状柱,于树状柱的端部焊接连接 第二耳板512;将第二耳板512插设于第一耳板511内并通过关节轴承513铰接。铝合金网壳 结构安装完成后,安装树状柱与网壳之间的耳板、关节轴承,将第二耳板和第一耳板分别与 树状柱、节点构件焊接连接,再通过关节轴承与第一耳板和第二耳板连接。
[0102] 在网壳屋盖的结构杆件上安装灯带,如图31所示,结构杆件为工字型结构,于工字 型结构的腹板上固定布线管61;于工字型结构的顶板固定布线槽62,将布线槽62和布线管 61通过软管63连通;于结构杆件连接节点处的侧封板上开孔,将灯具卡入开孔处并与侧封 板连接固定,将灯具与布线管内的线路连接。
[0103] 将镀锌钢管用不诱钢管卡、十字槽不锈钢自攻螺钉及垫衬铝单板固定于工字铝杆 件侧面,铝单板用结构耐候胶与工字铝杆件粘结。采用尼龙软管与铝合金线槽连接。
[0104] 在节点盘的侧封板上开孔,灯具卡槽卡入开孔处,将采光灯具用不锈钢螺钉固定 于侧封板。
[0105] 卸载,按计算结果,支撑拆除后,网壳会有向上位移的,约束先行解除;向下位移 的,约束后解除;并遵循先小跨度后大跨度、先两边后中间。
[0106] 高空盘扣操作架及胎架拆除前,进行全面检查,铝合金构件、灯具安装过程易受到 污染、损伤等破坏,对松动、脱落的螺钉、卡具、连接件及时修补;检查所有灯带照明情况,不 符合要求的及时更换;待检查验收后即可拆除支撑。拆架时特别注意安全和对构件的成品 保护,不得乱掷,避免砸坏构件。
[0107] 工艺原理:
[0108] 本工法通过运用SAP2〇00软件对支撑胎架整体模型进行受力分析,确定支撑胎架 构造、尺寸、间距等,同时运用MIDAS (GEN)有限元分析软件对滑移轨道、单元网壳、钢格构柱 进行整体受力分析、稳定性验算及工况分析复核。
[0109] 通过1:1足尺模拟实验对单元拼装、分块滑移系统进行检验,验证工艺可行性及确 定操作流程。
[0110] 根据图纸,通过计算机三维模拟放样后,将铝合金杆件、侧封板、节点盘、支座等构 件在工厂制作,运至现场后,进行拼装施工。
[0111]将穹顶分若干个安装区域,确定散装区、分块吊装区、滑移安装区;根据塔吊覆盖 范围,确定各区分块面积、重量。各区安装时,先形成局部稳定的封闭空间,减少累计误差, 再逐次拼装完成。
[0112]网壳结构主要构件材料为工字铝加侧封板,工字型铝合金型材上下两块翼板通过 上下两块节点连接,连接采用特制铆钉铆接。
[0113]根据三维模型图对穹顶基座及节点盘进行空间定位,依据节点盘编号,利用全站 仪对安装的节点盘定位复核,固定。无误后,进行下一个节点安装,确保网壳成型质量。
[0114]铝合金杆件安装后,对有擦花的饰面进行补漆处理,并对表面进行清洁。
[0115]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. 一种大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,包括: 根据异型曲面屋顶的形状进行区域划分,形成位于外沿的散装区域、位于中部的滑移 安装区域、以及位于所述滑移安装区域两侧的单元安装区域; 对应所述散装区域、所述滑移安装区域、以及所述单元安装区域搭设操作平台; 于所述散装区域拼装结构杆件以形成第一网壳结构; 将结构杆件拼装成结构单元,吊装所述结构单元至所述单元安装区域进行拼装以形成 第二网壳结构,将所述第二网壳结构与所述第一网壳结构连接; 于所述滑移安装区域的操作平台上铺设滑移轨道; 将结构杆件拼装成网壳单元,将所述网壳单元通过所述滑移轨道运送至所述滑移安装 区域进行拼装以形成第三网壳结构,将所述第三网壳结构与所述第二网壳结构和所述第一 网壳结构连接以形成网壳屋盖;以及 于所述网壳屋盖下支设支撑柱,拆除搭设的操作平台。
2. 如权利要求1所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,搭设操作 平台,包括: 对应所述散装区域搭设操作架体,并对所述操作架体进行加固; 对应所述滑移安装区域和所述单元安装区域搭设钢结构平台; 于所述钢结构平台底部设置转换梁,将所述转换梁的端部搭设于混凝土梁或者混凝土 柱上,并将所述转换梁的端部与底部的混凝土梁或者混凝土柱连接紧固。
3. 如权利要求2所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,对所述操 作架体进行加固,包括: 对于支撑面不平处,设置型钢转换层支撑操作架体; 利用钢管将操作架体与相邻的混凝土梁或混凝土柱拉结固定; 于所述操作架体的外侧搭设扶壁式架体以支撑所述操作架体。
4. 如权利要求1所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,于所述散 装区域拼装结构杆件之前还包括:安装对应所述异型曲面屋顶边缘的支座,所述支座包括 滑动支座和固定支座; 安装所述滑动支座包括: 于滑动支座安装位置处预设有第一预埋钢板; 于所述第一预埋钢板之上焊接连接调节件,所述调节件用于调整所述滑动支座的安装 位置; 浇筑混凝土以包裹所述调节件,并将所述调节件的顶面露出形成连接面; 于所述连接面上固定连接R形板,将所述R形板通过定位销轴铰接于连接板,通过较接 以调整所述连接板的位置; 安装所述固定支座包括: 于固定支座安装位置处预设有第二预埋钢板; 于所述第二预埋钢板之上焊接固定型钢柱。
5.如权利要求4所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,于所述散 装区域拼装结构杆件,包括: 吊装结构杆件至拼装位置,所述结构杆件的端部呈锥形,将结构杆件的端部围设呈圆 形并通过节点盘连接固定; 利用脚手架临时支撑拼装好的结构杆件; 将边缘处的节点盘与对应的支座固定连接,依序将结构杆件拼装固定以形成第一网壳 结构。
6. 如权利要求1所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,将结构杆 件拼装成结构单元,吊装所述结构单元至所述单元安装区域进行拼装,包括: 吊装结构杆件,于所述单元安装区域的中部将结构杆件拼装成闭合的环形内圈; 将拼装好的环形内圈内部未拼装的区域划分成多个第一分区,于地面将结构杆件拼装 成与每一第一分区对应的第一结构单元; 吊装所述第一结构单元至对应的第一分区处并与所述环形内圈的结构杆件连接紧固, 将相邻的第一分区间的第一结构单元之间连接紧固; 吊装结构杆件,于所述单元安装区域的外沿将结构杆件拼装成闭合的环形外圈,将环 形外圈处的结构杆件与相邻的所述散装区域的结构杆件连接紧固; 将所述环形外圈和所述环形内圈之间未拼装的区域划分成多个第二分区,于地面将结 构杆件拼装成与每一第二分区对应的第二结构单元; 吊装所述第二结构单元至对应的第二分区处并与所述环形外圈和所述环形内圈的结 构杆件连接紧固,将相邻的第二分区的第二结构单元之间连接紧固; 其中:结构杆件的拼装包括:将结构杆件的端部围设呈圆形进而通过节点盘连接固定。
7. 如权利要求1所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,于所述滑 移安装区域的操作平台上铺设滑移轨道,包括: 于所述第一网壳结构之上靠近所述滑移安装区域处搭设拼装平台; 于所述拼装平台之上铺设支撑钢管; 于所述滑移安装区域的操作平台之上设置门型支撑架; 于所述支撑钢管和所述门型支撑架之上连续铺设槽钢以形成滑移轨道。
8. 如权利要求7所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,将结构杆 件拼装成网壳单元,将所述网壳单元通过所述滑移轨道运送至所述滑移安装区域进行拼 装,包括: 依据结构杆件的重量将所述滑移安装区域划分成多个滑移区域; 于所述拼装平台上将结构杆件拼装成与每一滑移区域对应的网壳单元; 于对应的滑移区域处的操作平台架设龙门架; 将网壳单元通过所述滑移轨道滑送至对应的滑移区域,利用所述龙门架将所述网壳单 元吊起,进行位置调节后将所述网壳单元与相邻的结构单元紧固连接。
9. 如权利要求1所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,于所述网 壳屋盖下支设支撑柱,包括: 于所述网壳屋盖中结构杆件的连接节点处焊接连接第一耳板; 支设支撑柱,所述支撑柱为树状柱,于所述树状柱的端部焊接连接第二耳板; 将所述第二耳板插设于所述第一耳板内并通过关节轴承铰接。
10. 如权利要求1所述的大跨度多曲率异型曲面屋顶的施工方法,其特征在于,还包括: 所述结构杆件为工字型结构,于所述工字型结构的腹板上固定布线管; 于所述工字型结构的顶板固定布线槽,将所述布线槽和所述布线管通过软管连通; 于所述结构杆件连接节点处的侧封板上开孔,将灯具卡入开孔处并与所述侧封板连接 固定,将所述灯具与所述布线管内的线路连接。
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