CN105649206A - 一种单层网壳钢结构屋面及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单层网壳钢结构屋面及其安装方法，包括屋面网格、V型支撑柱、树形支撑柱和侧立面水平支撑杆；所述屋面网格由箱型截面型钢杆件焊接而成；所述V型支撑柱、树形支撑柱和侧立面水平支撑杆均为屋面网格的支撑结构，并且通过铰接或者刚接的方式与曲面网格连接；所述V型支撑柱下部通过工字型型钢柱与底部结构相连；所述树形支撑柱下部通过十字型型钢柱或滑动支座与底部结构相连；所述侧立面水平支撑杆包括：悬挑梁和二力杆。所述的安装方法采用分区对称同步施工的方法，并且卸载时按照分区、同步的总原则进行。其结构合理、方法有序，保证了整体的安装精度及稳定性。

Description

一种单层网壳钢结构屋面及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种钢结构建筑领域，具体为一种单层网壳钢结构屋面及其安装方法。

背景技术

随着社会的进步以及经济和科学技术的发展，人们的生活追求和审美观念越来越高，一些造型更加新型的建筑物结构应运而生，近年来，一种大鸟形曲面网壳结构的大跨度单层网壳钢结构逐渐成为诸多新颖建筑造型中的代表者。

大鸟形屋面结构整体空间造型复杂，空间位置关系毫无规律。另外，屋面网格为单层网格结构，杆件截面相对较小，结构刚度也较弱，结构跨度大，最大区域结构跨度达40多米，在施工安装阶段，整个屋面结构的安装变形控制难度极大，如何进行屋面网格结构的安装是工程的一大难点；与一般的建筑结构相比，这类建筑具有高度高、跨度大、结构缺陷敏感度高等特点；如果单纯依靠传统的搭设胎架来实现定位安装，那么就需要大量的胎架以及大吨位的起重设备，对于此类建筑，由于屋面跨度大，空间结构布局比较复杂，如何完成大跨度屋面结构的安装，并保证整体的安装精度，同时施工过程中各结构之间不相互干扰，井然有序，这势必成为了一个难题。因此，亟需一种安全、可靠的施工方法，来解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构刚度大、安装精度高，并且施工有序的单层网壳钢结构屋面及其安装方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种单层网壳钢结构屋面，包括屋面网格、V型支撑柱、树形支撑柱和侧立面水平支撑杆；所述屋面网格由箱型截面型钢杆件焊接而成；所述V型支撑柱、树形支撑柱和侧立面水平支撑杆均为屋面网格的支撑结构，并且通过铰接或者刚接的方式与曲面网格连接；所述V型支撑柱下部通过工字型型钢柱与底部结构相连；所述树形支撑柱下部通过十字型型钢柱或滑动支座与底部结构相连；所述侧立面水平支撑杆包括：悬挑梁和二力杆。本技术方案针对网壳钢结构屋面跨度大，各区域结构的不同，分别采用V型支撑柱、树形支撑柱和侧立面水平支撑杆三种定位支撑体系，根据不同的结构特点，因地制宜，保证了各区域的精确定位，整体结构稳定，同时也保证了施工的快捷便利。

进一步的，上述的一种单层网壳钢结构屋面，所述的箱型截面型钢杆件之间采用钢管节点连接；保证了360度各方位的连接一致，方便焊接，保证受力均匀。

进一步的，上述的一种单层网壳钢结构屋面，所述V型支撑柱每榀支柱设有2～4根树枝。

进一步的，上述的一种单层网壳钢结构屋面，所述树形支撑柱每榀支柱设有4～8根树枝。

进一步的，上述的一种单层网壳钢结构屋面，所述二力杆通过铰接的方式与悬挑梁连接。

同时，本发明还提供一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，包括将所述屋面网格根据施工区域分为：屋面一区～屋面七区；所述屋面四区位于整个屋面网格中间，左侧为屋面一区～屋面三区，右侧为屋面五区～屋面七区；安装时，采取以屋面四区为中心，两侧对称同步施工，最后安装屋面四区的方法施工；具体安装方法如下：

1）根据土建进度，进行屋面一区、屋面二区、屋面五区、屋面六区顶部的树形支撑柱埋件及树干、V型支撑柱埋件的分段安装；

2）根据施工进度，搭设门式独立管支撑及支撑模板，并在其上面分块定位网格吊装单元；然后安装所述吊装单元间的嵌补杆件；

3）依次完成相邻两列网格分块及分块间嵌补杆件；

4）进行上述两列网格分块间树状柱树枝的安装；

5）进行该两列网格分块间吊装分块及嵌补杆件的安装；

6）按照步骤2）～5）依次完成所述屋面一区、屋面二区、屋面五区、屋面六区顶部屋面网格的安装；

7）屋面一区、屋面二区、屋面五区、屋面六区的侧立面屋面网格的安装：

①在既定区域内设置格构式临时支撑和拼装胎架，在所述拼装胎架上完成侧立面吊装分块的组装，并检测；

②在侧立面结构上安装侧立面水平支撑杆；

③利用塔吊或汽车吊，依靠格构式临时支撑在侧立面水平支撑杆上进行分块吊装定位；

④按照步骤①～③依次完成所述屋面一区、屋面二区、屋面五区、屋面六区侧立面屋面网格的安装；

8）按照步骤7）所述的方法完成屋面三区和屋面七区侧立面屋面网格的安装；

9）屋面四区的屋面网格的安装：

①根据土建情况搭建组合门式框架支撑，并在其上面设置支撑模板；

②安装屋面网格的分块及其嵌补杆件，所述安装时按照从中部向中间及两侧的顺序依次进行；中轴位置预留合拢缝；

③安装中轴合拢缝位置的嵌补杆件，进而完成屋面四区的屋面网格的安装；

10）分区进行屋面结构卸载，并依次利用塔吊或屋面吊完成屋面结构后装部分；

11）屋面结构后装部分完成后，拆除临时支撑及拼装胎架，完成所述屋面网格的结构安装。

本技术方案采用将屋面网格分为七个分区，并以中间分区为中心两侧对称同步施工的方法依次完成安装，保证了各分区施工的衔接精确，组织精密，各节点之间定位准确。

进一步的，上述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，所述侧立面吊装分块的拼装流程包括：1）设置拼装胎架；2）安装定位小分块；3）安装嵌补杆件；4）焊接及检测。保证了各个吊装单元的结构精度，定位精确，进而保证各单元之间顺畅衔接，使得整体的结构更加精密。

进一步的，上述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，所述的拼装胎架设置时应先根据坐标转化后的X、Y投影点铺设钢板，相互连接形成一刚性平台，所述平台铺设后，进行放X、Y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，形成田字形控制网，并提交验收，然后竖胎架直杆，根据支点处的标高，设置胎架模板。

进一步的，上述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，其特征在于：所述分区进行屋面结构卸载的总体顺序为：

1）屋面一区～屋面三区施工完成后，可开始进行屋面二区和屋面三区的卸载，并先卸载屋面的门式独立管支撑，后卸载侧立面的格构式临时支撑；

2）屋面五区～屋面七区施工完成后，可开始进行屋面六区和屋面七区的卸载，并先卸载屋面的门式独立管支撑，后卸载侧立面的格构式临时支撑；

3）屋面四区及合拢缝施工完成后，可开始进行屋面四区的卸载；

4）最后进行屋面一区和屋面五区的卸载。

有益效果：本发明所述的一种单层网壳钢结构屋面及其安装方法，具有以下优点：针对网壳钢结构屋面跨度大，各区域结构的不同，分别采用V型支撑柱、树形支撑柱和侧立面水平支撑杆三种定位支撑体系，根据不同的结构特点，因地制宜，保证了各区域的精确定位，整体结构稳定，同时也保证了施工的快捷便利；采用屋面网格分为七个分区，并以中间分区为中心两侧对称同步施工的方法依次完成安装，保证了各分区施工的衔接精确，组织精密，各节点之间定位准确；再者，根据各区域的地理位置的不同，分别采用门式独立管支撑、格构式临时支撑和组合门式框架支撑体系，因地制宜，保证了安装过程中的个单元之间的定位稳定，进而保证整体结构的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述的单层网壳钢结构屋面的结构示意图；

图2为本发明所述的V型支撑柱底部结构图；

图3为本发明所述树形支撑柱底部结构示意图一；

图4为本发明所述树形支撑柱底部结构示意图二；

图5为本发明所述侧立面支撑杆结构示意图；

图6为本发明所述屋面网格分区划分示意图；

图中：1-屋面网格、2-V型支撑柱、2-1-工字型型钢、3-树型支撑柱、3-1-十字型型钢柱、3-2-滑动支座、4-侧立面支撑杆、4-1-悬挑梁、4-2-二力杆、W1-屋面一区、W2-屋面二区、W3-屋面三区、W4-屋面四区、W5-屋面五区、W6-屋面六区、W7-屋面七区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

如图1所示的一种单层网壳钢结构屋面，包括屋面网格1、V型支撑柱2、树形支撑柱3和侧立面水平支撑杆4；其屋面网格1由箱型截面型钢杆件焊接而成，各杆件之间采用钢管节点连接；V型支撑柱2、树形支撑柱3和侧立面水平支撑杆4均为屋面网格1的支撑结构，并且通过铰接或者刚接的方式与曲面网格1连接；如图2所示的V型支撑柱2下部通过工字型型钢柱2-1与底部结构相连，其每榀支柱设有2～4根树枝，其树枝通过刚接的方式与屋面的钢管节点连接；如图3、图4所示的树形支撑柱3下部通过十字型型钢柱3-1或滑动支座3-2与底部结构相连，每榀支柱设有4～8根树枝，每根树枝顶部通过耳板以铰接的方式与屋面的钢管节点连接；如图5所示的侧立面水平支撑杆4包括：悬挑梁4-1和二力杆4-2，所述二力杆4-2通过铰接的方式与悬挑梁4-1连接。

上述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，包括将所述屋面网格1根据施工区域分为：屋面一区W1～屋面七区W7；所述屋面四区W4位于整个屋面网格1中间，左侧为屋面一区W1～屋面三区W3，右侧为屋面五区W5～屋面七区W7；安装时，采取以屋面四区W4为中心，两侧对称同步施工，最后安装屋面四区W4的方法施工；具体安装方法如下：

1）根据土建进度，进行屋面一区W1、屋面二区W2、屋面五区W5、屋面六区W6顶部的树形支撑柱3埋件及树干、V型支撑柱2埋件的分段安装；

2）根据施工进度，搭设门式独立管支撑及支撑模板，并在其上面分块定位网格吊装单元；然后安装所述吊装单元间的嵌补杆件；

3）依次完成相邻两列网格分块及分块间嵌补杆件；

4）进行上述两列网格分块间树状柱树枝的安装；

5）进行该两列网格分块间吊装分块及嵌补杆件的安装；

6）按照步骤2）～5）依次完成所述屋面一区W1、屋面二区W2、屋面五区（W5）、屋面六区（W6）顶部屋面网格（1）的安装；

7）屋面一区W1、屋面二区W2、屋面五区W5、屋面六区W6的侧立面屋面网格1的安装：

①在既定区域内设置格构式临时支撑和拼装胎架，在所述拼装胎架上完成侧立面吊装分块的组装，并检测；

②在侧立面结构上安装侧立面水平支撑杆4；

③利用塔吊或汽车吊，依靠格构式临时支撑在侧立面水平支撑杆4上进行分块吊装定位；

④按照步骤①～③依次完成所述屋面一区W1、屋面二区W2、屋面五区W5、屋面六区W6侧立面屋面网格1的安装；

8）按照步骤7）所述的方法完成屋面三区W3和屋面七区W7侧立面屋面网格1的安装；

9）屋面四区W4的屋面网格1的安装：

①根据土建情况搭建组合门式框架支撑，并在其上面设置支撑模板；

②安装屋面网格1的分块及其嵌补杆件，所述安装时按照从中部向中间及两侧的顺序依次进行；中轴位置预留合拢缝；

③安装中轴合拢缝位置的嵌补杆件，进而完成屋面四区W4的屋面网格1的安装；

10）分区进行屋面结构卸载，并依次利用塔吊或屋面吊完成屋面结构后装部分；

11）屋面结构后装部分完成后，拆除临时支撑及拼装胎架，完成所述屋面网格1的结构安装。

上述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，其侧立面吊装分块的拼装流程包括：1）设置拼装胎架；2）安装定位小分块；3）安装嵌补杆件；4）焊接及检测。

上述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，其拼装胎架设置时应先根据坐标转化后的X、Y投影点铺设钢板，相互连接形成一刚性平台，所述平台铺设后，进行放X、Y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，形成田字形控制网，并提交验收，然后竖胎架直杆，根据支点处的标高，设置胎架模板。

上述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，所述分区进行屋面结构卸载的总体顺序为：

1）屋面一区W1～屋面三区W3施工完成后，可开始进行屋面二区W2和屋面三区W3的卸载，并先卸载屋面的门式独立管支撑，后卸载侧立面的格构式临时支撑；

2）屋面五区W5～屋面七区W7施工完成后，可开始进行屋面六区W6和屋面七区W7的卸载，并先卸载屋面的门式独立管支撑，后卸载侧立面的格构式临时支撑；

3）屋面四区W4及合拢缝施工完成后，可开始进行屋面四区W4的卸载；

4）最后进行屋面一区W1和屋面五区W5的卸载。

实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种单层网壳钢结构屋面，其特征在于：包括：屋面网格（1）、V型支撑柱（2）、树形支撑柱（3）和侧立面水平支撑杆（4）；所述屋面网格（1）由箱型截面型钢杆件焊接而成；所述V型支撑柱（2）、树形支撑柱（3）和侧立面水平支撑杆（4）均为屋面网格（1）的支撑结构，并且通过铰接或者刚接的方式与曲面网格（1）连接；所述V型支撑柱（2）下部通过工字型型钢柱（2-1）与底部结构相连；所述树形支撑柱（3）下部通过十字型型钢柱（3-1）或滑动支座（3-2）与底部结构相连；所述侧立面水平支撑杆（4）包括：悬挑梁（4-1）和二力杆（4-2）。

2.根据权利要求1所述的一种单层网壳钢结构屋面，其特征在于：所述箱型截面型钢杆件之间采用钢管节点连接。

3.根据权利要求1所述的一种单层网壳钢结构屋面，其特征在于：所述V型支撑柱（2）每榀支柱设有2～4根树枝。

4.根据权利要求1所述的一种单层网壳钢结构屋面，其特征在于：所述树形支撑柱（3）每榀支柱设有4～8根树枝。

5.根据权利要求1所述的一种单层网壳钢结构屋面，其特征在于：所述二力杆（4-2）通过铰接的方式与悬挑梁（4-1）连接。

6.一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，其特征在于：包括：将所述屋面网格（1）根据施工区域分为：屋面一区（W1）～屋面七区（W7）；所述屋面四区（W4）位于整个屋面网格（1）中间，左侧为屋面一区（W1）～屋面三区（W3），右侧为屋面五区（W5）～屋面七区（W7）；安装时，采取以屋面四区（W4）为中心，两侧对称同步施工，最后安装屋面四区（W4）的方法施工；具体安装方法如下：

1）根据土建进度，进行屋面一区（W1）、屋面二区（W2）、屋面五区（W5）、屋面六区（W6）顶部的树形支撑柱（3）埋件及树干、V型支撑柱（2）埋件的分段安装；

2）根据施工进度，搭设门式独立管支撑及支撑模板，并在其上面分块定位网格吊装单元；然后安装所述吊装单元间的嵌补杆件；

3）依次完成相邻两列网格分块及分块间嵌补杆件；

4）进行上述两列网格分块间树状柱树枝的安装；

5）进行该两列网格分块间吊装分块及嵌补杆件的安装；

6）按照步骤2）～5）依次完成所述屋面一区（W1）、屋面二区（W2）、屋面五区（W5）、屋面六区（W6）顶部屋面网格（1）的安装；

7）屋面一区（W1）、屋面二区（W2）、屋面五区（W5）、屋面六区（W6）的侧立面屋面网格（1）的安装：

①在既定区域内设置格构式临时支撑和拼装胎架，在所述拼装胎架上完成侧立面吊装分块的组装，并检测；

②在侧立面结构上安装侧立面水平支撑杆（4）；

③利用塔吊或汽车吊，依靠格构式临时支撑在侧立面水平支撑杆（4）上进行分块吊装定位；

④按照步骤①～③依次完成所述屋面一区（W1）、屋面二区（W2）、屋面五区（W5）、屋面六区（W6）侧立面屋面网格（1）的安装；

8）按照步骤7）所述的方法完成屋面三区（W3）和屋面七区（W7）侧立面屋面网格（1）的安装；

9）屋面四区（W4）的屋面网格（1）的安装：

①根据土建情况搭建组合门式框架支撑，并在其上面设置支撑模板；

②安装屋面网格（1）的分块及其嵌补杆件，所述安装时按照从中部向中间及两侧的顺序依次进行；中轴位置预留合拢缝；

③安装中轴合拢缝位置的嵌补杆件，进而完成屋面四区（W4）的屋面网格（1）的安装；

10）分区进行屋面结构卸载，并依次利用塔吊或屋面吊完成屋面结构后装部分；

11）屋面结构后装部分完成后，拆除临时支撑及拼装胎架，完成所述屋面网格（1）的结构安装。

7.根据权利要求6所述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，其特征在于：所述侧立面吊装分块的拼装流程包括：1）设置拼装胎架；2）安装定位小分块；3）安装嵌补杆件；4）焊接及检测。

8.根据权利要求6或7所述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，其特征在于：所述拼装胎架设置时应先根据坐标转化后的X、Y投影点铺设钢板，相互连接形成一刚性平台，所述平台铺设后，进行放X、Y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，形成田字形控制网，并提交验收，然后竖胎架直杆，根据支点处的标高，设置胎架模板。

9.根据权利要求6所述的一种单层网壳钢结构屋面的安装方法，其特征在于：所述分区进行屋面结构卸载的总体顺序为：

1）屋面一区（W1）～屋面三区（W3）施工完成后，可开始进行屋面二区（W2）和屋面三区（W3）的卸载，并先卸载屋面的门式独立管支撑，后卸载侧立面的格构式临时支撑；

2）屋面五区（W5）～屋面七区（W7）施工完成后，可开始进行屋面六区（W6）和屋面七区（W7）的卸载，并先卸载屋面的门式独立管支撑，后卸载侧立面的格构式临时支撑；

3）屋面四区（W4）及合拢缝施工完成后，可开始进行屋面四区（W4）的卸载；

4）最后进行屋面一区（W1）和屋面五区（W5）的卸载。