CN105678001A - 一种桁架注砼的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桁架注砼的施工方法，包含如下步骤：收集建筑施工要求，设计钢箱双向桁架结构；运用有限元软件建立桁架及桁架连接的下层建筑与上层建筑结构模型；用有限元软件对模型进行力学验算，计算出桁架的受压力值；模拟对桁架高受压力值的高受压节段注砼后的强化；根据模型制作桁架；现场施工。通过深化设计，运用有限元软件分析桁架内力，对弦杆高受压节段采取局部内灌砼的方式，增强桁架的强度和刚度，提高转换桁架承载能力。施工方法提高了施工机械的使用效率，缩短了施工工期；同时解决了弦杆受力较大等质量保证难点；做到桁架截面不变，提高架体承重能力，节约了施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种桁架施工方法，尤其涉及一种桁架注砼的施工方法。
背景技术
桁架结构在早期主要是应用于木桥和屋架，而最早的金属桁架结构出现1845年的英国。桁架结构的最大特点就是当各节点均为铰接时，节点上杆件只承受轴力，而不承受弯矩和剪力。随着近代科学技术的发展，建筑材料性能得到极大的提升，钢筋混凝土桁架、钢桁架结构及型钢混凝土组合式桁架也随之应用于工程实践之中。
由于钢材具有强度高、自重轻、变形能力强、材质均匀及各向同性好等特点特别适合建造大跨度及超高层建筑。
2015年军事医学科学院院务部徐福宾教授采用有限元计算软件，建立三维模型，对建筑和施工过程中的临时支撑体系进行了数值模拟分析，得到了支撑架的应力和应力分布规律，其只是在简单的支撑架受力上进行了分析。
而随着钢桁架研究的不断深入，在最近几年，桁架的使用功能不断增加，其中比较新型的是箱型转换钢桁架的诞生。箱型转换钢桁架多用于大跨度空间与普通楼层结构的转换，造型美观，具有较大的结构承载力。采用轧制钢板焊接成型，借助于工工厂大型加工设备，可加工成巨型铸钢节点。解决施工现场焊接复杂、质量不易保证的问题。但是，由于必须保证桁架杆件的抗压能力，往往架体杆件钢材厚高度较大，架体截面高度大。
现有的调整方式均不能达到预期效果。
发明内容
本发明实为了解决上述现有技术中桁架结构稳定度提升的解决方式带来的不良效果的问题，提供了本发明桁架注砼的施工方法，包含如下步骤：
S1：收集建筑施工要求，设计桁架结构，所述桁架包括由上弦杆和下弦杆构成的弦杆、以及连接在上弦杆和下弦杆之间的腹杆；
S2：运用有限元软件建立桁架及桁架连接的下层建筑与上层建筑结构模型；
S3：用有限元软件对模型进行力学验算，计算出弦杆或腹杆的受压力值，受压力值超过预设值进入步骤S4，受压力值不超过预设值则进入步骤S5；所述预设值为建筑施工要求允许桁架形变安全范围内的受压力值；
S4：对桁架的上弦杆进行模拟注砼强化，选取下弦杆或腹杆的受压力值超过预设值的部位作为高受压节段进行模拟局部注砼强化，进入步骤S3；
S5：根据模型制作桁架；
S6：现场施工。
进一步的，所述桁架为钢箱桁架。
进一步的，步骤S6中现场施工的具体步骤包括如下：
S21：搭建支撑架，在支撑架上表面设置有千斤顶；
S22：分段吊装桁架，放置在千斤顶上，调整千斤顶校准矫正桁架后通过螺栓固定桁架；
S23：拆卸千斤顶；
S24：将桁架进行焊接；
S25：在桁架上弦杆表面铺设钢筋楼承板；
S26：在上弦杆内全部注砼，在下弦杆和腹杆经步骤S4模拟的高受压节段局部注砼；
S27：桁架外包裹钢筋及进行砼浇筑；
S28：在桁架上面搭建上层建筑结构；
S29：屋面浇筑施工及砼养护。
进一步的，所述支撑架的顶部设有临时支墩，所述临时支墩包括铺设在支撑架顶部的钢网片以及在桁架接缝位置两侧横桥向各放置两根并排的工字钢，所述工字钢放置在钢网片上，所述千斤顶放置在临时支墩上。
进一步的，所述支撑架的底部设置钢板垫脚，支撑架设置有纵横剪刀支撑。
进一步的，所述步骤S24的焊接方法为：对分段的桁架采用逐面焊接，桁架的弦杆一面留设缺口，当三面焊接完成后，再在缺口处覆盖钢板焊接密实。
优选的，所述步骤S5中，在桁架内的高受压节段两侧设置竖板，所述竖板在所述桁架内围合形成用于注砼的局部空腔。
进一步的，所述步骤S26中注砼方法为：在所述上弦杆上设置若干个浇筑孔，砼浇筑时，从弦杆一端开始浇筑，采用边浇筑边振捣的方式进行施工；在所述下弦杆和腹杆的高受压节段处设置浇筑孔，边浇筑边振捣。
进一步的，在所述桁架两侧设置耳板，耳板连接牵引绳，所述牵引绳中间设有锁紧装置，桁架中间设有激光定位仪。
本发明具有如下优点：
1、通过深化设计，运用有限元软件分析桁架内力，对高受压节段采取局部内灌砼的方式，增强桁架的强度和刚度，提高转换桁架承载能力。
2、施工方法实现大型转换桁架的高空安装，提高了施工机械的使用效率，缩短了施工工期；同时解决了压杆受力较大等质量保证难点。解决了桁架截面不变，提高架体承重能力施工要求，节约了施工成本。
附图说明
图1是本发明方法流程示意图；
图2是实施例1有限元软件对模型进行力学验算弦杆受力仿真示意图；
图3是实施例1有限元软件对模型进行力学验算腹杆受力仿真示意图；
图4是实施例1箱型弦杆截面示意图；
图5是实施例1箱型弦杆注砼截面示意图；
图6是实施例1上弦杆模拟注砼弦杆受力仿真示意图；
图7是实施例1下弦杆和腹杆模拟局部注砼受力仿真示意图；
图8是实施例2结构示意图；
图9是实施例2截面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的桁架注砼的施工方法，参见图1，包含如下步骤：
S1：收集建筑施工要求，设计桁架1结构，优选的，桁架1采用钢箱桁架，且桁架1为双向桁架，包括上弦杆11、下弦杆12、以及连接在上弦杆11和下弦杆12之间的腹杆13；上弦杆11与下弦杆12统称弦杆；
S2：运用有限元软件建立桁架1及桁架1连接的下层建筑与上层建筑结构模型；
S3：用有限元软件对模型进行力学验算，计算出弦杆或腹杆13的受压力值，受压力值超过预设值进入步骤S4，受压力值不超过预设值则进入步骤S5；所述预设值为建筑施工要求允许桁架1形变安全范围内的受压力值。
参见图2和图3，为有限元软件对桁架1模型进行力学验算，上弦杆11、下弦杆12以及腹杆13的受力仿真示意图，A部分代表最大拉力点，B部分代表最大压力点，而且图中颜色由浅到深表示受力大小，也即颜色深表示桁架受力处于危险范围，浅色表示桁架受力处于安全范围。根据仿真结果，图2中，弦杆主要为下弦杆12个别B部位的压力，也有个别A部位的拉力值过高，其中主要为拉力超过预设值；图3中，腹杆13B部位承受压力超过预设值，也有个别A部位承受拉力偏高。
S4：对桁架1的上弦杆11模拟注砼强化，下弦杆12或腹杆13的高受压节段模拟局部注砼强化，进入步骤S3重新进行力学验算，如图6所示为上弦杆11模拟注砼后弦杆受力仿真结果，发现上弦杆11受力均匀且处于安全范围；继续对桁架下弦杆12和腹杆13的高受压节段均模拟注砼强化的弦杆仿真结果如图7所示，桁架1整体受力均匀且处于安全范围，由此可见，局部注砼即可达到桁架1整体的强化；
S5：根据仿真模型制作桁架1；
S6：现场施工。具体步骤包括如下：
S21：搭建支撑架2，在所述支撑架2的顶部设有临时支墩23，所述临时支墩23包括铺设在支撑架2顶部的钢网片22以及在桁架1接缝位置两侧横桥向各放置两根并排的工字钢24，所述工字钢24放置在钢网片22上，所述千斤顶3放置在临时支墩23上。优选的，所述支撑架2的底部设置钢板垫脚，支撑架2设置有纵横剪刀支撑21。
S22:分段吊装桁架1，放置在千斤顶3上，调整千斤顶3校准矫正后桁架1后通过螺栓固定桁架1；
S23：拆卸千斤顶3；
S24：将桁架1进行焊接；焊接方法为：对分节桁架1采用逐面焊接，桁架1的弦杆一面留设缺口，当三面焊接完成后，再在缺口处覆盖钢板焊接密实。留置的缺口可以保证焊接施工时内外面焊接，在焊接完成后覆盖钢板焊接密实，提升焊接稳固度。
S25：在桁架1上弦杆11表面铺设钢筋楼承板；
S26：在上弦杆11内全部注砼，在下弦杆12和腹杆13经步骤S4模拟的高受压节段局部注砼，如图3和图4所示，为弦杆注砼效果示意；其中注砼方法为：在上弦杆11上设置若干个浇筑孔，砼浇筑时，从弦杆一端开始浇筑，采用边浇筑边振捣的方式进行施工；在下弦杆12和腹杆13的高受压节段局部设置浇筑孔，边浇筑边振捣。
S27：桁架1外包裹钢筋及进行砼浇筑；
S28：在桁架1上面搭建上层建筑结构；
S29：屋面浇筑施工及砼养护，优选的，需要养护28天。
优选的，所述步骤S5中，在钢箱桁架1内高受压节段两侧设置竖板，所述竖板在所述桁架1内围合形成一用于注砼的局部空腔，从而阻挡流体砼的横向流动，在浇筑过程中更凝实稳固，在局部注砼效果上得到保障。
优选的，在桁架1两侧设置耳板，如图8和图9所示，在桁架两侧连接牵引绳15，所述牵引绳15中间设有锁紧装置16，桁架1中间设有激光定位仪，在使用过程中，固定激光定位仪后对需要调整的桁架1照射十字光标，对比十字光标线条与桁架1的关系，调整步骤S22吊装的桁架1，调节牵引绳15上的锁紧装置16对桁架1进行横向位移调整；调节千斤顶3的高度对桁架1进行竖向位移调整，调整后通过螺栓14临时固定桁架1。
根据有限元计算数据分析可知，采用高受压节段灌填砼措施后，桁架1抗压能力有较大提高，有效保证了钢箱转换桁架的整体稳定，且保持截面不变，实际节约钢材用量约120t。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种桁架注砼的施工方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1：收集建筑施工要求，设计桁架结构，所述桁架包括由上弦杆和下弦杆构成的弦杆、以及连接在上弦杆和下弦杆之间的腹杆；
S2：运用有限元软件建立桁架及桁架连接的下层建筑与上层建筑结构模型；
S3：用有限元软件对模型进行力学验算，计算出弦杆或腹杆的受压力值，受压力值超过预设值进入步骤S4，受压力值不超过预设值则进入步骤S5；所述预设值为建筑施工要求允许桁架形变安全范围内的受压力值；
S4：对桁架的上弦杆进行模拟注砼强化，选取下弦杆或腹杆的受压力值超过预设值的部位作为高受压节段进行模拟局部注砼强化，进入步骤S3；
S5：根据模型制作桁架；
S6：现场施工。
2.根据权利要求1所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，所述桁架为钢箱桁架。
3.根据权利要求2所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，步骤S6中现场施工的具体步骤包括如下：
S21：搭建支撑架，在支撑架上表面设置有千斤顶；
S22：分段吊装桁架，放置在千斤顶上，调整千斤顶校准矫正桁架后通过螺栓固定桁架；
S23：拆卸千斤顶；
S24：将桁架进行焊接；
S25：在桁架上弦杆表面铺设钢筋楼承板；
S26：在上弦杆内全部注砼，在下弦杆和腹杆经步骤S4模拟的高受压节段局部注砼；
S27：桁架外包裹钢筋及进行砼浇筑；
S28：在桁架上面搭建上层建筑结构；
S29：屋面浇筑施工及砼养护。
4.根据权利要求3所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，所述支撑架的顶部设有临时支墩，所述临时支墩包括铺设在支撑架顶部的钢网片以及在桁架接缝位置两侧横桥向各放置两根并排的工字钢，所述工字钢放置在钢网片上，所述千斤顶放置在临时支墩上。
5.根据权利要求3所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，所述支撑架的底部设置钢板垫脚，支撑架设置有纵横剪刀支撑。
6.根据权利要求3所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，所述步骤S24的焊接方法为：对分段的桁架采用逐面焊接，桁架的弦杆一面留设缺口，当三面焊接完成后，再在缺口处覆盖钢板焊接密实。
7.根据权利要求3所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，在桁架内的高受压节段两侧设置竖板；所述竖板在所述桁架内围合形成用于注砼的局部空腔。
8.根据权利要求3所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，所述步骤S26中注砼方法为：在所述上弦杆上设置若干个浇筑孔，砼浇筑时，从弦杆一端开始浇筑，采用边浇筑边振捣的方式进行施工；在所述下弦杆和腹杆的高受压节段处设置浇筑孔，边浇筑边振捣。
9.根据权利要求3所述桁架注砼的施工方法，其特征在于，在桁架两侧设置耳板，耳板连接牵引绳，所述牵引绳中间设有锁紧装置，桁架中间设有激光定位仪。
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