CN105951994A - 一种柱面网壳封闭罩棚及其拓展安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柱面网壳封闭罩棚及其拓展安装方法，采用双向弹性板式橡胶支座，两个支座的转动中心与支座螺栓球形心重合，分工明确，传递合理，与边界假定一致。安装过程中，侧向临时限位支座和竖向支座组成的球铰支座，可很好的与球型螺栓的外表面适应，可使其转动但限制其球心移动。本发明明确了侧向临时限位支座的构造，及其安装和拆除的时间节点，保障了工程因支座失稳或支座球滑出而造成的工程安全意外。钢丝绳和揽风绳的使用，提高了支撑的稳定性，实现可靠连接。本发明的安装工艺无需搭建脚手架，利用吊车等举升装备做辅助工具，实现了安全、高效、经济的施工，工期短。其安装精度高，合拢位置的选取具有经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种柱面网壳煤场结构及其安装方法，具体涉及一种大跨度柱面网壳封闭罩棚及其基于可转动铰支座的母结构拓展安装方法。
背景技术
为提高煤炭的利用率，减少环境污染，煤炭集运站、转运站、发电站，需要设置储煤棚或干煤棚以对煤炭堆放场地形成封闭的围护，这类大跨度大高度的封闭罩棚其科学经济合理的方案是采用柱面网壳结构，这已经得到验证。但其安装工艺一直在不断变换与探讨中。费用和工期取决于安装工艺。
柱面网壳的常用的施工方法有：(1)高空散装法；(2)高空滑移法；(3)分条分块安装法；(4)整体吊装法；(5)整体提升法；(6)整体顶升法。这些施工方法各有特点，但不同程度地存在以下问题：临时支承脚手架用量大，施工周期长；施工成本高；高空作业量大，施工安全性差；施工拼装的累计误差问题突出；高空吊装对位拼接困难；临时承力支架的安全隐患突出；顶升装置的稳定问题突出；需用设备较多等等。对于特大、超高的柱面网壳，施工成本和施工的难度依然比较大。
一般底部的半封闭围护结构为混凝土墙柱结构，而网壳结构属于钢结构，钢结构和混凝土墙柱结构如何形成可靠连接，并实现网壳结构安全便捷准确的施工，一直是难以攻克的难题。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题而提出，其目的是提供一种支撑稳定、连接可靠且施工方便的大跨度柱面网壳封闭罩棚及其基于可转动铰支座的母结构拓展安装方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种柱面网壳封闭罩棚，包括位于两端的独立混凝土基础和由独立混凝土基础支撑的网壳体，网壳体为球杆组件，杆与杆的连接处设置有节点螺栓球，独立混凝土基础上设置有用于支撑网壳体的双向弹性板式橡胶支座，双向弹性板式橡胶支座由竖向支座和侧向支座组成，竖向支座安装在独立混凝土基础的顶面，侧向支座安装在独立混凝土基础一侧向上伸出的侧面上，竖向支座和侧向支座都与支座螺栓球连接，并共同支撑支座螺栓球，支座螺栓球再与网壳体连接。竖向支座和侧向支座的转动中心与支座螺栓球的球心重合。
所述的竖向支座包括嵌入独立混凝土基础顶面内的竖向支座预埋板，通过竖向支座锚栓与竖向支座预埋板连接的竖向支座底板，以及固定在竖向支座底板上方的竖向支撑立板和竖向支座加劲肋。竖向支座底板与竖向支座预埋板之间设置有叠合橡胶垫。竖向支撑立板与竖向支座加劲肋垂直相交，两者的顶部均开有与支座螺栓球吻合的槽口。竖向支撑立板和竖向支座加劲肋顶部形成的槽口共同对支座螺栓球形成碗状支撑面。
所述的侧向支座包括嵌入独立混凝土基础侧面内的侧向支座预埋板，通过侧向支座锚栓与侧向支座预埋板连接的侧向支座底板，以及固定在侧向支座底板上的支撑立管，支撑立管通过杆件与支座螺栓球连接。侧向支座底板上设置有与支撑立管连接的水平加劲板和竖向加劲板，水平加劲板和竖向加劲板相互垂直。侧向支座底板与侧向支座预埋板之间设置有橡胶叠合板。
上述柱面网壳封闭罩棚的拓展安装方法，包括如下步骤：所述的网壳体由多个球杆组件拼装而成，
步骤一，在独立混凝土基础顶面安装竖向支座；
步骤二，在地面上，由A端竖向支座起，将网壳体的纵向中部宽度为1~2个柱距拼装6个球节间的起始网壳球杆组件，组成A端初始单元；
步骤三，通过防失稳吊机吊装A端初始单元，吊起后初始端搁置于A端独立混凝土基础顶面上的竖向支座上，末端放置于地面临时支撑上，将支座螺栓球搁置在竖向支座顶部的槽口内；
步骤四，为限制支座螺栓球球心移动，加装侧向临时限位支座，侧向临时限位支座和竖向支座形成可旋转、但球心位置不可移动的球铰支座；侧向临时限位支座的安装应先定位再焊接；
步骤五，利用起吊汽车吊适当提升A端初始单元的末端，使拼接位置的高度适合地面安装施工的要求，相应于A端初始单元的末端进行累积拼装；通过防失稳吊机把预拼球杆组件直接重复对位拼接，形成逐步加长的初始网壳；将本应竖向高空拓展安装的网壳横向拓展安装，无需搭建脚手架；过程中用起吊汽车吊微调节点螺栓球的位置，确认无误后设置临时支撑点，每拼接一定长度后将初始网壳的末端放置于地面，再将吊点位置逐步向末端移动，并依次拼装初始网壳延伸段的预拼球杆组件；
步骤六，从A端拼装的初始网壳拼装至跨度1/2处时，进行第一预拉钢丝绳的安装，同时拼装B端合拢的网壳单元，在地面上拼接B端五个球节间的网壳单元，形成B端初始单元，并用另一防失稳吊机，依次按照自第一施工段至第五施工段的顺序将拼装好的B端初始单元吊装至B端竖向支座上，并加装侧向临时限位支座；
步骤七，从A端拼装的初始网壳拼装至跨度3/4处时，进行第二预拉钢丝绳的安装；
步骤八，从A端拼装的初始网壳拼装至跨度4/5处，进行第三预拉钢丝绳的安装；
步骤九，应用测量工具进行高空测量定位；利用起吊汽车吊控制和调节节点螺栓球的位置，保证安装精度；
步骤十，当A端的初始网壳与B端初始单元间只差一个补嵌杆件单元时，进行合拢拼装；为防止网架在提升时失稳，A端增加两台起吊汽车吊；在横向两侧各设置两根缆风绳，以保证侧向稳定性；另对A端初始网壳配置两台防失稳吊机；B端初始单元配置两台防失稳吊机；提升两块初始单元到预定位置，再补齐补嵌杆件单元，基础结构拼装完毕；
步骤十一，待基础结构合拢块安装调试完毕后，全面检查节点螺栓球位置及高强度螺栓的拧紧情况，检查杆件有无弯曲现象，压杆不得有缝隙，对拉杆套筒的缝隙，发现问题要及时做好调整；而后，再焊接支座球与竖向支座竖向板之间的焊缝；至此整个母结构安装完成；
步骤十二，采用高空悬挑法施工，沿着母结构纵向伸展推进，继续安装两个柱距后，拆除侧向临时限位支座的竖向限位板及水平加劲肋，替换上侧向支座；
步骤十三，依次安装与之邻近的其他部分网壳体，直到完成整个大跨度柱面网壳的安装。
其中，侧向临时限位支座由一块临时支座竖向限位板和两块临时支座水平加劲板组成，临时支座竖向限位板延伸过支座螺栓球的球顶点包裹至球体的上半部分。
步骤九中所用到的测量工具有全站仪、经纬仪等。
本发明的优点和积极效果在于：
本发明的柱面网壳封闭罩棚及其拓展安装方法，采用双向弹性板式橡胶支座，两个支座的转动中心与支座螺栓球形心重合，分工明确，传递合理，与边界假定一致。安装过程中，侧向临时限位支座和竖向支座组成的球铰支座，可很好的与球型螺栓的外表面适应，可使其转动但限制其球心移动。本发明明确了侧向临时限位支座的构造，及其安装和拆除的时间节点，保障了工程因支座失稳或支座球滑出而造成的工程安全意外。钢丝绳和揽风绳的使用，提高了支撑的稳定性，实现可靠连接。本发明的安装工艺无需搭建脚手架，利用吊车等举升装备做辅助工具，实现了安全、高效、经济的施工，工期短。其安装精度高，合拢位置的选取具有经济性。本发明可广泛应用于柱面螺栓球网壳结构。
附图说明
图1 是本发明的柱面网壳封闭罩棚的俯视图；
图2 是沿图1中A-A的剖视图；
图3 是本发明的双向弹性板式橡胶支座的结构示意图；
图4是安装时侧向临时限位支座和竖向支座组合形成的转动铰支座图；
图5是母结构的初始单元及其拓展时的吊机布置图；
图6是母结构安装到最后阶段的施工平面图；
图7为母结构A端的初始单元及其拓展时的平面布置图；
图8为母结构B端的初始单元拼装时的平面布置图；
图9为母结构A端初始单元拼装至跨度3/4，B端的初始单元吊装至支座时的平面布置图；
图10为母结构安装到最后阶段的施工立面图；
图11为母结构安装完成以后的立面图。
图中主要部件标号说明：
1：混凝土独立基础 2：竖向支座
3：侧向支座 4：侧向临时限位支座
5：支座螺栓球 6：起吊汽车吊
7：防失稳吊机 8：A端初始单元
9：B端初始单元 10：预拼装球杆组件
12：补嵌杆件 2.1：竖向支座预埋板
2.2：叠合橡胶垫 2.3：竖向支座底板
2.4：竖向支座锚栓 2.5：竖向支撑立板
2.6：竖向支座加劲肋 3.1：支撑立管
3.2：竖向支座水平加劲板 3.3：竖向支座竖向加劲板
3.4：侧向支座锚栓 3.5：侧向支座底板
3.6：橡胶叠合板 3.7：侧向支座预埋板
4.1：临时支座水平加劲板 4.2：临时支座竖向限位板
11.1：第一预拉钢丝绳 11.2：第二钢丝绳
11.3：第三钢丝绳。
具体实施方式
以下，参照附图和具体实施例对本发明的柱面网壳封闭罩棚及其拓展安装方法进行详细说明。
图1 是本发明的柱面网壳封闭罩棚的俯视图；图2 是沿图1中A-A的剖视图。如图1和图2所示，本发明的柱面网壳封闭罩棚，包括位于两端的独立混凝土基础1和由独立混凝土基础1支撑的网壳体，网壳体为球杆组件，杆与杆的连接处设置有节点螺栓球，独立混凝土基础1上设置有用于支撑网壳体的双向弹性板式橡胶支座，双向弹性板式橡胶支座由竖向支座2和侧向支座3组成，竖向支座2安装在独立混凝土基础的顶面，侧向支座3安装在独立混凝土基础一侧向上伸出的侧面上，竖向支座2和侧向支座3都与支座螺栓球连接，并共同支撑支座螺栓球5，支座螺栓球5再与网壳体连接。
图3 是本发明的双向弹性板式橡胶支座的结构示意图。如图3所示，竖向支座2安装在独立混凝土基础1的顶面，包括嵌入独立混凝土基础1顶面内的竖向支座预埋板2.1，通过竖向支座锚栓2.4与竖向支座预埋板2.1连接的竖向支座底板2.3，以及固定在竖向支座底板2.3上方的竖向支撑立板2.5和竖向支座加劲肋2.6。竖向支座底板2.3与竖向支座预埋板2.1之间设置有叠合橡胶垫2.2。
竖向支撑立板2.5与竖向支座加劲肋2.6垂直相交，两者的顶部均开有与支座螺栓球5吻合的槽口。竖向支撑立板2.5和竖向支座加劲肋2.6顶部形成的槽口共同对支座螺栓球5形成碗状支撑面。槽口可以限制支座螺栓球5的移动，但允许其转动。
侧向支座3安装在独立混凝土基础一侧向上伸出的侧面上，包括嵌入独立混凝土基础1侧面内的侧向支座预埋板3.7，通过侧向支座锚栓3.4与侧向支座预埋板3.7连接的侧向支座底板3.5，以及固定在侧向支座底板3.5上的支撑立管3.1，支撑立管3.1通过杆件与支座螺栓球5连接。侧向支座底板3.5上设置有与支撑立管3.1连接的水平加劲板3.2和竖向加劲板3.3，水平加劲板3.2和竖向加劲板3.3相互垂直。侧向支座底板3.5与侧向支座预埋板3.7之间设置有橡胶叠合板3.6。
如图5至图11，所示，本发明的大跨度柱面封闭罩棚结构的施工步骤如下：
步骤一，在独立混凝土基础1顶面上竖向支座预埋板2.1的位置安装竖向支座2。
步骤二，由A端支座起，将大跨度网壳的纵向中部宽度为1~2个柱距拼装6个节间的起始网壳，组成初始单元8，参见图5、图7。
步骤三，通过吊车7吊装初始单元8，吊起后一端搁置于基础顶竖向支座2上，另一端放置于地面临时支撑上，其中，将支座位置的螺栓球5搁置在竖向支座2顶部的凹槽内。
步骤四，为限制支座螺栓球5球心移动，加装侧向临时限位支座4，和竖向支座2形成可旋转、但球心位置不可移动球铰支座。该临时支座4由一块竖向限位板4.2和两块水平加劲肋4.1组成，焊接于预埋板3.7，限位板4.2延伸过球定点，包裹至螺栓球5上半球部分，临时支座4的安装应先定位再焊接。
步骤五，利用吊车6适当提升初始单元8的末端，使拼接位置的高度适合地面安装施工的要求，相应对初始单元8的另一端头进行累积拼装。通过吊车7把预拼球杆组件10直接重复对位拼接。将本应竖向高空拓展安装的网壳横向拓展安装，无需搭建脚手架。过程中用汽车吊微调球节点位置，确认无误后设置临时支撑点，每拼接一定长度后将初始单元的一端放置于地面，再将吊点位置逐步向另一端移动，并依次拼装初始单元延伸段构件。举升时吊挂的母拱上的位置要根据受力原理，选择在受力最合理、产生变形最小的位置。参见图5及图7。
步骤六，A端网壳拼装至跨度1/2处，进行预拉钢丝绳11.1安装，同时拼装B端合拢网壳单元9，在地面上拼接B轴端网架单元（五个球节间的长度），形成初始网壳9，并用另一起重设备，依次按照自第一施工段至第五施工段的顺序将拼装好的吊装单9吊装至B端竖向支座2上，并加装侧向临时支座4。其中，通过安装预拉钢丝绳增强网壳的刚度，并防止网壳杆件出现超应力，网壳的一端作为固定点，多道钢索一端应张拉于支座附近的球上，使网壳结构与临时钢索形成局部稳定体系后再吊装。钢索张拉完毕后，应检测两端实际位置与理论偏差值，适当调整钢索拉力，使结构的整体位移在可控范围内，重复上述过程直到合拢段。同时，在起吊端两侧设置缆风绳，缆风绳的夹角不宜大于30°。参加图8。
步骤七，A端网壳拼装至跨度3/4处，进行预拉钢丝绳11.2安装，参见图9。
步骤八，A端网壳拼装至跨度4/5处，进行预拉钢丝绳11.3安装，参见图10。
步骤九，应用全站仪、经纬仪等测量工具进行高空测量定位。应用汽车吊和微调高强螺栓的方法，有效地控制和调节螺栓球节点的位置，保证安装精度。
步骤十，A端与B端初始单元8、9间差一组杆件单元12时，进行合拢拼装。为防止网架在提升时失稳，A轴端增加二台吊机6；在横向两侧各设置2根缆风绳，以保证侧向稳定性；另对A端初始单元8配置两台起吊吊机7；B端初始单元9配置两台起吊吊机7。提升两块初始单元到预定位置，再补齐2个已拼初始单元之间的构件12，初始单元拼装完毕。参见图10、图11。
步骤十一，待初始单元合拢块安装调试完毕后，全面检查螺栓球节点位置及高强度螺栓的拧紧情况，检查杆件有无弯曲现象，压杆不得有缝隙，对拉杆套筒的缝隙，发现问题要及时做好调整。而后，再焊接支座球5与竖向支座竖向板2.5及2.6之间的焊缝。至此整个母结构安装完成。
步骤十二，采用高空悬挑法施工，沿着母结构纵向伸展推进，继续安装两个柱距后，拆除侧向临时限位支座4的竖向限位板4.2及水平加劲肋4.1，替换上原设计侧向支座3。
步骤十三，依次安装与之邻近的其他部分网壳，直到完成整个大跨度柱面网壳的安装。
如图4所示，转动球铰支座由竖向支座2和侧向临时限位支座4组成。侧向临时限位支座4的临时支座水平加劲板4.1与临时支座竖向限位板4.2、垂直相交设置，两者底部共同与预埋板3.7焊接连接，竖向限位板4.2延伸过球定点并包裹至上半球部分，并开有与支座螺栓球5吻合的槽口，所述槽口可以限制支座螺栓球5的移动，但允许其转动。
Claims (8)
1.一种柱面网壳封闭罩棚，包括位于两端的独立混凝土基础（1）和由独立混凝土基础（1）支撑的网壳体，网壳体为球杆组件，杆与杆的连接处设置有节点螺栓球，其特征在于：独立混凝土基础（1）上设置有用于支撑网壳体的双向弹性板式橡胶支座，双向弹性板式橡胶支座由竖向支座（2）和侧向支座（3）组成，竖向支座（2）安装在独立混凝土基础（1）的顶面，侧向支座（3）安装在独立混凝土基础（1）一侧向上伸出的侧面上，竖向支座（2）和侧向支座（3）都与支座螺栓球（5）连接，并共同支撑支座螺栓球（5），支座螺栓球（5）再与网壳体连接。
2.根据权利要求1所述的大跨度柱面网壳的封闭罩棚结构，其特征在于：竖向支座（2）包括嵌入独立混凝土基础（1）顶面内的竖向支座预埋板（2.1），通过竖向支座锚栓（2.4）与竖向支座预埋板（2.1）连接的竖向支座底板（2.3），以及固定在竖向支座底板（2.3）上方的竖向支撑立板（2.5）和竖向支座加劲肋（2.6）；竖向支撑立板（2.5）与竖向支座加劲肋（2.6）垂直相交，两者的顶部均开有与支座螺栓球（5）吻合的槽口。
3.根据权利要求2所述的大跨度柱面网壳的封闭罩棚结构，其特征在于：竖向支撑立板（2.5）和竖向支座加劲肋（2.6）顶部形成的槽口共同对支座螺栓球（5）形成碗状支撑面。
4.根据权利要求1所述的大跨度柱面网壳的封闭罩棚结构，其特征在于：侧向支座（3）包括嵌入独立混凝土基础（1）侧面内的侧向支座预埋板（3.7），通过侧向支座锚栓（3.4）与侧向支座预埋板（3.7）连接的侧向支座底板（3.5），以及固定在侧向支座底板（3.5）上的支撑立管（3.1）；支撑立管（3.1）通过杆件与支座螺栓球（5）连接。
5.根据权利要求4所述的大跨度柱面网壳的封闭罩棚结构，其特征在于：侧向支座底板（3.5）上设置有与支撑立管（3.1）连接的水平加劲板（3.2）和竖向加劲板（3.3），水平加劲板（3.2）和竖向加劲板（3.3）相互垂直。
6.一种权利要求1所述的柱面网壳封闭罩棚的拓展安装方法，所述的网壳体由多个球杆组件拼装而成，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一，在独立混凝土基础顶面安装竖向支座；
步骤二，在地面上，由A端竖向支座起，将网壳体的纵向中部宽度为1~2个柱距拼装6个球节间的起始网壳球杆组件，组成A端初始单元；
步骤三，通过防失稳吊机吊装A端初始单元，吊起后初始端搁置于A端独立混凝土基础顶面上的竖向支座上，末端放置于地面临时支撑上，将支座螺栓球搁置在竖向支座顶部的槽口内；
步骤四，为限制支座螺栓球球心移动，加装侧向临时限位支座，侧向临时限位支座和竖向支座形成可旋转、但球心位置不可移动的球铰支座；侧向临时限位支座的安装应先定位再焊接；
步骤五，利用起吊汽车吊适当提升A端初始单元的末端，使拼接位置的高度适合地面安装施工的要求，相应于A端初始单元的末端进行累积拼装；通过防失稳吊机把预拼球杆组件直接重复对位拼接，形成逐步加长的初始网壳；将本应竖向高空拓展安装的网壳横向拓展安装，无需搭建脚手架；过程中用起吊汽车吊微调节点螺栓球的位置，确认无误后设置临时支撑点，每拼接一定长度后将初始网壳的末端放置于地面，再将吊点位置逐步向末端移动，并依次拼装初始网壳延伸段的预拼球杆组件；
步骤六，从A端拼装的初始网壳拼装至跨度1/2处时，进行第一预拉钢丝绳的安装，同时拼装B端合拢的网壳单元，在地面上拼接B端五个球节间的网壳单元，形成B端初始单元，并用另一防失稳吊机，依次按照自第一施工段至第五施工段的顺序将拼装好的B端初始单元吊装至B端竖向支座上，并加装侧向临时限位支座；
步骤七，从A端拼装的初始网壳拼装至跨度3/4处时，进行第二预拉钢丝绳的安装；
步骤八，从A端拼装的初始网壳拼装至跨度4/5处，进行第三预拉钢丝绳的安装；
步骤九，应用测量工具进行高空测量定位；利用起吊汽车吊控制和调节节点螺栓球的位置，保证安装精度；
步骤十，当A端的初始网壳与B端初始单元间只差一个补嵌杆件单元时，进行合拢拼装；为防止网架在提升时失稳，A端增加两台起吊汽车吊；在横向两侧各设置两根缆风绳，以保证侧向稳定性；另对A端初始网壳配置两台防失稳吊机；B端初始单元配置两台防失稳吊机；提升两块初始单元到预定位置，再补齐补嵌杆件单元，基础结构拼装完毕；
步骤十一，待基础结构合拢块安装调试完毕后，全面检查节点螺栓球位置及高强度螺栓的拧紧情况，检查杆件有无弯曲现象，压杆不得有缝隙，对拉杆套筒的缝隙，发现问题要及时做好调整；而后，再焊接支座球与竖向支座竖向板之间的焊缝；至此整个母结构安装完成；
步骤十二，采用高空悬挑法施工，沿着母结构纵向伸展推进，继续安装两个柱距后，拆除侧向临时限位支座的竖向限位板及水平加劲肋，替换上侧向支座；
步骤十三，依次安装与之邻近的其他部分网壳体，直到完成整个大跨度柱面网壳的安装。
7.根据权利要求6所述的柱面网壳封闭罩棚的拓展安装方法，其特征在于：侧向临时限位支座由一块临时支座竖向限位板和两块临时支座水平加劲板组成，临时支座竖向限位板延伸过支座螺栓球的球顶点包裹至球体的上半部分。
8.根据权利要求6所述的柱面网壳封闭罩棚的拓展安装方法，其特征在于：所述的测量工具为全站仪、经纬仪。
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