CN106836507A - 一种单层球形网壳结构逆作法累积顶升施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢结构建筑领域，具体涉及一种单层球形网壳结构累积顶升施工方法，具体施工步骤如下：步骤一：确定拼装的平面位置，平整场地，定位放线；步骤二：根据计算分析结果，在第一次顶升的网壳结构上选取若干个顶升点；步骤三：搭设操作架，地面拼装第一次顶升的网壳结构；步骤四：第一次顶升作业，将已拼装好的网壳结构顶升一个节间的高度；步骤五：安装已拼装网壳结构下方一个节间的杆件；步骤六：循环第四~第五步作业内容；步骤七：安装结构支座，拆除顶升支架和顶升设备。本发明施工过程中力传递明确，力转换过程均匀安全，结构整体稳定性好，结构变形小，施工精度高，同时减少了施工临时措施费用和大型机械设备的使用。

Description

一种单层球形网壳结构逆作法累积顶升施工方法

技术领域

本发明属于钢结构建筑领域，具体涉及一种单层球形网壳结构累积顶升施工方法。

背景技术

目前，单层球形网壳结构施工方法一般为分片吊装或者搭设满堂脚手架拼装，采用分片吊装对施工机械要求较高，需搭设大量支撑架，采用满堂脚手架拼装脚手架用量非常大，施工工期较长，安装质量无法保证，且有人员的安全问题。以上两种施工方法均存在一定的缺陷，其应用存在一定局限性。鉴于上述情况，提出一种单层球形网壳结构逆作法累积顶升施工方法，解决单层球形网壳施工措施量大、工期长、难度高的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种单层球形网壳结构累积顶升施工方法，有效解决了单层球形网壳结构的安全性、稳定性问题，同时减少了施工临时措施、降低了大型机械设备的投入、为土建等其他专业的施工提供了作业面、降低了大型机械进入场内的施工安全风险、缩短了工期，实现了单层球形网壳结构的安全平稳就位。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术措施来实现，具体步骤如下：

步骤一：确定拼装的平面位置，平整场地，定位放线，所述平面位置为球形网壳在水平面上的正投影位置；

步骤二：根据计算分析结果，在第一次顶升的网壳结构上选取若干个顶升点，顶升点的水平面投影位置处布置相应数量的顶升支撑架，用整体顶升专用顶升架，顶升架为装配式格构承重顶升支架的标准节，由预先焊接好的两片平面桁架和角钢连接组成，现场安装时主要采用螺栓连接，可以灵活进行组合，同时运输方便。

步骤三：顶升支撑架处布置相应数量的液压顶升系统；所述液压顶升系统主要由电动泵站(油泵、控制阀、油箱、电动机、仪表)高压管路、液控单向阀、千斤顶等组成的一种独立的、完整的液压动力装置。液压千斤顶在使用前应放置平整，不能倾斜，底部要垫平，严防地基偏沉或载荷偏移而使液压千斤顶倾斜或翻倒，可在液压千斤顶底部垫枕木或钢板来扩大承压面积，以免陷落或滑动而发生事故。

步骤四：搭设脚手架，地面拼装网壳结构节间，拼装成1/6~1/3高度范围内球体结构；

步骤五：通过水准仪测量所有顶升支撑架顶部标高，判断是否处于同一水平位置，如不是，则在支撑架底部垫设钢板，使其顶部标高一致。

步骤六：开始顶升作业之前，对液压顶升系统及辅助设备进行全面检查及调试工作。

（1）在试顶升前先进行手动预顶升，使焊接球网壳下弦净高1米，用水准仪测定各顶升点预顶后的高差，确保水平度控制在5毫米内，并调整各点都达到1米的高度，在做此项工作前需做好地基夯实，并垫枕木和钢板；在焊接球网壳顶升前确保所有千斤顶处于同一水平位置，焊接球网壳在顶升过程中的受力需一致且同步；

（2）校核焊接球网壳下弦节点是否在其投影线上，如偏差大于20mm，需调整后再顶升；

（3）调整油缸底部的高度，保证其基本在同一水平位置，正负偏差不得超过20mm；

（4）使每个油缸受力基本一致，并让焊接球网壳地面基础脱离；锁定油缸，八小时后观察焊接球网壳及地面基础是否发现异常，无异常方可继续施工；

通过试顶升的方式，检查顶升点顶部构造、地基承载力、液压泵站供能、顶升支撑架是否满足正常顶升要求。

步骤七：实施顶升作业，泵站供油，液压千斤顶上升一个行程，待网壳结构顶升至指定高度后，安装顶升支撑架标准节，泵站回油，油缸上升，液压千斤顶收缩，支撑架代替千斤顶承担网壳结构自重，完成一个顶升行程。

步骤八：用测量仪器检测各顶升点的离地距离，计算出各顶升点相对高差。通过液压顶升系统设备调整各顶升点高度，使网壳钢结构达到水平姿态。调整好高度后，对接下一外侧圆环杆件。

步骤九：液压油泵供油，开始进行第二次顶升，每次顶升一定空间高度，对接外侧圆环，依次重复上述步骤，直至将单层网壳结构整体顶升至设计位置后，暂停；对接支座和支座处杆件，拆除支撑架，使结构形成整体稳定受力体系。

本发明的有益效果是：施工简单，操作方便，施工效率高，高空作业风险降低，减少了大量临时支撑架的使用，既降低了成本，也降低了对支撑架底部混凝土结构的要求，安全性和工期得到保障，有效地控制了网壳的偏移和网壳安装就位后的下挠问题，该施工方法适用于整体高度不超过30m的单层球形网壳结构，同时利用测量仪器测量各个顶升阶段顶升点高差，对比实际测量值和理论值，及时对超出允许范围的差值进行调整，这样不仅可以减小网壳在顶升时出现偏移，更可以杜绝因顶升不同步造成的杆件损坏及返工；操作方便，采用固定高度的顶升支撑架，当液压千斤顶回油的时候能保证网壳在同一高度。

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为顶升前拼装成1/3高度范围圆球结构示意图；图2为顶升支撑架的结构示意图；图3为液压千斤顶上部支撑结构示意图；图4为第一次对接时结构示意图；图5为逆作法顶升施工流程示意图一；图6为逆作法顶升施工流程示意图二；图7为逆作法顶升施工流程示意图三；图8为逆作法顶升施工流程示意图四；图9为逆作法顶升施工流程示意图五；图10为逆作法顶升施工流程示意图六；图11为逆作法顶升施工流程示意图七。

图中：1—网壳结构圆管、2—网壳结构焊接球、3—顶升支撑架的桁架、4—顶升支撑架的联系角钢、5—液压千斤顶上部支撑结构、6—液压千斤顶、7—顶升点、8—顶升支撑架、9—对接圆环。

具体实施方式

如图1~11所示为本发明实施例之一，某文化艺术中心某一分区影院采用单层球形网壳结构形式，主要由焊接球和圆管组成，球形结构直径为20.6m，高度为18.9m，1.600m标高以上的构件截面均为P203X10,节点采用500x20焊接球，1.600m标高以下（含1.600m）的构件截面均为P245X12，节点采用600x25焊接球，底部通过支座与混凝土连接。

采用累积顶升施工方法，每次顶升一个顶升支撑架标准节高度，对接下一外圈圆环，直至顶升至指定位置，完成结构的安装，具体步骤如下：

（1）确定拼装的平面位置，平整场地，定位放线，所述平面位置为球形网壳在水平面上的正投影位置；

（2）根据计算分析结果，选取3个顶升点7，顶升点7处搭设顶升支撑架8；所述顶升支撑架为装配式格构承重顶升支撑架，其平面尺寸为1m×1m，高度为1m，由预先焊接好的两片平面管桁架和角钢组成，角钢主要其连接作用，现场安装时主要采用螺栓连接，可以灵活进行组合，同时运输方便。

（3）顶升点7的水平面投影位置处布置相应数量的液压顶升系统；所述液压顶升系统主要由电动泵站(油泵、控制阀、油箱、电动机、仪表)高压管路、液控单向阀、千斤顶等组成的一种独立的、完整的液压动力装置。液压千斤顶6上部设有支撑结构5，所述上部支撑结构箱型横梁在顶升支撑架承担荷载作用时，搭设在顶升支撑架8的桁架上弦杆上。

（4）搭设脚手架，在地面上将其拼装成1/3高度范围内球形结构，具体如图1所示；

（5）通过水准仪测量所有顶升支撑架顶部标高，判断是否处于同一水平位置，如不是，则在支撑架底部垫设钢板，使其顶部标高一致。

（6）开始顶升作业之前，对液压顶升系统及辅助设备进行全面检查及调试工作。在试顶升前先进行手动预顶升，使焊接球网壳下弦净高1米，用水准仪测定各顶升点预顶后的高差，确保水平度控制在5毫米内，并调整各点都达到1米的高度，在做此项工作前需做好地基夯实，并垫枕木和钢板；在焊接球网壳顶升前确保所有千斤顶处于同一水平位置，焊接球网壳在顶升过程中的受力需一致且同步；校核焊接球网壳下弦节点是否在其投影线上，如偏差大于20mm，需调整后再顶升；调整油缸底部的高度，保证其基本在同一水平位置，正负偏差不得超过20mm；使每个油缸受力基本一致，并让焊接球网壳地面基础脱离；锁定油缸，八小时后观察焊接球网壳及地面基础是否发现异常，无异常方可继续施工；

通过试顶升的方式，检查顶升点顶部构造、地基承载力、液压泵站供能、顶升支撑架是否满足正常顶升要求。

（7）网壳结构顶升时3个顶升点7的液压油泵同时启动，开始实施顶升作业，泵站供油，液压千斤顶6上升一个行程，待网壳结构顶升至指定高度后，安装顶升支撑架标准节，标准节之间通过四周螺栓连接，泵站回油，油缸上升，液压千斤顶收缩，上部支撑结构5搭设在顶升支撑架桁架上弦杆上，支撑架代替千斤顶承担网壳结构自重，完成一个顶升行程。

（8）检测网壳边杆件受力情况，有无压弯失稳和凹陷等，用测量仪器检测各顶升点的离地距离，计算出各顶升点相对高差。通过液压顶升系统设备调整各顶升点高度，使网壳钢结构达到水平姿态。调整好高度后，对接下一外侧圆环结构9，所述外侧圆环对接时，以一球带三杆为单元进行拼装。

（9）液压油泵供油，开始进行第二次顶升，每次顶升一定空间高度，对接外侧圆环，施工中每顶升一定距离，复测所有千斤顶支承点标高，依次重复上述步骤，直至将单层网壳结构整体顶升至设计位置后，暂停；对接支座和支座处杆件，拆除支撑架，使结构形成整体稳定受力体系。

Claims (4)

1.一种单层球形网壳结构逆作法累积顶升施工方法，其特征在于，具体施工步骤如下：

步骤一：确定拼装的平面位置，平整场地，定位放线，所述平面位置为球形网壳在水平面上的正投影位置；

步骤二：根据计算分析结果，在第一次顶升的网壳结构上选取若干个顶升点，顶升点处设置顶升支架及顶升设备；

步骤三：搭设操作架，地面拼装第一次顶升的网壳结构；

步骤四：第一次顶升作业，将已拼装好的网壳结构顶升一个节间的高度；

步骤五：安装已拼装网壳结构下方一个节间的杆件；

步骤六：循环第四~第五步作业内容，直至网壳结构安装至设计高度；

步骤七：安装结构支座，拆除顶升支架和顶升设备。

2.根据权利要求1所述的一种单层球形网壳结构逆作法累积顶升施工方法，其特征在于：第一次顶升的网壳结构一般为球体1/6~1/3高度范围内的结构。

3.根据权利要求1所述的一种单层球形网壳结构逆作法累积顶升施工方法，其特征在于：顶升点数量和位置根据网壳结构跨度和重量，通过计算分析结果确定，顶升点数量一般为三个或四个或六个。

4.根据权利要求1所述的一种单层球形网壳结构逆作法累积顶升施工方法，其特征在于：自球体顶部向下逐层安装，每安装一层杆件顶升一次，每次顶升一个节间高度，施工过程为逆作法累积顶升。