CN107747357A - 一种用于建筑外围的闭合环形钢结构及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，包括内外套设的一组花瓣层，所述花瓣层包括围成环形的一组花瓣，其中花瓣包括一组竖肋和外框，每个花瓣层中一组花瓣的外框之间相互搭接，所述花瓣层形成闭合的环形结构。既表现花瓣的柔美，又能形成稳定可靠的结构体系，由一组花瓣相互搭接形成的闭合环形花瓣层重叠组成，外形美观且整体结构牢固稳定。
Description
技术领域
本发明涉及工程建筑的技术领域，特别涉及一种用于建筑外围的闭合环形钢结构。
背景技术
钢结构工程是以钢材制作为主的结构，主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接，是主要的建筑结构类型之一。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、桥梁、场馆、超高层等领域。
现在对建筑美观性方面的要求越来越高，特别是作为城市公共文化用途的建筑，例如体育馆、文化馆、大型会议中心等，在外形上往往更注重优美和特色、蕴含文化主题，因此，用于此的钢结构往往被赋予某种特定的外形，使得其结构复杂、形式多样，构件呈空间曲线形式，存在大量的弯曲钢管杆件，钢结构的结构跨度大，在结构方面，如何保证其强度和整体稳定性是目前需要解决的问题；在施工方面，如何在深化设计过程优化空间定位形式，以便于保证现场施工、安装的定位精度是目前需解决的问题。
发明内容
发明的目的：本发明公开了一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，既表现花瓣的柔美，又能形成稳定可靠的结构体系，由一组花瓣相互搭接形成的闭合环形花瓣层重叠组成，外形美观且整体结构牢固稳定。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，包括内外套设的一组花瓣层，所述花瓣层包括围成环形的一组花瓣，其中花瓣包括一组竖肋和外框，每个花瓣层中一组花瓣的外框之间相互搭接，所述花瓣层形成闭合的环形结构。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，所述竖肋下端均与底脚铰接，所述外框下端均与底脚固定连接。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，还包括一组入口，所述入口的入口拱与对应的花瓣竖肋连接。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，所述入口还包括入口门头边框和一组入口悬挑密肋，所述入口悬挑密肋一端与入口门头边框连接，另一端与入口拱连接，所述入口门头边框设置在最外侧花瓣层的外侧。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，所述一组花瓣的外框之间相互搭接处分别形成一对上下分布的X形节点。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，所述花瓣层中最外侧的花瓣层设有一组复瓣，所述复瓣设置在其对应的外侧花瓣的外侧。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，包括以下步骤：
安装临时支撑的埋件；
第一起重机在建筑外围，将拼装焊接完成的入口拱分块吊装到位，安装时用第一临时支撑进行固定；
第一起重机在建筑外围，安装内侧花瓣的外框：包括依次安装外框的下端节段和各分段节段；所述下端节段安装在建筑上或入口拱上；外框安装时用第二临时支撑进行固定；
第二起重机在建筑外围，安装上述花瓣对应的一组竖肋；
按顺时针或逆时针方向，第一起重机在建筑外围顺次安装内侧花瓣的外框，第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋；
内侧花瓣层完成，验收并拆除第一临时支撑和第二临时支撑；
第一起重机从入口拱向外侧安装入口门头边框，安装时用第三临时支撑进行固定；
第二起重机随即在入口门头边框和入口拱之间安装一组入口悬挑密肋；
第一起重机在建筑外围，将外侧花瓣外框的下端节段安装在入口两侧，安装时使用第四临时支撑进行固定，并用缆风绳进行拉接固定；
第一起重机在建筑外围安装入口处的外侧花瓣外框的各分段节段，安装时使用第五临时支撑进行固定；第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋；
按顺时针方向或逆时针方向，第一起重机在建筑外围顺次安装外侧的花瓣；
钢结构完全完成，拆除所有临时支撑，进行整体验收。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，所述外侧花瓣的安装，先安装外侧花瓣对应的复瓣，再安装该花瓣，具体包括：
第一起重机在建筑外围安装复瓣的边框，安装时使用第六临时支撑进行固定；第二起重机配合安装该复瓣对应的一组竖肋；
第一起重机在建筑外围安装该外侧花瓣的外框，安装时使用第七临时支撑进行固定；第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，所述各临时支撑固定各构件的方法如下：搭建上述临时支撑，并在临时支撑顶部设置胎架和操作平台；将各构件吊上胎架，构件就位后进行测量和校正；操作人员在操作平台上进行焊接。
进一步的，上述一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，所述各构件的安装方法包括以下步骤：起吊：各构件吊装采用三点吊装，设置吊耳并进行钢丝绳绑扎，所述钢丝绳绑扎后相邻两根钢丝绳之间的夹角不大于60°；调节钢丝绳长度，使构件各点空间相对位置在起吊之前与构件就位后的相对位置相符；就位：构件吊起至相应位置实现就位，就位时，两构件的对接口两端的对合线相吻合；测量与校正：用全站仪观测构件中心标志进行测量，校正时利用临时马板或者加焊临时支托板作为支撑点，用附加连接垫片、钢楔和千斤顶进行构件位移和标高的校正；校正好后，进行构件间焊接，完成安装。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，为表现花瓣的柔美，主体竖肋须尽量细长，因此要形成稳定可靠的结构体系，就必须加强并搭接花瓣外框成为一体，环向成箍可有效提高结构强度；本设计外形美观且整体结构牢固稳定。
（2）本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，入口形状的设计，其形状与整体花瓣相呼应，复瓣的设计，也与入口以及整体花瓣相呼应，使得整体造型更美观与协调，同时也增强了入口处的强度，使整体结构更稳定可靠。
（3）本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构及其安装方法，为表现花瓣的真实形状，花瓣外框钢管均为空间异形结构，安装时通过分段吊装的方法，便于施工以及精度控制，安装过程合理，两起重机同时并有序的工作，提高了施工效率。
（4）本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构及其安装方法，安装过程中使用临时支撑进行各构件的固定，也通过临时支撑进行各构件的就位和精度调整，保证了构件间拼装的精度；临时支撑设置合理，起到良好的支撑作用，保证了外框构件在拼装过程中的稳定性。
（5）本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构及其安装方法，构件吊装时的调整，构件焊接前的测量与校正，都是为了在每个步骤中控制精度，防止累积误差影响整体工程的精度和质量。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的示意图；
图2为本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的内侧花瓣层的示意图；
图3为本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的外侧花瓣层的示意图；
图4为本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的复瓣的示意图；
图5为本发明所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法中临时支撑设置的示意图；
图中：1-竖肋，2-外框，21-下端节段，22-分段节段，3-入口，31-入口拱，32-入口门头边框，33-入口悬挑密肋，4-X形节点，5-复瓣，6-第一临时支撑，7-第二临时支撑，8-第三临时支撑，9-第四临时支撑，10-第五临时支撑，11-建筑，12-第六临时支撑，13-第七临时支撑。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
实施例
本发明公开了一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，如图1至图4所示，包括内外套设的一组花瓣层，所述花瓣层包括围成环形的一组花瓣，其中花瓣包括一组竖肋1和外框2，每个花瓣层中一组花瓣的外框2之间相互搭接，所述花瓣层形成闭合的环形结构。所述竖肋1下端均与底脚铰接，所述外框2下端均与底脚固定连接。本实施例中为表现花瓣的柔美，主体竖肋1须尽量细长，因此要形成稳定可靠的结构体系，就必须加强并搭接花瓣外框2成为一体，环向成箍可有效提高结构强度和安装效率；所述花瓣的外框2钢管均为空间异形结构。
本实施例中还包括一组入口3，所述入口3的入口拱31与对应的花瓣竖肋1连接。所述入口3还包括入口门头边框32和一组入口悬挑密肋33，所述入口悬挑密肋33一端与入口门头边框32连接，另一端与入口拱31连接，所述入口门头边框32设置在最外侧花瓣层的外侧。
本实施例中所述一组花瓣的外框2之间相互搭接处分别形成一对上下分布的X形节点4。
本实施例中，最外侧的花瓣层设有一组复瓣5，所述复瓣5设置在其对应的外侧花瓣的外侧。
本发明公开一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，如图1至图5所示，包括以下步骤：
S1、安装临时支撑的埋件；
S2、第一起重机在建筑11外围，将拼装焊接完成的入口拱31分块吊装到位，安装时用第一临时支撑6进行固定；
S3、第一起重机在建筑11外围，安装内侧花瓣的外框2：包括依次安装外框2的下端节段21和各分段节段22；所述下端节段21安装在建筑11上或入口拱31上；外框2安装时用第二临时支撑7进行固定；
S4、第二起重机在建筑11外围，安装上述花瓣对应的一组竖肋1；
S5、按顺时针或逆时针方向，第一起重机在建筑11外围顺次安装内侧花瓣的外框2，第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋1；
S6、内侧花瓣层完成，验收并拆除第一临时支撑6和第二临时支撑7；
S7、第一起重机从入口拱31向外侧安装入口门头边框32，安装时用第三临时支撑8进行固定；
S8、第二起重机随即在入口门头边框32和入口拱31之间安装一组入口悬挑密肋33；
S9、第一起重机在建筑11外围，将外侧花瓣外框2的下端节段21安装在入口3两侧，安装时使用第四临时支撑9进行固定，并用缆风绳进行拉接固定；
S10、第一起重机在建筑11外围安装入口3处的外侧花瓣外框2的各分段节段22，安装时使用第五临时支撑10进行固定；第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋1；
S11、按顺时针方向或逆时针方向，第一起重机在建筑11外围顺次安装外侧的花瓣；所述外侧花瓣的安装，先安装外侧花瓣对应的复瓣5，再安装该花瓣，具体包括：
a、第一起重机在建筑11外围安装复瓣5的边框2，安装时使用第六临时支撑12进行固定；第二起重机配合安装该复瓣5对应的一组竖肋1；
b、第一起重机在建筑11外围安装该外侧花瓣的外框2，安装时使用第七临时支撑13进行固定；第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋1；
S12、钢结构完全完成，拆除所有临时支撑，进行整体验收。
本实施例中所述各临时支撑固定各构件的方法如下：搭建上述临时支撑，并在临时支撑顶部设置胎架和操作平台；将各构件吊上胎架，构件就位后进行测量和校正；操作人员在操作平台上进行焊接。
本实施例中所述各构件的安装方法包括以下步骤：
一、起吊：各构件吊装采用三点吊装，设置吊耳并进行钢丝绳绑扎，所述钢丝绳绑扎后相邻两根钢丝绳之间的夹角不大于60°；调节钢丝绳长度，使构件各点空间相对位置在起吊之前与构件就位后的相对位置相符；
二、就位：构件吊起至相应位置实现就位，就位时，两构件的对接口两端的对合线相吻合；
三、测量与校正：用全站仪观测构件中心标志进行测量，校正时利用临时马板或者加焊临时支托板作为支撑点，用附加连接垫片、钢楔和千斤顶进行构件位移和标高的校正；
四、校正好后，进行构件间焊接，完成安装。
本实施例中所述一组入口3包括1个主入口和1～3个次入口。所述主入口和次入口均包括入口拱31、入口门头边框32和一组入口悬挑密肋33，所述入口拱31均包括两根并列设置的呈弧形弯曲的入口拱主梁，以及设置在两根入口拱主梁之间的一组入口拱面支承梁。本实施中的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构在安装时，其内侧花瓣层的安装、外侧花瓣层的安装，均首先从主入口处开始；安装前下端节段21、各分段节段22等构件，均在拼装场地完成自身拼装后再进行吊装，所述下端节段21包括X形节点4。安装时所用的第一起重机为履带式起重机，使用的第二起重机为汽车式起重机。
另外，在整体钢结构自重作用下，钢结构的过大变形，会影响到整个钢结构的外形、构件的几何尺寸和受力，因此本实施例中，通过结构整体变形计算分析及施工过程中变形计算分析，根据计算结构判断结构是否需要反变形，在钢结构深化建模时采用设计计算好的预起拱值进行，工厂按照深化设计好的预起拱后的构件长度进行加工。在后续吊装时，通过计算机模拟工况，合理分段或分块，规划布置起重机行走路线与起重机站位；分段分块在地面胎架拼装，交验合格后采用履带吊（履带式起重机）吊装，以减少高空散装和高空焊接。
本实施例中所述第二临时支撑7为独立式支撑；所述第一临时支撑6、第三临时支撑8、第四临时支撑9、第五临时支撑10、第六临时支撑12和第七临时支撑13均为格构式支撑；内侧花瓣层的每个单瓣边框设置3个独立式支撑，且其每个X形节点4均设置独立式支撑；外侧花瓣层及复瓣5的每个单瓣边框设置3个格构式支撑，且其每个X形节点4均设置格构式支撑；入口拱31和楼层板之间共设置4个第一临时支撑6（格构式支撑），其设置在入口拱31的两侧，每侧并排设置2个第一临时支撑6；根据吊装时支架受力的不同，进行上述每只临时支撑的合理设计，临时支撑在分段吊装前必须制作结束并交检查员验收合格方可使用。按各临时支撑的布置位置将各临时支撑吊装到位，并用缆风绳进行固定，同时与地面、砼基础或楼层梁固定。临时支撑在整个结构吊装过程中起着十分重要的作用，在结构吊装阶段，所有重量都将由临时支撑承担，吊装结束后，又通过临时支撑对结构进行卸载，所以临时支撑的设置将按吊装要求严格设置。根据安装方案，内瓣钢结构安装完成后，先行卸载临时支撑，因此，内瓣钢结构安装用的临时支撑拆卸后用于外瓣钢结构安装，节约了成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，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，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，其特征在于：包括内外套设的一组花瓣层，所述花瓣层包括围成环形的一组花瓣，其中花瓣包括一组竖肋（1）和外框（2），每个花瓣层中一组花瓣的外框（2）之间相互搭接，所述花瓣层形成闭合的环形结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，其特征在于：所述竖肋（1）下端均与底脚铰接，所述外框（2）下端均与底脚固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，其特征在于：还包括一组入口（3），所述入口（3）的入口拱（31）与对应的花瓣竖肋（1）连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，其特征在于：所述入口（3）还包括入口门头边框（32）和一组入口悬挑密肋（33），所述入口悬挑密肋（33）一端与入口门头边框（32）连接，另一端与入口拱（31）连接，所述入口门头边框（32）设置在最外侧花瓣层的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，其特征在于：所述一组花瓣的外框（2）之间相互搭接处分别形成一对上下分布的X形节点（4）。
6.根据权利要求1所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构，其特征在于：所述花瓣层中最外侧的花瓣层设有一组复瓣（5），所述复瓣（5）设置在其对应的外侧花瓣的外侧。
7.根据权利要求1到6任一项所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
安装临时支撑的埋件；
第一起重机在建筑（11）外围，将拼装焊接完成的入口拱（31）分块吊装到位，安装时用第一临时支撑（6）进行固定；
第一起重机在建筑（11）外围，安装内侧花瓣的外框（2）：包括依次安装外框（2）的下端节段（21）和各分段节段（22）；所述下端节段（21）安装在建筑（11）上或入口拱（31）上；外框（2）安装时用第二临时支撑（7）进行固定；
第二起重机在建筑（11）外围，安装上述花瓣对应的一组竖肋（1）；
按顺时针或逆时针方向，第一起重机在建筑（11）外围顺次安装内侧花瓣的外框（2），第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋（1）；
内侧花瓣层完成，验收并拆除第一临时支撑（6）和第二临时支撑（7）；
第一起重机从入口拱（31）向外侧安装入口门头边框（32），安装时用第三临时支撑（8）进行固定；
第二起重机随即在入口门头边框（32）和入口拱（31）之间安装一组入口悬挑密肋（33）；
第一起重机在建筑（11）外围，将外侧花瓣外框（2）的下端节段（21）安装在入口（3）两侧，安装时使用第四临时支撑（9）进行固定，并用缆风绳进行拉接固定；
第一起重机在建筑（11）外围安装入口（3）处的外侧花瓣外框（2）的各分段节段（22），安装时使用第五临时支撑（10）进行固定；第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋（1）；
按顺时针方向或逆时针方向，第一起重机在建筑（11）外围顺次安装外侧的花瓣；
钢结构完全完成，拆除所有临时支撑，进行整体验收。
8.根据权利要求7所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，其特征在于：所述外侧花瓣的安装，先安装外侧花瓣对应的复瓣（5），再安装该花瓣，具体包括：
第一起重机在建筑（11）外围安装复瓣（5）的边框（2），安装时使用第六临时支撑（12）进行固定；第二起重机配合安装该复瓣（5）对应的一组竖肋（1）；
第一起重机在建筑（11）外围安装该外侧花瓣的外框（2），安装时使用第七临时支撑（13）进行固定；第二起重机随即安装该花瓣对应的一组竖肋（1）。
9.根据权利要求7或8所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，其特征在于：所述各临时支撑固定各构件的方法如下：搭建上述临时支撑，并在临时支撑顶部设置胎架和操作平台；将各构件吊上胎架，构件就位后进行测量和校正；操作人员在操作平台上进行焊接。
10.根据权利要求7或8所述的一种用于建筑外围的闭合环形钢结构的安装方法，其特征在于：所述各构件的安装方法包括以下步骤：
起吊：各构件吊装采用三点吊装，设置吊耳并进行钢丝绳绑扎，所述钢丝绳绑扎后相邻两根钢丝绳之间的夹角不大于60°；调节钢丝绳长度，使构件各点空间相对位置在起吊之前与构件就位后的相对位置相符；
就位：构件吊起至相应位置实现就位，就位时，两构件的对接口两端的对合线相吻合；
测量与校正：用全站仪观测构件中心标志进行测量，校正时利用临时马板或者加焊临时支托板作为支撑点，用附加连接垫片、钢楔和千斤顶进行构件位移和标高的校正；
校正好后，进行构件间焊接，完成安装。
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