CN107882328B

CN107882328B - 大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法

Info

Publication number: CN107882328B
Application number: CN201710992657.4A
Authority: CN
Inventors: 袁宏樑; 雷克; 孙文斌; 程庆锋; 王刚; 陈银波; 王晨光; 苏秋阳; 张振中
Original assignee: China Construction Eighth Engineering Division Co Ltd
Current assignee: China Construction Eighth Engineering Division Co Ltd
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2020-03-20
Anticipated expiration: 2037-10-23
Also published as: CN107882328A

Abstract

本发明涉及一种大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，包括如下步骤：于设定位置处支设支撑胎架和钢骨框架柱；从下至上逐层拼装钢骨框架梁和支撑立柱；于顶层处拼装多个腹杆以形成钢桁架结构；从下至上逐层浇筑包覆所述钢骨框架柱的混凝土柱从而形成型钢混凝土柱和包覆所述钢骨框架梁的混凝土楼板，并于所述混凝土楼板的端部留设后浇区域；以及待位于顶层的混凝土柱和混凝土楼板凝固后，从下至上逐层浇筑留设的后浇区域并于每层形成连接对应的混凝土楼板和型钢混凝土柱的连接结构。本发明钢结构框架的顶部荷载完全由支撑胎架和钢骨框架柱承受，具有较好的受力稳定性。利用后浇区域后施工连接结构，能够解决楼板在梁柱节点处容易开裂的问题。

Description

大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法

技术领域

本发明涉及钢桁架混凝土结构的施工领域，特指一种大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法。

背景技术

随着大型商业总合同项目在全国各地快速落成，过街钢结构连廊已经成为一种较为普遍的、业主偏爱的结构形式。但是由于该结构具有较大的跨度，一般在跨度在35米以上，若该连廊结构采用钢结构或者混凝土结构，其跨度使得横向钢梁或者横向混凝土结构的施工难度加大，其很难满足横向结构的强度及稳定性的要求，存在较大的安全隐患。若采用型钢和混凝土结合的结构，其能够满足强度的要求，但是混凝土楼板会在梁柱节点处由于受到较大变形而产生开裂的问题，使得连廊结构的质量较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，解决现有的钢结构连廊施工存在的横向结构强度及稳定性较差以及混凝土楼板容易产生开裂的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，包括如下步骤：

于设定位置处支设支撑胎架和钢骨框架柱，将所述钢骨框架柱设于支撑胎架的两侧；

从下至上逐层拼装钢骨框架梁和支撑立柱，将每层的所述钢骨框架梁与对应的所述钢骨框架柱和所述支撑立柱连接，将每层的支撑立柱对接拼接且位于底部的所述支撑立柱立设于对应的支撑胎架上；

拼装顶层的钢骨框架梁和支撑立柱时，于顶层处拼装多个腹杆，通过所述腹杆将位于顶层处的钢骨框架柱、钢骨框架梁以及支撑立柱连接形成钢桁架结构；

从下至上逐层浇筑包覆所述钢骨框架柱的混凝土从而形成型钢混凝土柱和包覆所述钢骨框架梁的混凝土楼板，于所述混凝土楼板的端部留设后浇区域使得每层所浇筑形成的混凝土楼板与对应的型钢混凝土柱间留有设定间距；以及

待位于顶层的型钢混凝土柱和混凝土楼板凝固后，从下至上逐层浇筑留设的后浇区域并于每层形成连接对应的混凝土楼板和型钢混凝土柱的连接结构。

本发明采用从下至上逐层拼装钢骨框架梁和支撑立柱的方式，并利用支撑胎架支撑连接支撑立柱，使得整个钢结构框架搭设完成后，钢结构框架的顶部荷载完全由支撑胎架和钢骨框架柱承受，而钢骨框架梁和支撑立柱则只起到连接作用，使得钢结构框架整体具有较好的受力稳定性。配合采用从下至上的逐层浇筑型钢混凝土柱和混凝土楼板，且混凝土楼板和型钢混凝土柱之间留设有后浇区域，使得在凝固的过程中，型钢混凝土柱、钢管骨框架柱、混凝土楼板以及钢骨框架梁间的变形不会互相影响，待凝固后再浇筑后浇区域的连接结构，由于已浇筑的混凝土和钢结构均变形完毕，具有较强的结构强度以及稳定性，连接结构处的变形力较小，使得混凝土楼板不会开裂，从而能够解决混凝土楼板在梁柱节点处容易开裂的问题。

本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法的进一步改进在于，待位于顶层的型钢混凝土柱和混凝土楼板凝固后，还包括：

将所述支撑胎架拆除，并将浇筑型钢混凝土柱和混凝土楼板时所支设的模架拆除，留设后浇区域处的模架。

本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法的进一步改进在于，待连接结构凝固后，拆除后浇区域处的模架。

本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法的进一步改进在于，从下至上逐层拼装钢骨框架梁和支撑立柱，包括：

将每层钢骨框架梁划分形成多个钢梁单元；

拼装第一层的钢骨框架梁时，先吊装位于两侧的钢梁单元，并将钢梁单元与对应的钢骨框架柱和支撑胎架连接，再将位于中部的钢梁单元吊装至对应的支撑胎架上，并与两侧的钢梁单元对接连接，所述钢梁单元的顶部对应所述支撑胎架设置立柱安装节点；

吊装支撑立柱，将所述支撑立柱安装于对应的立柱安装节点上；

接着拼装下一层的钢骨框架梁，先吊装位于两侧的钢梁单元并将位于两侧的钢梁单元与对应的钢骨框架柱和支撑立柱连接，再将位于中部的钢梁单元吊装至对应的支撑立柱上并与两侧的钢梁单元对接连接，如此往复直至拼装完成位于顶层的钢骨框架梁。

本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法的进一步改进在于，拼装顶部两层的钢骨框架梁时，于所述钢骨框架梁上设置多个竖向腹杆连接节点和斜向腹杆连接节点，将部分斜向腹杆连接节点设于钢骨框架梁与钢骨框架柱的连接处；

拼装腹杆时，将腹杆支撑连接于位于顶部的两层钢骨框架梁上对应的竖向腹杆连接节点之间形成竖向腹杆；

将腹杆支撑连接于位于顶部的两层钢骨框架梁上对应的斜向腹杆连接节点之间形成倾腹杆，且有部分倾腹杆交叉连接。

本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法的进一步改进在于，浇筑混凝土楼板时，利用所形成的混凝土楼板将对应的所述支撑立柱和所述钢骨框架梁的连接节点锚固。

本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法的进一步改进在于，浇筑所述桁架结构处的混凝土楼板时，利用所形成的混凝土楼板将对应的所述钢骨框架梁、所述支撑立柱以及所述腹杆间的连接节点锚固。

本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法的进一步改进在于，浇筑所述桁架结构处的连接结构时，利用所形成的连接结构将对应的所述钢骨框架梁、所述钢骨框架柱以及所述腹杆间的连接节点锚固。

附图说明

图1至图7为本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法中施工钢结构框架的分解结构示意图。

图8至图12为本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法中逐层施工型钢混凝土柱和混凝土楼板的分解结构示意图。

图13为本发明大跨度钢桁架悬吊结构的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图13，本发明提供了一种大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，用于形成过街钢结构连廊，从图13中可知，该连廊结构的钢桁架设置在结构的顶部，从而形成了钢桁架的悬吊状态。通过在结构的顶部设置钢桁架结构实现混凝土楼板的大跨度施工，利用钢桁架结构提高混凝土楼板和钢骨框架梁的结构强度，使得横向的混凝土楼板和钢骨框架梁能够满足大跨度的强度要求。本发明通过调整钢结构框架中各个钢构件的吊装顺序、混凝土的浇筑顺序以及留设后浇区域的施工方法，为大跨度钢桁架悬吊结构提供了行之有效、安全可靠的施工工艺，通过设计分析YJK软件模拟本发明施工方法加载顺序的工况，验证了该施工方法能够很好的优化结构节点处的应力，从而保证施工的安全可靠，确保钢桁架悬吊结构在卸载后，楼板在梁柱节点位置不开了，保证其正常使用以及结构质量。下面结合附图对本发明大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法进行说明。

本发明提供的一种大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，包括如下步骤：

如图1所示，于设定位置处支设支撑胎架11和钢骨框架柱21，将钢骨框架柱21设于支撑胎架11的两侧，钢骨框架柱21立设于地面上，支撑胎架11也立设于地面上，该支撑胎架11设置的数量以及间距根据整个结构的跨度计算决定，以使得支撑胎架11能够满足支撑的要求，较佳地，该支撑胎架11的数量与整个结构设置的支撑立柱的数量相适应。在支撑胎架11的顶部设置有支撑节点111，该支撑节点111用于连接后续拼装的支撑立柱。

接着如图2至图6所示，从下至上逐层拼装钢骨框架梁22和支撑立柱23，将每层的钢骨框架梁22与对应的钢骨框架柱21和支撑立柱23连接，将每层的支撑立柱23对接拼接且位于底部的支撑立柱23立设于对应的支撑胎架11上；钢骨框架柱21、钢骨框架梁22以及支撑立柱23拼接连接形成钢结构框架20，钢骨框架柱21和支撑立柱23作为竖向支撑构件，为整个钢结构框架20提供竖向支撑，在结构第一层1a处仅有钢骨框架柱21，没有支撑立柱23，支撑立柱23从结构第二层2a开始设置，在拼装钢结构框架20时，利用支撑胎架11来支撑支撑立柱23，为支撑立柱23提供有力的支撑，整个钢结构框架20上的钢骨框架梁22基本不受力，整个钢结构框架20的受力为各层构件的重力，该重力由钢骨框架柱21和支撑胎架11来承受，支撑立柱23作为传力的连杆，其只起到了连接作用，故而整个钢结构框架20的受力稳定安全。

结合图7所示，拼装顶层4a的钢骨框架梁22和支撑立柱23时，于顶层4a处拼装多个腹杆24，通过腹杆24将位于顶层4a处的钢骨框架柱21、钢骨框架梁22以及支撑立柱23连接形成钢桁架结构20a；在钢结构框架20的顶部拼接形成钢桁架结构20a，利用钢桁架结构20a来加固钢骨框架梁22的结构强度，也提高钢结构框架20的结构强度，将位于顶层4a处的上下两个钢骨架框架梁22连接在一起形成一体的钢桁架结构20a，该钢桁架结构20a对位于其下方的钢结构框架20产生压力，整个钢结构框架20的传力仍为竖直向下，即由钢骨框架柱21和支撑胎架11来承受钢桁架结构20a的重力，为钢结构框架20提供稳定牢固的支撑，确保整体的受力稳定及安全。

在完成钢结构框架20的拼装后，如图8至图10所示，从下至上逐层浇筑包覆钢骨框架柱21的混凝土从而形成型钢混凝土柱31和包覆钢骨框架梁22的混凝土楼板32，施工每一层时，于混凝土楼板32的端部留设后浇区域41使得每层所浇筑形成的混凝土楼板32与对应的型钢混凝土柱31间留有设定间距；

接着如图11和图12所示，待位于顶层4a的型钢混凝土柱31和混凝土楼板32凝固后，从下至上逐层浇筑留设的后浇区域41并于每层形成连接对应的混凝土楼板32和型钢混凝土柱31的连接结构33。顶层4a处的型钢混凝土柱31和混凝土楼板32完成凝固后，也就是钢结构框架20上所浇筑的型钢混凝土柱31和混凝土楼板32均已凝固成型，此时的钢结构框架20中的各个钢结构件和浇筑的混凝土结构已经变形完成，由于留设了后浇区域，使得柱和楼板之间的变形不会相互影响，后浇筑的连接结构的变形力较小，此时的楼板和型钢混凝土柱31均具有较高的结构强度及稳定性，从而能够很好地解决混凝土楼板在梁柱节点处容易开裂的问题。

作为本发明的一较佳实施方式，该施工方法在待位于顶层4a的型钢混凝土柱31和混凝土楼板32凝固之后还包括有：如图10和图11所示，将支撑胎架11拆除，并将浇筑型钢混凝土柱31和混凝土楼板32时所支设的模架12拆除，留设后浇区域41处的模架12，以备后续浇筑后浇区域41使用。较佳地，先将支撑胎架11和部分模架12拆除，再浇筑后浇区域41，将支撑胎架11和部分模架12拆除后，浇筑的混凝土已经凝固成型，其与型钢结合具有较高的结构强度以及刚度，整个钢结构框架20和与其结合的混凝土结构形成了稳定的整体，顶部悬吊的钢桁架结构20a由位于两侧的型钢混凝土柱31有力的支撑着，该钢桁架结构20a为钢结构框架20的横向跨度提供加固作用，使得钢结构框架20在横向上能够满足大跨度的要求，进而提高了整个钢结构框架20强度。

较佳地，在顶层4a处浇筑的混凝土楼板32和型钢混凝土柱31强度达到100％后，再拆除混凝土浇筑时所支设的模架12，然后再拆除安装钢构件用的支撑胎架11，支撑胎架11采用逐点拆除，拆除过程中严格检测竖向变形和竖向位移，确保任何时刻的变形位移不得超过30mm，若位移超过30mm则立即停工并分析原因。

作为本发明的另一较佳实施方式，如图12和图13所示，本发明的施工方法在待连接结构33凝固成型后，拆除后浇区域41处的模架12，完成大跨度钢桁架悬吊结构的施工。由于浇筑连接结构33时，位于连接结构33两侧的混凝土楼板32和型钢混凝土柱31均已凝固成型，该混凝土楼板32和型钢混凝土柱31的变形应力均已释放完成，两者为连接结构33提供了有力的支撑基础，保证梁柱节点处位置不开裂。

作为本发明的又一较佳实施方式，从下至上逐层拼装钢骨框架梁32和支撑立柱23包括：

如图2和图3所示，将每层钢骨框架梁22划分形成多个钢梁单元221，在拼装每一层的钢骨框架梁22时，将多个钢梁单元221吊装到位进行对接拼装形成钢骨框架梁22。拼装结构第一层1a顶部处的钢骨框架梁22时，先吊装位于两侧的钢梁单元221，将钢梁单元221与对应的钢骨框架柱21和支撑胎架11连接，即将钢梁单元221的一端连接在钢骨框架柱21上的钢梁连接节点211上，另一端放置并连接在支撑胎架11的支撑节点111上，拼装完成后即如图2所示的状态。而后将位于中部的钢梁单元221吊装至对应的支撑胎架11上并与该支撑胎架11对应连接，将该位于中部的钢梁单元221与位于两侧的钢梁单元221对接连接从而形成了该第一层1a处的钢骨框架梁22，在钢骨框架梁22的钢梁单元221的顶部对应支撑胎架11的设置有立柱安装节点222，该立柱安装节点222用于安装支撑立柱23。接着吊装支撑立柱23，将支撑立柱23安装在对应的立柱安装节点222上，该立柱安装节点222与对应的支撑节点11位于同一垂直线上，使得支撑立柱23通过立柱安装节点222和支撑节点11将垂直方向的作用力很好地传递给支撑胎架11。

接着拼装下一层的钢骨框架梁22，如图4所示，先吊装位于两侧的钢梁单元221并将位于两侧的钢梁单元221与对应的钢骨框架柱31和支撑立柱23连接，在钢梁单元221与支撑立柱23连接的端部设置有立柱安装节点222，该立柱安装节点222具有上下的两个安装端，通过位于下部的安装端与支撑立柱23连接，而上部的安装端供连接位于上部的支撑立柱23；如图5所示，再将位于中部的钢梁单元221吊装至对应的支撑立柱23上并与位于两侧的钢梁单元221对接连接，从而完成了结构第二层2a顶部处的钢骨框架梁22和支撑立柱23的安装，接着重复该步骤拼装结构第三层3a顶部处的钢骨框架梁22和支撑立柱23，直至拼装完成位于顶层4a的钢骨框架梁22。拼装完成的状态如图6所示。

进一步地，在拼装顶层4a顶部的钢骨框架梁22和底部的钢骨框架梁22(也为第三层3a顶部的钢骨框架梁22)时，于钢骨框架梁22上设置多个竖向腹杆连接节点223和斜向腹杆连接节点224，并将斜向腹杆连接节点224与竖向腹杆连接节点223连接在一起，也将部分斜向腹杆连接节点224设置在钢骨框架梁22和钢骨框架柱21的连接处；通过竖向腹杆连接节点223和斜向腹杆连接节点224为腹杆24提供安装基础；在拼装腹杆24时，将腹杆24支撑连接在位于顶部的两层钢骨框架梁22上对应的竖向腹杆连接节点223上从而形成了竖向腹杆241；将腹杆24支撑连接在位于顶部的两层钢骨框架梁22上对应的斜向腹杆连接节点224之间形成倾腹杆242，且有部分倾腹杆242交叉连接。倾腹杆242斜向支撑在横竖连接处，对横向的钢骨框架梁和竖向的钢骨框架柱、支撑立柱以及竖向腹杆起到了加固支撑的作用，从而该位于结构的顶部处的钢桁架结构20a具有较高的结构稳定性和牢固性。

作为本发明的再一较佳实施方式，如图8至图10所示，在浇筑形成型钢混凝土柱31和混凝土楼板32时，在所需施工区域设置模架，并绑扎钢筋并立模板，利用模架来支撑固定模板，而后浇筑混凝土形成型钢混凝土柱31和混凝土楼板32，在浇筑混凝土的过程中监测钢骨框架柱21和钢骨框架梁22的变形，在浇筑每一层的混凝土楼板32时，利用该混凝土楼板32将对应的支撑立柱23和钢骨框架梁22的连接节点锚固，使得混凝土楼板32完全包覆了钢骨框架梁22，并且还将支撑立柱23和钢骨框架梁22连接处锚固，提高了支撑立柱23和钢骨框架梁22连接强度。

较佳地，浇筑钢桁架结构20a处的混凝土楼板32时，利用所形成的混凝土楼板32将对应的钢骨框架梁22、支撑立柱23以及腹杆24间的连接节点锚固，从而提高钢桁架结构20a上各构件间的连接强度。

进一步地，浇筑的型钢混凝土柱31时，利用混凝土将钢骨框架柱21和钢骨框架梁22的连接节点锚固，提高钢骨框架柱21和钢骨框架梁22的连接强度。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims

1.一种大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，待位于顶层的型钢混凝土柱和混凝土楼板凝固后，还包括：

3.如权利要求2所述的大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，待连接结构凝固后，拆除后浇区域处的模架。

4.如权利要求1所述的大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，从下至上逐层拼装钢骨框架梁和支撑立柱，包括：

将每层钢骨框架梁划分形成多个钢梁单元；

5.如权利要求4所述的大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，拼装顶部两层的钢骨框架梁时，于所述钢骨框架梁上设置多个竖向腹杆连接节点和斜向腹杆连接节点，将部分斜向腹杆连接节点设于钢骨框架梁与钢骨框架柱的连接处；

6.如权利要求1所述的大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，浇筑混凝土楼板时，利用所形成的混凝土楼板将对应的所述支撑立柱和所述钢骨框架梁的连接节点锚固。

7.如权利要求1所述的大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，浇筑所述钢桁架结构处的混凝土楼板时，利用所形成的混凝土楼板将对应的所述钢骨框架梁、所述支撑立柱以及所述腹杆间的连接节点锚固。

8.如权利要求1所述的大跨度钢桁架悬吊结构的施工方法，其特征在于，浇筑所述钢桁架结构处的连接结构时，利用所形成的连接结构将对应的所述钢骨框架梁、所述钢骨框架柱以及所述腹杆间的连接节点锚固。