CN108104277A - 一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢结构建筑技术领域，具体涉及一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，根据自由曲面空间网格结构的外形特点、高度及其下部土建结构的布置，将自由曲面空间网格结构划分成若干分块，按照分块地面拼装时合龙口位置的标高确定提升顺序，然后将各分块分步、累积提升至设计标高；最后通过提升器松油压实现结构的逐级卸载。本施工方法构思新颖，不仅可以节约大量的支撑胎架和大型吊装机械，提高自由曲面空间网格结构中杆件定位的精度和焊接质量，而且由于降低了拼装高度，可以大大加快施工进度，节约施工工期，有效保障高空的作业安全。

Description

一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法

技术领域

本发明属于钢结构建筑技术领域，具体涉及一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法。

背景技术

随着国民经济的飞速发展、人们对建筑美学的不断追求、设计水平的日益提高以及施工技术的逐步完善，空间网格结构中较为常见的规则曲面造型，如柱面、球面、椭球面，逐渐无法满足日益发展的建筑表现要求。而自由曲面空间网格结构凭借其新颖独特的造型和强大的视觉表现力，不断应用于剧院商场、体育场馆、机场交通枢纽等地标性建筑，越来越受到建筑师的青睐。

与常规的空间网格结构不同，自由曲面空间网格结构通常具有造型复杂（弧面长，矢高大），各部位的标高富于变化，面积超大、结构高度高等特点，如采用传统的分块吊装法，由于受工作半径的限制，吊装机械的吨位过大且吊装效率低、吊装安全隐患大，施工成本非常巨大；如采用楼面搭设满堂脚手架的高空散装法，又存在脚手架高度过高安全性差，脚手架的搭设影响楼面机械作业，工作面无法全面展开难以满足工期要求等缺点。

自由曲面空间网格结构是一种造型别致、设计新颖的结构形式，在国内外的应用逐渐增多，如何安全、经济、高效的完成此类结构的建造，需要设计一种巧妙合理的施工方法。

有鉴于此，本申请人提供了一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，以使在自由曲面空间网格结构的建造过程中，可以充分利用结构自身的造型及受力特点，将整个空间网格结构分割成若干分块，利用液压提升的施工工艺，经过分块的多次累积提升、嵌补杆件，直至结构完全形成整体。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案为：一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，包括如下步骤：

1)、根据自由曲面空间网格结构的外形特点、高度及其下部土建结构的布置，将自由曲面空间网格结构划分成若干分块，按照分块地面拼装时合龙口位置的标高确定提升顺序并依次编号为分块3、4、5；

2)、根据各分块结构特点布置提升点（提升架），并采用大型计算软件对自由曲面空间网格结构的提升施工全过程进行计算分析，确保施工过程中结构本身及提升支架能满足规范中对力学和变形的要求，同时为液压提升器和钢绞线的选用提供依据；

3)、安装原结构支撑柱结构，各个分块均在已完工的土建结构上按照各自的设计样式和弧度进行楼面原位拼装，提升支架穿插安装到位；

4)、利用提升支架，采用液压千斤顶、提升用钢绞线将分块3提升H1高度至分块4相接位置时暂停，进行分块三和分块四拼装合龙，安装后补段杆件，使分块3和分块4形成大的分块15；

5)、同步提升分块十五至与分块五相接位置时再次暂停，进行分块15、分块5之间后补段杆件的安装，形成分块16，提升高度为H2，自由曲面网格结构的整体设计造型完成；

6)、同步提升分块16至设计标高，提升高度为H3，然后暂停工作，保持提升分块16的空中姿态，安装后补段杆件和幕墙支撑结构柱，使自由曲面空间网格结构形成整体稳定受力体系；

7)、通过提升支架顶部的液压提升器松油压、利用钢绞线进行自由曲面空间网格结构的逐级卸载，直至钢绞线彻底放松。

8)、去除提升支架、钢绞线和液压提升器，完成自由曲面空间网格结构的安装。

进一步，所述步骤2）中提升点（提升架）的布置需考虑结构变形，保证提升区在结构合龙口位置各杆件对接点变形差不大于20mm，同时前后两个区在合龙对接补杆位置的变形协调一直，以保证补杆安装的精度。

进一步，所述步骤2）中提升支架共分为两种，一种为直接利用原结构支撑柱作为支撑平面，在支撑柱顶设置的提升支架；一种为生根于土建楼面的独立式格构提升支架。布置时优先选用第一种方式设置提升架，使结构提升过程中具有较大水平方向的刚度抵抗风荷载。

进一步，所述步骤（4）、（5）中前一区提升定位时，按照合龙口边线各点变形中轴线与后一区边线各点对齐原则定位。可以有效减小补杆对接偏差，保证杆件按照精度。

进一步，所述步骤（4）、（5）和（6）中各提升点的提升速度保持相同。

本发明的有益效果：这种施工方法构思新颖，不仅可以节约大量的支撑胎架和大型吊装机械，提高自由曲面空间网格结构中杆件定位的精度和焊接质量，而且由于降低了拼装高度，可以大大加快施工进度，节约施工工期，有效保障高空的作业安全，对类似工程的施工具有重要的参考意义。

附图说明

图1为自由曲面空间网格结构的结构拆分示意图；

图2和图3为结构提升分块的平放拼装示意图；

图4和图5为分块三提升H1高度与分块4合龙成分块15示意图；

图6和图7为分块15提升H2高度与分块5合龙成分块16示意图；

图8和图9为分块16提升H3高度至设计标高的示意图；

图10和图11为补装剩余杆件，结构杆件安装完成状态示意图；

图12和图13为自由曲面空间网格结构的卸载完成示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

如图1-5所示，本发明揭示的是一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，在自由曲面空间网格结构18的建造过程中，可以充分利用结构自身的造型及受力特点，将整个网格结构18分割成分块3、分块4和分块5，利用液压提升的施工工艺，经过分块的多次累积提升、合龙，直至结构18完全形成整体。

本发明适用的自由曲面空间网格结构18由支撑柱结构1~2、自由曲面空间网格屋盖结构17和幕墙支撑结构柱11三部分组成。其中自由曲面空间网格屋盖结构17由分块3~5和补装杆件8~10构成。

一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，具体包括如下步骤：

1)、结合图1所示，根据自由曲面空间网格结构18的外形特点、高度及其下部土建结构12的布置，将自由曲面空间网格结构屋盖结构17划分成分块3~5和后补段8~10。

提升用支架包括提升支架6和提升支架7，其中提升支架6直接利用原结构支撑柱作为支撑平面，在支撑柱顶设置；提升支架7为生根于土建楼面的独立式格构提升支架。

考虑到自由曲面空间网格结构的造型复杂，主要选取A-A和B-B两个剖面进行提升施工方法的展示。

2)、根据各分块结构特点布置提升点（提升架6~7），并采用大型计算软件对自由曲面空间网格结构18的提升施工全过程进行计算分析，确保施工过程中结构本身及提升支架6~7能满足规范中对力学和变形的要求，同时为液压提升器13和钢绞线14的选用提供依据；

3)、结合图2和图3所示，安装原结构支撑柱结构1和2，分块3~5均在已完工的土建结构12上按照各自的设计样式和弧度进行楼面原味拼装就位，提升支架6和7穿插安装到位；其中，分块3拼装时结构最低点与土建结构12的距离为Hb，分块4拼装时结构最低点与土建结构12的距离为Hc，分块5拼装时结构最低点与土建结构12的距离为Hd。

4)、结合图4和图5所示，利用提升支架6和7，采用液压千斤顶13、提升用钢绞线14，将分块3提升H1高度至分块4相接位置时暂停，进行分块3和分块4拼装合龙，安装后补段杆件8，使分块3和分块4形成大的分块15；

5)、结合图6和图7所示，利用提升支架6和7，采用液压千斤顶13、提升用钢绞线14，同步提升分块15至与分块5相接位置时再次暂停，进行分块15、分块5之间后补段杆件9的安装，形成分块16，提升高度为H2，自由曲面网格结构的整体设计造型完成；

6)、结合图8和图9所示，同步提升分块16至设计标高，提升高度为H3，然后暂停工作，保持提升分块16的空中姿态，安装后补段杆件10和幕墙支撑结构柱11，使自由曲面空间网格结构17形成整体稳定受力体系；

7)、结合图10和图11，所示通过提升支架6和7顶部的液压提升器13松油压、利用钢绞线14进行自由曲面空间网格结构17的逐级卸载，直至钢绞线14彻底放松；

8)、结合图12和图13，去除提升支架6和7、钢绞线14和液压提升器13，完成自由曲面空间网格结构18的安装。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (5)

1.一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、根据自由曲面空间网格结构的外形特点、高度及其下部土建结构的布置，将自由曲面空间网格结构划分成若干分块，按照分块地面拼装时合龙口位置的标高确定提升顺序并依次编号为分块3、4、5；

2)、根据各分块结构特点布置提升点，并采用大型计算软件对自由曲面空间网格结构的提升施工全过程进行计算分析，确保施工过程中结构本身及提升支架能满足规范中对力学和变形的要求，同时为液压提升器和钢绞线的选用提供依据；

3)、安装原结构支撑柱结构，各个分块均在已完工的土建结构上按照各自的设计样式和弧度进行楼面原位拼装，提升支架穿插安装到位；

4)、利用提升支架，采用液压千斤顶、提升用钢绞线将分块3提升H1高度至分块4相接位置时暂停，进行分块3和分块4拼装合龙，安装后补段杆件，使分块3和分块4形成大的分块15；

5)、同步提升分块15至与分块5相接位置时再次暂停，进行分块15、分块5之间后补段杆件的安装，形成分块16六，提升高度为H2，自由曲面网格结构的整体设计造型完成；

6)、同步提升分块16至设计标高，提升高度为H3，然后暂停工作，保持提升分块16的空中姿态，安装后补段杆件和幕墙支撑结构柱，使自由曲面空间网格结构形成整体稳定受力体系；

7)、通过提升支架顶部的液压提升器松油压、利用钢绞线进行自由曲面空间网格结构的逐级卸载，直至钢绞线彻底放松；

8)、去除提升支架、钢绞线和液压提升器，完成自由曲面空间网格结构的安装。

2.根据权利要求1所述的一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中提升点的布置需考虑结构变形，保证提升区在结构合龙口位置各杆件对接点变形差不大于20mm，同时前后两个区在合龙对接补杆位置的变形协调一直。

3.根据权利要求1所述的一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，其特征在于：所述步骤（2）中提升支架共分为两种，一种为直接利用原结构支撑柱作为支撑平面，在支撑柱顶设置的提升支架；一种为生根于土建楼面的独立式格构提升支架。

4.根据权利要求1所述的一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，其特征在于：所述步骤（4）、（5）中前一区提升定位时，按照合龙口边线各点变形中轴线与后一区边线各点对齐原则定位。

5.根据权利要求1所述的一种自由曲面空间网格结构分块累积提升施工方法，其特征在于：所述步骤（4）、（5）和（6）中各提升点的提升速度保持相同。