CN108518073A - 一种大型城堡钢结构标准化施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种大型城堡钢结构标准化施工方法，包括“四位一体”模块化施工技术、施工预变形技术、数字化模拟与工程实施一体化联动技术，达到施工质量、安全和进度的完美统一。“四位一体”模块化施工技术解决了城堡塔楼钢结构与外装饰CRC构件安装难题；施工预变形技术主要解决系统与主结构的变形协调问题，提供量化的理论预变形数值；数字化模拟与工程实施一体化联动技术主要解决理论数值与现场实施联动问题，确保施工过程安全可控。本发明对传统建筑塔楼施工工艺的改进，优化内部结构与外部装饰的习惯性做法，突破了传统方式的壁垒，解决了大型城堡塔楼钢结构及外装饰GRC板块的施工难题，具有通用性和推广性，同时大大节约了工期及施工措施费。

Description

一种大型城堡钢结构标准化施工方法

技术领域

本发明涉及特种钢结构施工技术领域，且特别涉及一种大型城堡钢结构标准化施工方法。

背景技术

现今，主题乐园涌现，而城堡作为往往作为一个乐园的标志性建筑，其上部设置有多个造型各异的细高钢结构塔楼高，塔错落有致、极具艺术特色。为满足建筑美观，主题装饰性的预制GRC构件(玻璃纤维增强混凝土)需通过转接件包裹在钢结构塔楼外侧。塔身受力主体为主钢结构，在塔身造型不规则位置及GRC支撑点均设置大量次钢结构，安装精度要求高且繁琐。因此有必要发明一种可满足施工要求的标准化实用施工技术，达到建筑与结构的完美结合。

发明内容

本发明提出一种大型城堡钢结构标准化施工方法，包括“四位一体”模块化施工技术、施工预变形技术、数字化模拟与工程实施一体化联动技术，达到施工质量、安全和进度的完美统一。

为了达到上述目的，本发明提出一种大型城堡钢结构标准化施工方法，包括下列步骤：

四位一体模块化施工：将钢结构塔和GRC构件通过现场组装方法形成模块化单元组件统一吊装，GRC构件与钢结构塔的转接件在钢结构加工过程中完成：深化设计整合、工厂预拼装、运输可行性分析、现场模块化单元式组件安装的四位一体模块化施工；

施工预变形处理：在施工方案制定阶段，为确保GRC板块的安装及模块化组件整体吊装过程中状态的安全，塔楼主钢结构、GRC支撑次结构、GRC板块整体建模，通过全过程施工模拟技术分析，综合考虑塔楼主钢结构、GRC支撑次结构、GRC板块之间的相互作用，得出施工各个阶段的变形预调整数值和应力监控数值；

数字化模拟与工程实施一体化联动：根据施工的动态变化及时调整数字化模拟程序并进行实时分析，通过分析结果对方案的动态变化进行评判，必要时主动调整施工方案。

进一步的，所述四位一体模块化施工实施步骤如下：

通过对塔楼主结构、GRC支撑次结构、GRC板块的整体建模深化设计，解决空间碰撞工艺尺寸问题；

信息化模型预拼装技术确保加工精度；

深化阶段将整单个塔楼结构进行合理分段，确保运输及吊装起重量的可行性；

将现场实测数据及时导入深化设计模型，通过实施信息化模型预拼装技术，与工厂加工制作的后续构件进行一体化联动，确保精度满足GRC安装要求。

进一步的，所述施工预变形处理实施步骤如下：

根据GRC板块精度要求，确定合理的主次钢结构加工制作及安装精度；

根据实际工况，确定塔楼主钢结构施工分段及顺序；

整体建模，进行施工模拟分析；

确定并优化施工过程变形预调整数值及应力监控数值。

进一步的，所述数字化模拟与工程实施一体化联动实施步骤如下：

a)根据有限元模拟结果确定施工阶段应力及变形监测点位；

b)按照方案施工，并实施监测控制点位的应力和变形；

c)将实测结果与理论数值进行实时比较，若在可控范围内，继续步骤b)，若超出可控范围或方案变更，提出预警，并重新进行新工况下的施工模拟分析，根据结果重新评判；

d)继续执行步骤b)。

本发明提出的大型城堡钢结构标准化施工方法，对传统建筑塔楼施工工艺的改进，优化内部结构与外部装饰的习惯性做法，突破了传统方式的壁垒，解决了大型城堡塔楼钢结构及外装饰GRC板块的施工难题，具有通用性和推广性，同时大大节约了工期及施工措施费。

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的大型城堡钢结构标准化施工方法流程图。

图2～图4所示为本发明较佳实施例的大型城堡钢结构施工流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的大型城堡钢结构标准化施工方法流程图。本发明提出一种大型城堡钢结构标准化施工方法，包括下列步骤：

步骤S100：四位一体模块化施工：将钢结构塔和GRC构件通过现场组装方法形成模块化单元组件统一吊装，GRC构件与钢结构塔的转接件在钢结构加工过程中完成：深化设计整合、工厂预拼装、运输可行性分析、现场模块化单元式组件安装的四位一体模块化施工；

步骤S200：施工预变形处理：在施工方案制定阶段，为确保GRC板块的安装及模块化组件整体吊装过程中状态的安全，塔楼主钢结构、GRC支撑次结构、GRC板块整体建模，通过全过程施工模拟技术分析，综合考虑塔楼主钢结构、GRC支撑次结构、GRC板块之间的相互作用，得出施工各个阶段的变形预调整数值和应力监控数值；

步骤S300：数字化模拟与工程实施一体化联动：根据施工的动态变化及时调整数字化模拟程序并进行实时分析，通过分析结果对方案的动态变化进行评判，必要时主动调整施工方案。

大型城堡钢结构施工技术3项关键技术，“四位一体”模块化施工技术解决了城堡塔楼钢结构与外装饰CRC构件(玻璃纤维增强混凝土)安装难题；施工预变形技术主要解决系统与主结构的变形协调问题，提供量化的理论预变形数值；数字化模拟与工程实施一体化联动技术主要解决理论数值与现场实施联动问题，确保施工过程安全可控。

所谓“四位一体”模块化施工是指在将“钢结构塔+GRC”通过现场组装方法形成模块化单元组件统一吊装，GRC与钢塔的转接件在钢结构加工过程中完成，“深化设计整合+工厂预拼装+运输可行性分析+现场模块化单元式组件安装”四位一体，层层把控。钢结构塔楼作为主题装饰构件的支撑结构，其安装精度必须满足GRC构件安装要求，其精度远超普通钢结构施工标准，需要从深化设计、加工制作、安装、测量、精调等各个阶段全面而系统地进行控制。

根据本发明较佳实施例，所述四位一体模块化施工实施步骤如下：

通过对塔楼主结构、GRC支撑次结构、GRC板块的整体建模深化设计，解决空间碰撞工艺尺寸问题；

信息化模型预拼装技术确保加工精度；

深化阶段将整单个塔楼结构进行合理分段，确保运输及吊装起重量的可行性；

将现场实测数据及时导入深化设计模型，通过实施信息化模型预拼装技术，与工厂加工制作的后续构件进行一体化联动，确保精度满足GRC安装要求。

根据本发明较佳实施例，所述施工预变形处理实施步骤如下：

根据GRC板块精度要求，确定合理的主次钢结构加工制作及安装精度；

根据实际工况，确定塔楼主钢结构施工分段及顺序；

整体建模，进行施工模拟分析；

确定并优化施工过程变形预调整数值及应力监控数值。

工程实施阶段是个动态变化的过程，方案制定阶段不可能考虑到所有不利因素的影响(尤其是施工荷载、连接节点边界条件、施工温度等动态因素发生变化)，所以需要将数字化模拟与工程实施进行联动，即根据施工的动态变化及时调整数字化模拟程序并进行实时分析，通过分析结果对方案的动态变化进行评判，必要时主动调整施工方案。所述数字化模拟与工程实施一体化联动实施步骤如下：

a)根据有限元模拟结果确定施工阶段应力及变形监测点位；

b)按照方案施工，并实施监测控制点位的应力和变形；

c)将实测结果与理论数值进行实时比较，若在可控范围内，继续步骤b)，若超出可控范围或方案变更，提出预警，并重新进行新工况下的施工模拟分析，根据结果重新评判；

d)继续执行步骤b)。

再请参考图2～图4，图2～图4所示为本发明较佳实施例的大型城堡钢结构施工流程示意图。图2～4中，工程实施时，采用从下而下上的施工顺序，逐层安装每一段塔楼。塔楼施工施工方案制定阶段，建立模块1、2、3、4、5的整体施工模型，通过实际施工过程的有限元模拟，综合分析模块1、2、3、4、5之间的相互作用，确定施工各阶段模块3、4的变形预调整值及应力监控值；工程实施阶段，对模块3、4上设置的应力和变形监测控制点位进行过程监测，并将监测数据与理论数值进行比较，必要时动态调整施工方案。

深化设计时，通过对模块1、2进行整体合模，解决空间碰撞及工艺尺寸问题；工厂加工制作时，对模块2进行信息化模型预拼装，通过实测模型与理论模型的合模比对，检测构件加工精度，对超标的构件进行修正，确保加工制作精度；施工模块3时，按照变形预调整数值进行安装，并对模块3的控制点位增加精调工艺，确保本层构件施工精度；施工模块3时，现场实测与后续构件接口数据及时导入深化设计模型，通过信息化模型预拼装，与工厂加工制作的后续构件进行一体化联动，确保后续相应各层构件安装精度和质量。

综上所述，本发明提出的大型城堡钢结构标准化施工方法，对传统建筑塔楼施工工艺的改进，优化内部结构与外部装饰的习惯性做法，突破了传统方式的壁垒，解决了大型城堡塔楼钢结构及外装饰GRC板块的施工难题，具有通用性和推广性，同时大大节约了工期及施工措施费。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (4)

1.一种大型城堡钢结构标准化施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

四位一体模块化施工：将钢结构塔和GRC构件通过现场组装方法形成模块化单元组件统一吊装，GRC构件与钢结构塔的转接件在钢结构加工过程中完成：深化设计整合、工厂预拼装、运输可行性分析、现场模块化单元式组件安装的四位一体模块化施工；

施工预变形处理：在施工方案制定阶段，为确保GRC板块的安装及模块化组件整体吊装过程中状态的安全，塔楼主钢结构、GRC支撑次结构、GRC板块整体建模，通过全过程施工模拟技术分析，综合考虑塔楼主钢结构、GRC支撑次结构、GRC板块之间的相互作用，得出施工各个阶段的变形预调整数值和应力监控数值；

数字化模拟与工程实施一体化联动：根据施工的动态变化及时调整数字化模拟程序并进行实时分析，通过分析结果对方案的动态变化进行评判，必要时主动调整施工方案。

2.根据权利要求1所述的大型城堡钢结构标准化施工方法，其特征在于，所述四位一体模块化施工实施步骤如下：

通过对塔楼主结构、GRC支撑次结构、GRC板块的整体建模深化设计，解决空间碰撞工艺尺寸问题；

信息化模型预拼装技术确保加工精度；

深化阶段将整单个塔楼结构进行合理分段，确保运输及吊装起重量的可行性；

将现场实测数据及时导入深化设计模型，通过实施信息化模型预拼装技术，与工厂加工制作的后续构件进行一体化联动，确保精度满足GRC安装要求。

3.根据权利要求1所述的大型城堡钢结构标准化施工方法，其特征在于，所述施工预变形处理实施步骤如下：

根据GRC板块精度要求，确定合理的主次刚结构加工制作及安装精度；

根据实际工况，确定塔楼主钢结构施工分段及顺序；

整体建模，进行施工模拟分析；

确定并优化施工过程变形预调整数值及应力监控数值。

4.根据权利要求1所述的大型城堡钢结构标准化施工方法，其特征在于，所述数字化模拟与工程实施一体化联动实施步骤如下：

a)根据有限元模拟结果确定施工阶段应力及变形监测点位；

b)按照方案施工，并实施监测控制点位的应力和变形；

c)将实测结果与理论数值进行实时比较，若在可控范围内，继续步骤b)，若超出可控范围或方案变更，提出预警，并重新进行新工况下的施工模拟分析，根据结果重新评判；

d)继续执行步骤b)。