CN108560719A - 超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，包括：用由依次间隔设置的多组全方位自适应抱箍式支撑胎架组成的全方位自适应抱箍式支撑体系结构作为悬索结构的支撑；在楼板上设预埋件，在预埋件上焊转换钢梁，使转换钢梁横置于楼板的混凝土梁上；将各组全方位自适应抱箍式支撑胎架依次焊在转换钢梁上，形成全方位自适应抱箍式支撑体系结构；在支撑体系结构上安装超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架进行空间限位式支撑，之后在钢结构桁架上完成超大跨度双层双向悬索结构的安装。该方法稳定和安全性高，能对超大跨度双层双向悬索结构的限位支撑，提升安装效率，解决了目前超大跨度双层双向悬索结构无对应支撑安装方式的问题。

Description

超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法

本申请要求于2018年3月23日提交中国专利局、申请号为201820402253.5、实用新型名称为“自锚式悬索结构支撑结构及系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法。

背景技术

近年来，随着空间结构体系的不断发展，索结构以它的合理形体，使得它具有良好的受力性能，越来越多的应用于体育馆、展厅等大型公共建筑。不仅型体优美、经济合理，还可以跨越超大的空间，成为近年来最具活力的结构类型之一。这一空间结构形式的出现，极大地推动了悬索结构的发展。其轻盈的体态、合理的受力与优美的造型吸引了建筑师与结构工程师们的关注，迅速发展成为建筑结构大家族中的一个重要分支。随后各种形式的悬索屋盖在世界各地争相竞艳。

而目前有些大跨度悬索结构，如石家庄国际展览中心项目主展厅结构体系，创造性采用了双向悬索结构和全无柱设计方案，是一种超大跨度双层双向悬索结构，引领行业科技标准。大跨度悬索结构新颖复杂，安装难度大，质量标准高，造型新颖、结构复杂、安装难度高。上述这种展厅结构体系由自锚式悬索结构和索桁架结构组成。由于自锚式悬索桁架(主承重结构)结构中梭形柱为铰接，所以整个自锚式悬索桁架为非刚接结构，且跨度为105米，跨度大需预起拱。索桁架(次承重结构)结构，在施工过程中的荷载也需要有支撑体系承担。

目前对悬索结构一般采用以下安装方法：

①大跨度悬挑钢结构无支承安装法：即在不搭设支承机构的条件下，以悬挑钢结构本体的刚度为依托，利用吊装机械进行高空散件安装，采用逐步延伸、阶段安装的方式进行施工。但由于上述的超大跨度双层双向悬索结构工程的自锚式悬索钢桁架为全铰接结构，无法按照此种方法施工。

②滑移安装法：滑移安装法一般又可分两种：结构滑移法与支承滑移法；

其中，结构划移法的基本思路是将结构整体(或局部)先在具备拼装条件的场地组装成型，再利用滑移系统整体移位至设计位置的一种安装方法。由于上述的超大跨度双层双向悬索结构工程的自锚式悬索桁架为铰接，无法实现结构滑移。

支承滑移法是在结构的设计集团搭设支承架，以给结构在原位安装提供支承和操作平台，待该部分结构安装完成后，支承滑移即与已装毕的结构脱离。这样即为相邻结构的原位安装创造了条件，如此循环，直至结构完成整体安装。但由于上述的超大跨度双层双向悬索结构的工程展厅地面分布大量展沟和次展沟，支撑滑移道路受限制，且支撑滑移施工进度慢，由于工期限制，支撑滑移法无法满足现场工期进度要求。

综上所述，上述现有技术对悬索结构的安装方法存在以下缺点：

(1)针对大跨度双层索结构尚无系统支撑方法可参考。

(2)传统大跨度支撑体系不适用于全铰接结构自锚式悬索桁架施工。

(3)传统支撑体系只能限制Y方向的单向位移，无法实现预起拱需要的Y方向可自动调节和整体结构所需的全方位限位作用。

(4)传统支撑体系大部分节点为刚接，制作、搭设和拆除复杂。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，适用于全铰接结构自锚式悬索桁架施工，能在保证稳定性和安全性的前提下，提升超大跨度双层双向悬索结构的安装效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，包括：

采用由依次间隔设置的多组全方位自适应抱箍式支撑胎架组成的全方位自适应抱箍式支撑体系结构作为超大跨度双层双向悬索结构的支撑；

在安装所述超大跨度双层双向悬索结构的楼板上设置预埋件，在所述预埋件上焊接转换钢梁，使所述转换钢梁横置于所述楼板的混凝土梁上；

将所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构的各组全方位自适应抱箍式支撑胎架依次焊接在所述转换钢梁上，形成全方位自适应抱箍式支撑体系结构；

在所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构上安装超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架，通过所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构对所述超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架进行空间限位式支撑，之后在所述钢结构桁架上完成超大跨度双层双向悬索结构的安装。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，其有益效果为：

通过采用由依次间隔设置的多组全方位自适应抱箍式支撑胎架组成的全方位自适应抱箍式支撑体系结构作为超大跨度双层双向悬索结构的支撑，并在安装所述超大跨度双层双向悬索结构的楼板上设置预埋件来安装转换钢梁，使转换钢梁作用于楼板的混凝土梁上，在转换钢梁上焊接各组全方位自适应抱箍式支撑胎架，通过各组全方位自适应抱箍式支撑胎架对超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架进行空间限位式支撑，完成超大跨度双层双向悬索结构的安装。该方法稳定性和安全性高，能实现对超大跨度双层双向悬索结构的限位支撑，填补了超大跨度双层双向悬索结构无可用安装方法的空白，提升了这类悬索结构的安装效率，解决了目前支撑安装方法无法用于超大跨度双层双向悬索结构的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的全方位自适应抱箍式支撑体系结构示意图；

图2为本发明实施例提供的全方位自适应抱箍式支撑胎架的底部安装示意图；

图3为本发明实施例提供的全方位自适应抱箍式支撑胎架示意图；

图4为本发明实施例提供的全方位自适应抱箍式支撑胎架的俯视示意图；

图5为本发明实施例提供的全方位自适应抱箍式支撑胎架的斜向示意图；

图中：10-全方位自适应抱箍式支撑体系结构；20-全方位自适应抱箍式支撑胎架；30- 钢结构桁架；40-预埋件；50-转换钢梁；

1-第一竖直支撑胎架；2-第二竖直支撑胎架；3-胎帽；4-环形抱箍；5-插销；6-撑杆； 7-标高能升降的支座。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1、2所示，本发明实施例提供一种超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，包括：

采用由依次间隔设置的多组全方位自适应抱箍式支撑胎架组成的全方位自适应抱箍式支撑体系结构作为超大跨度双层双向悬索结构的支撑；

在安装所述超大跨度双层双向悬索结构的楼板上设置预埋件，在所述预埋件上焊接转换钢梁，使所述转换钢梁横置于所述楼板的混凝土梁上；

将所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构的各组全方位自适应抱箍式支撑胎架依次焊接在所述转换钢梁上，形成全方位自适应抱箍式支撑体系结构；

在所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构上安装超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架，通过所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构对所述超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架进行空间限位式支撑，之后在所述钢结构桁架上完成超大跨度双层双向悬索结构的安装。

如图3至5所示，上述支撑安装方法中，每组全方位自适应抱箍式支撑胎架(即为自锚式悬索结构支撑结构)包括：

第一竖直支撑胎架、第二竖直支撑胎架、胎帽和环形抱箍；其中，

所述第一竖直支撑胎架与所述第二竖直支撑胎架依次间隔设置；

所述第一竖直支撑胎架与第二竖直支撑胎架上端固定连接；

所述第一竖直支撑胎架与第二竖直支撑胎架上端经所述胎帽与所述环形抱箍连接。

上述支撑安装方法中，所述第一竖直支撑胎架为由多根竖直支撑钢管和连接在各竖直支撑钢管的多根横向斜拉连接钢管构成的长方形框架结构体；

所述第一竖直支撑胎架与所述第二竖直支撑胎架结构相同。

上述支撑安装方法中，所述胎帽包括：四根撑杆和标高能升降的支座；

所述四根撑杆的下端分别与连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端的四角连接，四根撑杆的上端与所述环形抱箍连接；

所述标高能升降的支座设在连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端，该标高能升降的支座的位置与上方的所述环形抱箍的位置对应。

上述支撑安装方法中，所述四根撑杆的下端分别与连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端的四角连接：

各撑杆的下端经插销与连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端的四角连接。

上述的全方位自适应抱箍式支撑体系结构既作为钢结构安装时的支撑，同时承受索桁架安装过程中的荷载，通过环形抱箍的作用，还能起到在空间上对X、Y、Z三个坐标方向进行限位的作用，可以确保在索结构施工过程中的稳定性和安全性。

这种全方位自适应抱箍式支撑胎架，通过在楼板上布设双支撑胎架作为垂直支撑，双胎架的造型设计配合合理的胎帽构造和环向抱箍，其中，胎架由调节方便拆卸式的销轴连接的撑杆和标高能升降的支座(自适应胎架高度变化)组成，环形抱箍为360度的全方位环形抱箍，既保证了大跨度钢结构的安装，又保证了钢结构桁架侧向稳定；通过在楼板上预埋钢埋件(即预埋件)，并在钢埋件上设置转换钢梁将力传递到楼板支撑梁(即楼板的混凝土梁)上的方式，不仅解决了板承载力不能满足胎架支腿受力，转换钢梁的设置也很好的解决了楼板承载力不足的问题。本发明很好的解决了现有技术中所存在的①主桁架(即钢结构桁架)在拉索张拉以前刚度很小，不能独立成为稳定结构；②自锚式悬索主桁架跨度大，需在施工过程中预起拱；③双层双向索结构侧向无约束，需设计支撑体系承受索桁架安装过程中的荷载等问题。这种全方位自适应抱箍式支撑胎架可承受索桁架安装过程中的荷载，解决了主桁架在拉索张拉以前刚度很小，不能独立成为稳定结构以及大跨度自锚式悬索主桁架在施工过程中需要起拱的问题。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的支撑安装方法，具体如下：

首先根据结构特点设计对悬索结构的全方位自适应抱箍式支承体系结构，该结构由第一竖直支撑胎架、第二竖直支撑胎架、环形抱箍、插销、撑杆、标高能升降的支座等组成。该支撑体系可解决该索系结构施工过程中X、Y、Z三个方向的限位作用。

之后按照设计的胎架支承体系结构制作并安装，安装时，由于上部结构传到胎架上的力过大，如果直接将支撑胎架是放在有地下室的工程首层楼板(300mm厚混凝土)上，楼板承载力无法满足受力要求，现提前在楼板上预埋埋件，并在上面设置转换钢梁，将力值传递到楼板混凝土梁上。

上述安装方法，具有以下有益效果：大跨度悬索结构全方位自适应抱箍式支承施工方法应用于石家庄国际展览中心工程，具有施工便捷、操作方便、降本增效、质量卓越等优点，特别是针对工期紧、任务重、难度大、标准高的国家重点工程，在保证工程质量的前提下可有效提高施工效率。本安装方法既作为钢结构安装时的支撑，同时承受索桁架安装过程中的荷载，解决了拉索预应力建立之前，确保结构整个施工过程中的安全，同时在确保自锚式悬索结构施工质量的前提下，有效缩短了施工工期，加快了施工进度15天，节省了钢90吨，简化了施工工序，具有良好的经济和社会效益，累计降低成本321.8万元，可为同类工程项目提供示范和参考。该方法是一套针对索结构空间限位支撑的安装方法，保证了侧向无支撑式悬索桁架在施工过程中的稳定性和安全性的问题；为国内外大跨度索结构的施工总结了珍贵的经验，为后续索结构的发展奠定了很好的基础。采用上述支撑体系结构支撑安装的大跨度自锚式悬索结构10榀，钢结构安装量5200吨，拉索安装量3900吨。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，其特征在于，包括：

采用由依次间隔设置的多组全方位自适应抱箍式支撑胎架组成的全方位自适应抱箍式支撑体系结构作为超大跨度双层双向悬索结构的支撑；

在安装所述超大跨度双层双向悬索结构的楼板上设置预埋件，在所述预埋件上焊接转换钢梁，使所述转换钢梁横置于所述楼板的混凝土梁上；

将所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构的各组全方位自适应抱箍式支撑胎架依次焊接在所述转换钢梁上，形成全方位自适应抱箍式支撑体系结构；

在所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构上安装超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架，通过所述全方位自适应抱箍式支撑体系结构对所述超大跨度双层双向悬索结构的钢结构桁架进行空间限位式支撑，之后在所述钢结构桁架上完成超大跨度双层双向悬索结构的安装。

2.根据权利要求1所述的超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，其特征在于，每组全方位自适应抱箍式支撑胎架包括：

第一竖直支撑胎架、第二竖直支撑胎架、胎帽和环形抱箍；其中，

所述第一竖直支撑胎架与所述第二竖直支撑胎架依次间隔设置；

所述第一竖直支撑胎架与第二竖直支撑胎架上端固定连接；

所述第一竖直支撑胎架与第二竖直支撑胎架上端经所述胎帽与所述环形抱箍连接。

3.根据权利要求2所述的超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，其特征在于，所述第一竖直支撑胎架为由多根竖直支撑钢管和连接在各竖直支撑钢管的多根横向斜拉连接钢管构成的长方形框架结构体；

所述第一竖直支撑胎架与所述第二竖直支撑胎架结构相同。

4.根据权利要求2或3所述的超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，其特征在于，所述胎帽包括：四根撑杆和标高能升降的支座；

所述四根撑杆的下端分别与连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端的四角连接，四根撑杆的上端与所述环形抱箍连接；

所述标高能升降的支座设在连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端，该标高能升降的支座的位置与上方的所述环形抱箍的位置对应。

5.根据权利要求4所述的超大跨度双层双向悬索结构的支撑安装方法，其特征在于，所述四根撑杆的下端分别与连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端的四角连接：

各撑杆的下端经插销与连接后的所述第一竖直支撑胎架和第二竖直支撑胎架上端的四角连接。