CN108952178B - 一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法，如下步骤：S1、将钢屋盖结构划分出平动提升单元和角位移提升单元；S2、平动提升单元按设计姿态进行拼装，角位移提升单元放平进行拼装；S3、提升平动提升单元；S4、提升角位移提升单元，在低空进行姿态调整；S5、继续提升角位移提升单元，将平动提升单元与角位移提升单元合拢固定；S6、分步进行平动提升单元和角位移提升单元的提升合拢固定；S7、将合拢后的不规则自由曲面钢屋盖整体提升到设计位置，并与支座或已安装的主体结构连接。本发明提供的提升方法，能解决大跨度、大面积不规则自由曲面钢屋盖的拼装支撑问题，降低了施工成本，提高了施工效率以及经济效益。

Description

一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域。更具体地，涉及一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法。

背景技术

随着基本建设的发展，建筑规模的扩大，建筑物的造型越来越新颖独特，特别是在大型工业和民用建筑中，如大型展馆、纪念馆、体育场、飞机库等，屋盖越来越广范采用大跨度、大面积不规则的自由曲面空间钢结构。目前国内大跨度、大面积空间钢结构安装技术已经比较成熟，常用的施工方法有：搭设满堂红脚手架，高空散拼法；地面拼装，分段吊装法；定点拼装，滑移就位安装法；地面拼装，整体提升法等。

其中地面拼装，整体提升法得到广泛的应用，取得良好的效果。该方法采用在地面将结构拼装成整体，然后再整体垂直提升与高空结构对接合拢完成结构安装。优点是大量结构拼装工作可以在地面完成，减少工装脚手架用量，避免了高空拼装作业，降低了工程的安全管理的难度；由于现场场地较大，可以形成多点、多面流水作业，加快地面拼装进度，有利于工程安装精度控制。但其缺陷在于，所需安装的大跨度不规则自由曲面钢屋盖不但各部标高不同而且两端高差较大，在安装时需先在地面拼装成一体，在进行整体提升时，需要在结构下弦设计标高的较高位置架设大量的高脚支撑系统和施工作业脚手架，这样做不但费工，费时，还会导致施工成本增加，丧失了整体提升工艺的特点。

另一种大跨度不规则自由曲面钢屋盖的方法是，将钢屋盖分块进行地面拼装，之后将拼装好的各块结构逐一吊装与支座或已安装的主体结构连接，该方法的缺陷在于，各块结构分别提升到设计高度，提升误差较大，各块结构合拢时均需做调整，受限于提升设备与被提升结构距离较近，各块结构的调节量较小，调整难度大，费时费力，且高空合拢工作量较大，危险性较高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法。通过对不规则自由曲面钢屋盖提升方法的改进，减少了不规则自由曲面钢屋盖的拼装支撑结构，降低了高空作业的危险性；且通过该方法，钢屋盖整体合拢时调节量小，降低了误差，提高了合拢拼装精度，且易于操作。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明的至少一个方面，本发明提供一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法，该方法包括如下步骤：

S1、将不规则自由曲面钢屋盖结构根据下弦不同设计标高划分出平动提升单元和角位移提升单元；

S2、在地面对下弦高差小的平动提升单元按设计姿态进行拼装，对下弦高差大的角位移提升单元放平进行拼装；

S3、提升平动提升单元至一定高度；

S4、提升角位移提升单元，在低空采取非同步提升的方法对角位移提升单元进行姿态调整；

S5、继续提升角位移提升单元至平动提升单元的高度，将平动提升单元与角位移提升单元合拢固定；

S6、根据不规则自由曲面钢屋盖结构，分步进行平动提升单元和角位移提升单元的提升合拢固定，直至整个不规则自由曲面钢屋盖合拢连接完成；

S7、设置提升系统，将合拢后的不规则自由曲面钢屋盖整体提升到设计位置，并与支座或已安装的主体结构连接，完成不规则自由曲面钢屋盖的安装。

此外，优选地方案是，角位移提升单元放平进行拼装时，选取角位移提升单元的下弦球球心标高的三个点作为基准点，以这三个基准点组成的平面做为基准面，将所需安装的角位移提升单元放在工装支撑架上放平进行拼装。

此外，优选地方案是，不规则自由曲面钢屋盖中的角位移提升单元在空中进行角位移调整时，通过监测拼装时选取的角位移提升单元上的三个基准点作为主控提升点，其他提升点为辅助点进行角位移调整控制。

此外，优选地方案是，所述步骤S4包括：

S41、先进行该角位移提升单元中角位移较小方向的非同步提升，根据提升点的提升位移距离的不同，提升过程按每个提升点到旋转轴线距离的比例确定每提升点的提升位移值；

S42、然后按照同步骤S41相同方法进行角位移提升单元中角位移较大方向的非同步提升，如此完成整个角位移提升单元的空间姿态调整，满足设计要求。

此外，优选地方案是，角位移提升单元角位移调整后继续提升时，以选取的角位移提升单元上的下弦球球心标高的三个基准点作为参照，在X轴、Y轴坐标不变的情况下，调整Z轴坐标，当三个基准点坐标与设计坐标一致后，提升角位移提升单元至平动提升单元的高度，将平动提升单元与角位移提升单元合拢固定。

此外，优选地方案是，角位移提升单元在提升时，设置至少四组提升支架，每组提升支架上至少设置有两到四个电动倒链，电动倒链提升时采用载荷和位移双控制系统。

此外，优选地方案是，用于驱动电动倒链的电气控制柜包括有联动开关和每个电动倒链的分动控制开关，通过分动控制开关选择某个或任意批次的电动倒链运动，且通过操纵联动开关控制电动倒链提升或下降的距离。

此外，优选地方案是，角位移提升单元在提升进行角位移调整时，在被提升角位移提升单元结构的四角位置设置控制其水平位移的缆风绳和手动倒链。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比较，本发明提供的不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法，根据下弦不同设计标高，将钢屋盖划分出平动提升单元和角位移提升单元，并利用低空、小高差提升单元拼装，以及通过局部拼装与提升工艺的有机结合，拼装、提升与对接合拢交替进行，形成不规则自由曲面钢屋盖整体结构，最终完成不规则自由曲面钢屋盖的整体提升。该方法的运用，一方面减少了不规则自由曲面钢屋盖的拼装支撑结构，另一方面通过该方法钢屋盖合拢时调节量小，降低了误差，提高了不规则自由曲面钢屋盖整体合拢安装的精度，易于操作。并且使用该方法提升钢屋盖，可采用电动倒链作为提升设备，电动倒链自重较轻，提升点可多点设置，能够分散施工载荷，应力小，适于大面积柔性钢屋盖的施工。

此外，本发明所提供的方法，在低空进行角位移提升单元姿态调整时，便于施工测量与调整。作为提升设备的电动倒链与被提升钢屋盖结构之间距离较远，倒链受力轴线垂偏角度小，便于倒链荷载调控。

另外，当采用电动倒链作为提升设备时，倒链具有柔性大，调节量大等优势，能解决大跨度、大面积不规则自由曲面钢屋盖不同标高部分的拼装支撑问题，无需架设大量的高脚支撑系统和施工作业脚手架，简化了地面拼装工序，施工操作简单可靠，降低了施工成本，提高了施工效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明中钢屋盖合拢安装就位后的立体结构示意图。

图2示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之一。

图3示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之二。

图4示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之三。

图5示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之四。

图6示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之五。

图7示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之六。

图8示出本发明所提供提升方法中具体步骤示意图之七。

图9示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之八。

图10示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之九。

图11示出本发明所提供提升方法具体步骤示意图之十。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在下述的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或者多个实施方式的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施方式。在其它例子中，为了便于描述一个或者多个实施方式，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

为了更清楚地说明本发明 ，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明 的保护范围。

结合图1至图11所示，本发明提供一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法，本发明中所述的钢屋盖通常为大面积、大跨度的，结构形式一般为钢网架结构、钢桁架结构或钢网架、钢桁架混合结构；所述提升方法包括如下步骤：

S1、将不规则自由曲面钢屋盖1结构根据下弦不同设计标高划分出平动提升单元3和角位移提升单元2；

S2、在地面对下弦高差小的平动提升单元3按设计姿态进行拼装，对下弦高差大的角位移提升单元2放平进行拼装；

S3、提升平动提升单元3至一定高度；

S4、提升角位移提升单元2，在低空采取非同步提升的方法对角位移提升单元2进行姿态调整；

S5、继续提升角位移提升单元2至平动提升单元3的高度，将平动提升单元3与角位移提升单元2合拢固定；

S6、根据不规则自由曲面钢屋盖1结构，分步进行平动提升单元3和角位移提升单元2的提升合拢固定，直至整个不规则自由曲面钢屋盖1合拢连接完成；

S7、设置提升系统，将合拢后的不规则自由曲面钢屋盖1整体提升到设计位置，并与支座或已安装的主体结构7连接，完成不规则自由曲面钢屋盖1 的安装。

相较于现有技术，本发明提供的不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法，根据下弦不同设计标高，将钢屋盖划分出平动提升单元和角位移提升单元，并利用低空、小高差提升单元拼装，以及通过局部拼装与提升工艺的有机结合，拼装、提升与对接合拢交替进行，形成不规则自由曲面钢屋盖整体结构，最终完成不规则自由曲面钢屋盖的整体提升。该方法的运用，减少了不规则自由曲面钢屋盖的拼装支撑结构，优选地，可采用电动倒链作为提升设备，电动倒链自重较轻，提升点可多点设置，能够分散施工载荷，应力小，适于大面积柔性钢屋盖的施工，且通过该方法钢屋盖合拢时调节量小，降低了误差，提高了整体合拢安装的精度，且易于操作。

为了方便角位移提升单元2在低空做角位移调整，以便其与平动提升单元3合拢连接固定，优选地，所述角位移提升单元2放平进行拼装时，选取角位移提升单元2的下弦球球心标高的三个点作为基准点，以这三个基准点组成的平面做为基准面，将所需安装的角位移提升单元2放在工装支撑架4 上放平进行拼装。当不规则自由曲面钢屋盖1中的角位移提升单元2在空中进行角位移调整时，通过监测拼装时选取的角位移提升单元2上的三个基准点作为主控提升点，其他提升点为辅助点进行角位移调整控制。利用三个基准点作为主控提升点，其他提升点为辅助点进行角位移调整控制的优势在于，可快速将角位移提升单元2调整到位，减少其他提升点对角位移提升单元2 角位移调整的影响，利于提高合拢对接的精度。

此外，在对角位移提升单元2在低空进行调整时，为了减少调整误差，提高调整效率，优选地，所述步骤S4进一步包括：

S41、先进行该角位移提升单元2中角位移较小方向的非同步提升，根据提升点的提升位移距离的不同，提升过程按每个提升点到旋转轴线距离的比例确定每提升点的提升位移值；

S42、然后按照同步骤S41相同方法进行角位移提升单元2中角位移较大方向的非同步提升，如此完成整个角位移提升单元2的空间姿态调整，满足设计要求。

为了减少了误差带来的过渡角位移姿态调整，优选地，当角位移提升单元2角位移调整后继续提升时，以选取的角位移提升单元2上的下弦球球心标高的三个基准点作为参照，在X轴、Y轴坐标不变的情况下，调整Z轴坐标，当三个基准点坐标与设计坐标一致后，提升角位移提升单元2至平动提升单元3的高度，将平动提升单元3与角位移提升单元2合拢固定。

另外，为了保证角位移提升单元2在低空可根据实际设计要求调整至设定姿态，优选地，角位移提升单元2在提升时，设置至少四组提升支架5，每组提升支架5上至少设置有两到四个电动倒链6，电动倒链6提升时采用载荷和位移双控制系统。进一步地，用于驱动电动倒链6的电气控制柜包括有联动开关和每个电动倒链6的分动控制开关，通过分动控制开关选择某个或任意批次的电动倒链6运动，且通过操纵联动开关控制电动倒链提升或下降的距离。并且角位移提升单元在提升进行角位移调整时，在被提升角位移提升单元结构的四角位置设置控制其水平位移的缆风绳和手动倒链。防止钢屋盖在提升过程中晃动，手动倒链由专人负责，在提升过程中随着钢屋盖的姿态进行拉紧或放松。

以下结合图2至图11详细说明本发明所提供不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法的详细施工流程；

步骤1、将不规则自由曲面钢屋盖1按下弦的不同设计标高划分为角位移提升单元2和平动提升单元3；在图示结构中所述平动提升单元3两侧分别包括有角位移提升单元2；需要说明的是本实施方式中以三个提升单元为例说明，即不规则自由曲面钢屋盖包括两个角位移提升单元和一个平动提升单元，其仅作为举例进行说明，对于所属领域的普通技术人员来说，在此基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

步骤2、在地面或楼面上设置工装支撑架4；

步骤3、在地面或楼面上分别拼装不规则自由曲面钢屋盖的角位移提升单元2和平动提升单元3。对于下弦高差大的角位移提升单元2在工装支撑架4 上放平进行拼装，拼装时，屋盖自身相对高度低，能节约工装支承架4的材料和成本。对于下弦高差小较平的平动提升单元3在工装支撑架4上按设计姿态进行拼装；其中所述角位移提升单元放平进行拼装时，选取角位移提升单元的下弦球球心标高的三个点作为基准点，以这三个基准点组成的平面做为基准面，将所需安装的角位移提升单元放在工装支撑架上放平进行拼装；

步骤4、安装钢屋盖提升支架5以及提升设备电动倒链6；

步骤5、将下弦设计标高较高的平动提升单元3，进行小距离试提升，并按规定时间观察；

步骤6、将下弦设计标高较高的平动提升单元3提升至一定高度；

步骤7、将下弦设计标高较低的角位移提升单元2进行小距离试提升，并按规定时间观察；

步骤8、采取非同步提升的方法进行角位移提升单元的角位移调整，即对角位移提升单元2进行设计姿态的调整。具体的，先进行角位移提升单元2 中角位移较小方向的非同步提升，每个提升点的提升位移距离不同，提升过程中按每个提升点到旋转轴线距离的比例确定每点提升位移值。并采取分批启动控时的方法保证各提升点提升位移量符合计算值，在提升过程确保提升的角位移提升单元2结构变形在计算允许范围之内，提升时协调缆风绳松绳速度，与提升操作相协调。需要说明的是，当不规则自由曲面钢屋盖中的角位移提升单元2在空中进行角位移调整时，通过监测拼装时选取的角位移提升单元2上的三个基准点作为主控提升点，其他提升点为辅助点进行角位移调整控制。

步骤9、然后按照同步骤8的方法进行角位移提升单元2中角位移较大方向的非同步提升，如此完成整个角位移提升单元的空间姿态调整，满足设计要求。

步骤10、继续将下弦设计标高低的角位移提升单元2，提升到下弦设计标高高的平动提升单元3的位置，将平动提升单元3与角位移提升单元2合拢固定；其中当角位移提升单元角位移调整后继续提升时，以选取的角位移提升单元上的下弦球球心标高的三个基准点作为参照，在X轴、Y轴坐标不变的情况下，调整Z轴坐标，当三个基准点坐标与设计坐标一致后，提升角位移提升单元至平动提升单元的高度，将平动提升单元与角位移提升单元合拢固定。

步骤11、设置合拢后钢屋盖的整体提升系统，包括钢屋盖提升支架5和提升设备电动倒链6，将合拢后的不规则自由曲面钢屋盖整体提升到设计位置，并与支座或已安装的主体结构7合拢连接，最终实现钢屋盖的安装。其中合拢工序包括有连接主弦，塞杆，并完成焊接。

步骤12、卸载后拆除提升支架5、提升设备电动倒链6以及工装支撑架4。

需要说明的是，不规则自由曲面钢屋盖中的角位移提升单元2在低空的姿态调整是通过控制不同位置提升点电动倒链的提升位移大小来实现，不规则自由曲面钢屋盖的整体结构安装需经过多次累积提升完成，在不同阶段对不同角位移提升单元2以及平动提升单元3的提升时，提升支架5的位置、数量以及提升设备数量需根据施工模拟验算进行调整。

本发明提供的不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法，能解决大跨度、大面积不规则自由曲面钢屋盖不同标高部分的拼装支撑问题。并且该升方法还简化了地面拼装工序，增加了施工安全度，便于现场施工安全及质量管理，降低了施工成本，提高了施工效率以及经济效益。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种不规则自由曲面钢屋盖的双向角位移累积提升方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、将不规则自由曲面钢屋盖结构根据下弦不同设计标高划分出平动提升单元和角位移提升单元；

S2、在地面对下弦高差小的平动提升单元按设计姿态进行拼装，对下弦高差大的角位移提升单元放平进行拼装；

角位移提升单元放平进行拼装时，选取角位移提升单元的下弦球球心标高的三个点作为基准点，以这三个基准点组成的平面做为基准面，将所需安装的角位移提升单元放在工装支撑架上放平进行拼装；

S3、提升平动提升单元至一定高度；

S4、以电动倒链作为提升设备提升角位移提升单元，在低空采取非同步提升的方法对角位移提升单元进行姿态调整；

不规则自由曲面钢屋盖中的角位移提升单元在空中进行角位移调整时，通过监测拼装时选取的角位移提升单元上的三个基准点作为主控提升点，其他提升点为辅助点进行角位移调整控制；

所述步骤S4包括：

S41、先进行该角位移提升单元中角位移较小方向的非同步提升，根据提升点的提升位移距离的不同，提升过程按每个提升点到旋转轴线距离的比例确定每提升点的提升位移值；

S42、然后按照同步骤S41相同方法进行角位移提升单元中角位移较大方向的非同步提升，如此完成整个角位移提升单元的空间姿态调整，满足设计要求；

S5、角位移提升单元角位移调整后继续提升时，以选取的角位移提升单元上的下弦球球心标高的三个基准点作为参照，在X轴、Y轴坐标不变的情况下，调整Z轴坐标，当三个基准点坐标与设计坐标一致后，继续提升角位移提升单元至平动提升单元的高度，将平动提升单元与角位移提升单元合拢固定；

S6、根据不规则自由曲面钢屋盖结构，分步进行平动提升单元和角位移提升单元的提升合拢固定，直至整个不规则自由曲面钢屋盖合拢连接完成；

S7、设置提升系统，将合拢后的不规则自由曲面钢屋盖整体提升到设计位置，并与支座或已安装的主体结构连接，完成不规则自由曲面钢屋盖的安装。

2.根据权利要求1所述的提升方法，其特征在于，角位移提升单元在提升时，设置至少四组提升支架，每组提升支架上至少设置有两到四个电动倒链，电动倒链提升时采用载荷和位移双控制系统。

3.根据权利要求2所述的提升方法，其特征在于，用于驱动电动倒链的电气控制柜包括有联动开关和每个电动倒链的分动控制开关，通过分动控制开关选择某个或任意批次的电动倒链运动，且通过操纵联动开关控制电动倒链提升或下降的距离。

4.根据权利要求1所述的提升方法，其特征在于，角位移提升单元在提升进行角位移调整时，在被提升角位移提升单元结构的四角位置设置控制其水平位移的缆风绳和手动倒链。

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