CN111042542A - 一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网架施工技术领域，具体涉及一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，旨在解决现有技术中针对大跨度空间双向曲面网架常采用的施工方法存在投入的支撑措施多，施工效率慢，施工成本高的问题，其技术要点在于包括以下步骤：S1、施工前计算分析；S2、施工中计算控制；S3、立面支撑网架安装；S4、双向曲面网架拼装；S5、设置提升点；S6、累积提升；S7、配件安装。本发明的安装方法结构紧凑，工业化装配模式，安装周期短，操作灵活度高。

Description

一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法

技术领域

本发明涉及网架施工技术领域，具体涉及一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法。

背景技术

随着大跨度、大面积网架结构的不断涌现，大面积网架的施工高度及跨度不断的增加，传统的施工方法不仅使施工成本增加、施工周期加长，且施工安全性降低。因此，寻求安全快捷、成本低廉的施工方法为当前大面积大跨度网架施工研究的重点之一。

超高度拱形网架结构是一种以焊接球节点为主的网架结构形式，其适合于空间结构跨度大、轻型、受力合理的柱状或拱形结构形式。此类结构在飞艇库、干煤棚、建筑水泥材料反应堆等建筑物中应用较多。

国内某飞艇库项目结构形式为曲面网架，跨度140米，长266米，最高点标高116米。结构64.237米标高以上为拱形网壳，以下为平板网架(平板网架倾斜8°)，均采用正方四角锥结构形式。结构24米标高以上为焊接空心球节点，以下为相贯节点。整体结构支撑在下部混凝土独立基础上，支撑柱脚为插入式。

目前大跨度大面积网架结构施工常用方法有：(1)滑架法，(2)结构累积滑移法，(3)折叠展开提升法，(4)悬挑法。而针对屋面为弧形网壳、立面为倾斜平板网架的大跨度、超高度网架结构，以上几种施工方案不管从施工成本、施工质量以及施工安全各方面均有所欠缺，不尽完美。

目前,超高度拱形网架结构设计与施工在我国乃至世界上都还处于探索研究阶段,目前竣工验收的案例还没有。基于这种状况，国内外许多科研单位、高校及施工单位均在积极地进行模型试验研究，理论计算。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中针对大跨度空间双向曲面网架常采用的施工方法存在投入的支撑措施多，施工效率慢，施工成本高的缺陷，从而提供一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，包括以下步骤：

S1、施工前计算分析：利用计算软件对施工全过程进行计算分析，确保施工过程中网架结构本身及提升系统能满足相关力学及构造要求，确保施工过程安全可控；

S2、施工中计算控制：液压提升施工同步控制性要求高，施工过程中采用计算机同步控制系统，并加强提升过程中的检测；

S3、立面支撑网架安装：采取格构式支撑架、揽风绳的措施对立面支撑部分的网架进行临时固定；

S4、双向曲面网架拼装：将大跨度不等高的双向曲面网架部分在其投影的正下方的拼装胎架上进行拼装；

S5、设置提升点：在立面支撑网架结构上安装提升支架和液压提升器，且在保证施工要求的前提下，减少提升点的数量；

S6、累积提升：将步骤S4中的双向曲面网架部分划分为几个提升分区，并在立面支撑网架结构的拼装胎架底部安装千斤顶，由高到低，依次提升各个分区，且与后续分区逐步连接，逐步提升，形成整体造型后提升就位；

S7、配件安装：提升结束后，增加杆件进行组装，组装完成后进行加固处理。

可选地，所述步骤S2中，于主要受力部分设置应力感应片，监控其内部应力变化情况，提升过程中杆件的应力比控制在0.85以内，结构整体的变形控制在L/250，L为相邻提升点的间距。

可选地，所述支撑架的间距为20-45m，所述揽风绳拉设在立面支撑部分的2/3高度处，所述揽风绳与地面的夹角为30-45°，所述立面支撑部分的高度为50-75m。

可选地，所述步骤S5中，所述提升支架设置于网架的球节点上，采用计算机软件进行仿真验算，根据验算结果对支撑区域网架杆件进行加固，使得所述提升支架的高度比提升点的高度高0.5-1m，并且所述液压提升器的型号根据提升点的提升反力确定，以此设置钢绞线，所述钢绞线的安全系数控制在2-4倍的范围内。

可选地，所述步骤S5中，在提升之前，用钢拉索对网架结构本身施加预应力，预应力的大小为500-1000KN，用于抵抗提升反力。

可选地，所述步骤S6中，所述液压提升器的配置系数一致，且通过控制端统一指挥开动提升，以200mm行程分段控制。

可选地，所述步骤S6中，在所述钢绞线上做好刻度标记，间距为1m，提升前记录各千斤顶上夹片到最近刻度的距离，作为同步控制的基准；提升过程中，观测各提升点的钢筋刻度，控制各吊点的不同步差在允许范围内。

可选地，所述步骤S6中，夹具的回缩量因千斤顶而异，在提升一定数量的缸数后，测量夹片到刻度的距离，依据提升前的记录分析各提升点的同步性，对存在偏差的提升点进行个别调整。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.机械设备要求低。本发明专利由于采用累积提升提升的施工方法，所用到的机械设备除了液压提升器、液压泵源系统、同步控制系统等之外，仅需安排几台小型地面拼装机械，对曲面网架液压提升部分进行地面拼装即可满足施工要求；与其它施工方案相比，其具有施工机械费用低、施工机械设备资源丰富等优势。

2.施工工效高。双向曲面网架先在地面拼装成若干个小单元，然后采用吊装机械将拼装完成的单元吊装至拼装胎架上，以拼装成整体提升单元，施工设备及措施安装简单，施工过程便捷，施工效率高。

3.施工成本低。网架在地面操作平台上拼装，搭设拼装平台的措施量小，所用到的机械均为常见的小型机械和设备，租赁方便且费用低廉，相比高空散装、分块吊装等方案施工成本大大降低。

4.施工安全高。采用计算机软件进行仿真验算，根据验算结果对支撑区域网架杆件进行加固，使得提升支架的高度比提升点的高度高0.5m，并且液压提升器的型号根据提升点的提升反力确定，以此设置钢绞线，钢绞线的安全系数控制在2-4倍的范围内，并且凭借应力感应片，在提升过程中控制杆件的应力比在0.85以内，结构整体的变形控制在L/250，L为相邻提升点的间距。

5.施工质量容易保证。液压提升器的配置系数一致，且通过控制端统一指挥开动提升，以200mm行程分段控制；在钢绞线上做好刻度标记，间距为1m，提升前记录各千斤顶上夹片到最近刻度的距离，作为同步控制的基准；提升过程中，观测各提升点的钢筋刻度，控制各吊点的不同步差在允许范围内；夹具的回缩量因千斤顶而异，在提升一定数量的缸数后，测量夹片到刻度的距离，依据提升前的记录分析各提升点的同步性，对存在偏差的提升点进行个别调整。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，包括以下步骤：

S1、施工前计算分析：利用计算软件对施工全过程进行计算分析，确保施工过程中网架结构本身及提升系统能满足相关力学及构造要求，确保施工过程安全可控；

S2、施工中计算控制：液压提升施工同步控制性要求高，施工过程中采用计算机同步控制系统，并加强提升过程中的检测；

具体地，提前在网架的主要受力部分贴设应力感应片，以监控其内部应力变化情况；

S3、立面支撑网架安装：采取格构式支撑架、揽风绳的措施对立面支撑部分的网架进行临时固定，在本发明此实施例中，将揽风绳拉设在立面支撑部分的2/3高度处，揽风绳与地面的夹角为45°，支撑架的间距为20m，立面支撑部分的高度为50m；

S4、双向曲面网架拼装：将大跨度不等高的双向曲面网架部分在其投影的正下方的拼装胎架上进行拼装，从而双向曲面网架先在地面拼装成若干个小单元，然后采用吊装机械将拼装完成的单元吊装至拼装胎架上，以拼装成整体提升单元；

S5、设置提升点：在立面支撑网架结构上安装提升支架和液压提升器，且在保证施工要求的前提下，减少提升点的数量，从而凭借应力感应片，在提升过程中控制杆件的应力比在0.85以内，结构整体的变形控制在L/250，L为相邻提升点的间距；

具体地，提升支架设置于网架的球节点上，采用计算机软件进行仿真验算，根据验算结果对支撑区域网架杆件进行加固，使得提升支架的高度比提升点的高度高0.5m，并且液压提升器的型号根据提升点的提升反力确定，以此设置钢绞线，钢绞线的安全系数控制在2-4倍的范围内；

另外，需要在提升位置设置临时杆件和临时球，作为提升下吊点，每个提升点设置3根临时杆件，限定临时杆件不能与结构杆件冲突，下吊点采用焊接球，焊接球的直径控制在500-800mm，焊接球内加设十字加劲板；

S6、累积提升：将步骤S4中的双向曲面网架部分划分为几个提升分区，并在立面支撑网架结构的拼装胎架底部安装千斤顶，由高到低，依次提升各个分区，且与后续分区逐步连接，逐步提升，形成整体造型后提升就位；

在本发明此实施例中，网架结构在立面上分为四个单元网架，每个单元网架通过多组提升系统与前单元网架累积提升就位，即第一单元网架在拼装胎架上拼装成整体，在单元网架两侧设置多组提升系统，将第一单元网架同步提升到一定高度，随后采用大型履带吊吊装分块单元网架，完成第二单元网架组装，此时第一、第二单元网架的拼装胎架写在，并在立面支撑网架部分落位，然后拆除第一单元网架的提升系统，并转移至第二单元网架处，将第一、第二单元网架一起同步提升至一定高度，从而以此类推，完成后续单元网架的安装；

在网架提升过程中，为了防止提升反力对网架结构本身造成破坏，在提升之前，用钢拉索给网架结构本身施加预应力，预应力的大小为500-1000KN，用于抵抗提升反力；

在分级累积提升过程中，不同分级间的合拢是精度和变形控制的重点，相对于传统整体提升方法的不同在于，分级累积提升合拢时，不同级间处于不同的应力状态下：在这种情况下将两级提升分区合拢后，由于应力状态的不同，形成整体提升后，由于应力的释放，会对网架造成变形影响。为解决这一问题，液压提升器的配置系数一致，且通过控制端统一指挥开动提升，以200mm行程分段控制；在钢绞线上做好刻度标记，间距为1m，提升前记录各千斤顶上夹片到最近刻度的距离，作为同步控制的基准；提升过程中，观测各提升点的钢筋刻度，控制各吊点的不同步差在允许范围内；夹具的回缩量因千斤顶而异，在提升一定数量的缸数后，测量夹片到刻度的距离，依据提升前的记录分析各提升点的同步性，对存在偏差的提升点进行个别调整；

S7、配件安装：提升结束后，增加杆件进行组装，组装完成后进行加固处理。

实施例1：

一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，包括以下步骤：

S1、施工前计算分析：利用计算软件对施工全过程进行计算分析，确保施工过程中网架结构本身及提升系统能满足相关力学及构造要求，确保施工过程安全可控；

S2、施工中计算控制：液压提升施工同步控制性要求高，施工过程中采用计算机同步控制系统，并加强提升过程中的检测；

具体地，提前在网架的主要受力部分贴设应力感应片，以监控其内部应力变化情况；

S3、立面支撑网架安装：采取格构式支撑架、揽风绳的措施对立面支撑部分的网架进行临时固定，在本发明此实施例中，将揽风绳拉设在立面支撑部分的2/3高度处，揽风绳与地面的夹角为30°，支撑架的间距为45m，立面支撑部分的高度为75m；

S4、双向曲面网架拼装：将大跨度不等高的双向曲面网架部分在其投影的正下方的拼装胎架上进行拼装，从而双向曲面网架先在地面拼装成若干个小单元，然后采用吊装机械将拼装完成的单元吊装至拼装胎架上，以拼装成整体提升单元；

S5、设置提升点：在立面支撑网架结构上安装提升支架和液压提升器，且在保证施工要求的前提下，减少提升点的数量，从而凭借应力感应片，在提升过程中控制杆件的应力比在0.85以内，结构整体的变形控制在L/250，L为相邻提升点的间距；

具体地，提升支架设置于网架的球节点上，采用计算机软件进行仿真验算，根据验算结果对支撑区域网架杆件进行加固，使得提升支架的高度比提升点的高度高1m，并且液压提升器的型号根据提升点的提升反力确定，以此设置钢绞线，钢绞线的安全系数控制在2-4倍的范围内；

另外，需要在提升位置设置临时杆件和临时球，作为提升下吊点，每个提升点设置3根临时杆件，限定临时杆件不能与结构杆件冲突，下吊点采用焊接球，焊接球的直径控制在500-800mm，焊接球内加设十字加劲板；

S6、累积提升：将步骤S4中的双向曲面网架部分划分为几个提升分区，并在立面支撑网架结构的拼装胎架底部安装千斤顶，由高到低，依次提升各个分区，且与后续分区逐步连接，逐步提升，形成整体造型后提升就位；

在本发明此实施例中，网架结构在立面上分为七个单元网架，每个单元网架通过多组提升系统与前单元网架累积提升就位，即第一单元网架在拼装胎架上拼装成整体，在单元网架两侧设置多组提升系统，将第一单元网架同步提升到一定高度，随后采用大型履带吊吊装分块单元网架，完成第二单元网架组装，此时第一、第二单元网架的拼装胎架写在，并在立面支撑网架部分落位，然后拆除第一单元网架的提升系统，并转移至第二单元网架处，将第一、第二单元网架一起同步提升至一定高度，从而以此类推，完成后续单元网架的安装；

在网架提升过程中，为了防止提升反力对网架结构本身造成破坏，在提升之前，用钢拉索给网架结构本身施加预应力，预应力的大小为500-1000KN，用于抵抗提升反力；

在分级累积提升过程中，不同分级间的合拢是精度和变形控制的重点，相对于传统整体提升方法的不同在于，分级累积提升合拢时，不同级间处于不同的应力状态下：在这种情况下将两级提升分区合拢后，由于应力状态的不同，形成整体提升后，由于应力的释放，会对网架造成变形影响。为解决这一问题，液压提升器的配置系数一致，且通过控制端统一指挥开动提升，以200mm行程分段控制；在钢绞线上做好刻度标记，间距为1m，提升前记录各千斤顶上夹片到最近刻度的距离，作为同步控制的基准；提升过程中，观测各提升点的钢筋刻度，控制各吊点的不同步差在允许范围内；夹具的回缩量因千斤顶而异，在提升一定数量的缸数后，测量夹片到刻度的距离，依据提升前的记录分析各提升点的同步性，对存在偏差的提升点进行个别调整；

S7、配件安装：提升结束后，增加杆件进行组装，组装完成后进行加固处理。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、施工前计算分析：利用计算软件对施工全过程进行计算分析，确保施工过程中网架结构本身及提升系统能满足相关力学及构造要求，确保施工过程安全可控；

S2、施工中计算控制：液压提升施工同步控制性要求高，施工过程中采用计算机同步控制系统，并加强提升过程中的检测；

S3、立面支撑网架安装：采取格构式支撑架、揽风绳的措施对立面支撑部分的网架进行临时固定；

S4、双向曲面网架拼装：将大跨度不等高的双向曲面网架部分在其投影的正下方的拼装胎架上进行拼装；

S5、设置提升点：在立面支撑网架结构上安装提升支架和液压提升器，且在保证施工要求的前提下，减少提升点的数量；

S6、累积提升：将步骤S4中的双向曲面网架部分划分为几个提升分区，并在立面支撑网架结构的拼装胎架底部安装千斤顶，由高到低，依次提升各个分区，且与后续分区逐步连接，逐步提升，形成整体造型后提升就位；

S7、配件安装：提升结束后，增加杆件进行组装，组装完成后进行加固处理。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，所述步骤S2中，于主要受力部分设置应力感应片，监控其内部应力变化情况，提升过程中杆件的应力比控制在0.85以内，结构整体的变形控制在L/250，L为相邻提升点的间距。

3.根据权利要求1所述的一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述支撑架的间距为20-45m，所述揽风绳拉设在立面支撑部分的2/3高度处，所述揽风绳与地面的夹角为30-45°，所述立面支撑部分的高度为50-75m。

4.根据权利要求1所述的一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述提升支架设置于网架的球节点上，采用计算机软件进行仿真验算，根据验算结果对支撑区域网架杆件进行加固，使得所述提升支架的高度比提升点的高度高0.5-1m，并且所述液压提升器的型号根据提升点的提升反力确定，以此设置钢绞线，所述钢绞线的安全系数控制在2-4倍的范围内。

5.根据权利要求4所述的一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，所述步骤S5中，在提升之前，用钢拉索对网架结构本身施加预应力，预应力的大小为500-1000KN，用于抵抗提升反力。

6.根据权利要求4所述的一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述液压提升器的配置系数一致，且通过控制端统一指挥开动提升，以200mm行程分段控制。

7.根据权利要求4所述的一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，所述步骤S6中，在所述钢绞线上做好刻度标记，间距为1m，提升前记录各千斤顶上夹片到最近刻度的距离，作为同步控制的基准；提升过程中，观测各提升点的钢筋刻度，控制各吊点的不同步差在允许范围内。

8.根据权利要求7所述的一种大跨度不等高双向曲面网架的累积提升方法，其特征在于，所述步骤S6中，夹具的回缩量因千斤顶而异，在提升一定数量的缸数后，测量夹片到刻度的距离，依据提升前的记录分析各提升点的同步性，对存在偏差的提升点进行个别调整。