CN111255138B - 一种连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法，其包括S1，将铰接支座安装固定于建筑主体上；S2，将树状柱支撑结构安装固定于铰接支座上；S3，将钢结构连接节点固定连接至树状柱支撑结构并将钢结构杆件固定连接至钢结构连接节点；S4，将第一铝合金杆件固定连接至钢铝混合节点并将钢铝混合节点固定连接至钢结构杆件；以及S5，将铝合金节点固定连接至第一铝合金杆件并将第二铝合金杆件固定连接至铝合金节点。根据本发明的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法实现了大跨度铝合金网壳结构在多幢连续高层建筑上安全可靠施工的目的，其拼装形式简单，施工效率高，可以快速安全实现连续多跨大跨高空铝合金网壳结构。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工，更具体地涉及一种连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法。
背景技术
近年来，随着社会经济的发展，建筑结构也呈现出了多种复杂异形的结构体系，其中连续多跨大跨的高空铝合金网壳结构体系被越来越多的应用在建筑领域，而此类的网壳结构由于作业高度高，结构跨度大，多个建筑同步连接，因此施工难度高，为确保建筑形态的美观、施工的安全可靠，需要制定一套施工方法，用来完成上述网壳结构。
发明内容
为了解决现有技术中的多跨大跨的高空铝合金网壳结构体系的施工难度高等技术问题，本发明提供一种连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法。
根据本发明的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法，其包括S1，将铰接支座安装固定于建筑主体上；S2，将树状柱支撑结构安装固定于铰接支座上；S3，将钢结构连接节点固定连接至树状柱支撑结构并将钢结构杆件固定连接至钢结构连接节点；S4，将第一铝合金杆件固定连接至钢铝混合节点并将钢铝混合节点固定连接至钢结构杆件；以及S5，将铝合金节点固定连接至第一铝合金杆件并将第二铝合金杆件固定连接至铝合金节点。
优选地，该施工方法包括利用全站仪定位出十字线，借助于该十字线对铰接支座、树状柱支撑结构、钢结构连接节点、钢铝混合节点和铝合金节点进行定位，然后利用全站仪复核位置并校正后进行固定。
优选地，该步骤S2包括S21，将一级铸钢件安装固定于铰接支座上；S22，拼装一级树枝和二级铸钢件；S23，将拼装的一级树枝和二级铸钢件与一级铸钢件进行对接；S24，将拼装的一级树枝和二级铸钢件固定连接到一级铸钢件并将二级树枝固定连接到二级铸钢件以形成树状柱支撑结构。
优选地，该步骤S22包括：在地面放置三根H型钢作为拼装胎架，其中，第一H型钢和第二H型钢保持水平面相同且可靠接触地面，然后将一级树枝放到第一H型钢和第二H型钢上，然后将二级铸钢件放到第三H型钢上并和一级树枝进行对接，两个端口对接平整。
优选地，该步骤S24包括：采用脚手架对二级铸钢件进行临时支撑，和/或采用格构柱对二级树枝进行临时支撑。
优选地，该步骤S4包括在需要和钢铝混合节点对接的钢结构杆件全部安装到位后，将钢铝混合节点和所有的钢结构杆件进行对接，利用临时固定钢板将钢结构杆件和钢铝混合节点固定在一起，再将第一铝合金杆件与钢铝混合节点对接并连接固定，将钢结构杆件和钢铝混合节点通过对接焊接形式连接固定在一起，最后将临时固定钢板割除。
优选地，钢铝混合节点包括本体和连接部，其中，连接部对应于钢铝混合节点与第一铝合金杆件相连接的区域并通过焊接与本体连接。
优选地，连接部在高度上与本体稍微错开设置。
优选地，该步骤S4还包括采用脚手架顶撑临时固定钢铝混合节点。
优选地，该施工方法包括将连续多跨大跨高空铝合金网壳结构划分为沿着跨度方向设置的第一条带、第二条带和第三条带，第一条带包括彼此间隔开设置的至少两个A1区域以及位于其间的至少一个B区域，第二条带包括彼此间隔开设置的至少两个A2区域以及位于其间的至少一个C区域，第三条带在垂直于跨度的方向上设置于第一条带和第二条带之间并包括设置于A1、B区域与A2、C区域之间的至少一个D区域，该施工方法首先包括同步安装A1区域和A2区域，然后同步安装B区域和C区域，最后安装D区域。
根据本发明的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法实现了大跨度铝合金网壳结构在多幢连续高层建筑上安全可靠施工的目的，其拼装形式简单，施工效率高，可以快速安全实现连续多跨大跨高空铝合金网壳结构。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构设于建筑主体上的侧视图；
图2是图1的局部放大图；
图3是图1的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工区域划分图；
图4是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将铰接支座安装固定于建筑主体上的结构示意图；
图5是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将树状柱支撑结构的一级铸钢件安装固定于铰接支座上的结构示意图；
图6是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的拼装树状柱支撑结构的一级树枝和二级铸钢件的结构示意图；
图7是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将树状柱支撑结构的拼装的一级树枝和二级铸钢件与一级铸钢件进行对接的结构示意图；
图8是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将拼装的一级树枝和二级铸钢件固定连接到一级铸钢件并将二级树枝固定连接到二级铸钢件以形成树状柱支撑结构的结构示意图；
图9是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将钢结构连接节点固定连接至树状柱支撑结构的结构示意图；
图10是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将钢结构杆件固定连接至钢结构连接节点的结构示意图；
图11是图10的断面图；
图12是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将第一铝合金杆件固定连接至钢铝混合节点并将钢铝混合节点固定连接至钢结构杆件的结构示意图；
图13是图12的断面图；
图14是根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法中的将铝合金节点固定连接至第一铝合金杆件并将第二铝合金杆件固定连接至铝合金节点的结构示意图；
图15是图14的断面图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
如图1和图2所示，根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构1设于建筑主体2上，其中，建筑主体2为施工于较为平缓的平面空地区域的多幢高层建筑21，根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构1在建筑主体2的顶部施工建成。在具体的施工过程中，由于建筑主体2具有较大的跨度且需要跨越多幢建筑，而且需要在百米高空进行作业，因此根据本发明的施工方法具有非常大的难度。下面对根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法进行具体说明。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法首先包括将待施工的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构1划分为沿着跨度方向设置的第一条带、第二条带和第三条带，如图3所示。第一条带包括彼此间隔开设置的A1、A3、A5、A7、A9的五个A1区域以及位于其间的B1、B2、B3、B4的四个B区域，其中，B1区域设置于A1和A3之间，B2区域设置于A3和A5之间，B3区域设置于A5和A7之间，B4区域设置于A7和A9之间。第二条带包括彼此间隔开设置的A2、A4、A6、A8、A10的五个A2区域以及位于其间的C1、C2、C3、C4的四个C区域，其中，C1区域设置于A2和A4之间，C2区域设置于A4和A6之间，C3区域设置于A6和A8之间，C4区域设置于A8和A10之间。第三条带在垂直于跨度的方向上设置于第一条带和第二条带之间，包括连续的D1、D2、D3、D4的四个D区域，其中，D1区域设置于A1、B1、A3和A2、C1之间，D2区域设置于A3、B2、A5和C1、A4、C2之间，D3区域设置于A5、B3、A7和C2、A6、C3之间，D4区域设置于A7、B4、A9和C3、A8、C4、A10之间。在具体的施工过程中，首先安装第一区域，具体如下：同步安装A1、A2、A3、A4、A5、A6区域，然后同步安装B1、C1区域，接着同步安装B2、C2区域，然后从右向左安装D1、D2区域，待上述区域全部施工完成后卸载第一区域的临时支撑结构；然后安装第二区域，具体如下：同步安装A7、A8、A9、A10区域，然后同步安装B3、C3区域，接着同步安装B4、C4区域，然后从右向左安装D3、D4区域，其使用的临时支撑结构可以是从第一区域中拆除下来的临时支撑结构以节省成本。下面以A1区域为例进行具体说明，其他区域的施工步骤与之同步和/或类似而不再赘述。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将铰接支座11安装固定于建筑主体2上，如图4所示。具体地，利用全站仪3定位出十字线31，然后借助于该十字线31将铰接支座11定位于建筑主体2上，然后利用全站仪3复核位置并校正，确认无误后与建筑主体2采用焊接形式连接固定在一起。相对于现有技术中的利用水平仪或基准仪来进行定位和复核而言，本发明创新性地使用全站仪3来进行高空作业。实践表明，本发明的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法如果利用水平仪或基准仪来进行定位和复核的话，其成型精度往往不高，导致最终成型的波浪形网壳容易存在瑕疵。另外，铰接支座11与建筑主体2的焊接形式为角焊缝11a，围着铰接支座11在铰接支座11和建筑主体2之间焊一圈，角焊缝尺寸根据设计图纸要求以及国家规范《钢结构焊接规范》GB50661-2011进行施焊。特别地，铰接支座11通过塔式起重机利用吊装钢丝绳和临时吊装耳板进行吊装，该塔式起重机的型号根据工程需求进行选择，且作业范围覆盖支座安装位置，吊装钢丝绳为两根，长度不小于铰接支座11的直径，破断力不小于铰接支座11的重量的六倍，临时吊装耳板为两块钢板，尺寸根据铰接支座11的重量通过力学计算进行选择，与铰接支座11采用角焊缝围焊，焊接尺寸经过计算满足吊装重量的要求。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将树状柱支撑结构12的一级铸钢件121安装固定于铰接支座11上，如图5所示。具体地，利用全站仪定位出十字线，然后借助于该十字线将树状柱支撑结构12的一级铸钢件121定位于铰接支座11上，然后利用全站仪复核位置并校正，确认无误后与铰接支座11采用焊接形式连接固定在一起。相对于现有技术中的利用水平仪或基准仪来进行定位和复核而言，本发明创新性地使用全站仪来进行高空作业。实践表明，本发明的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法如果利用水平仪或基准仪来进行定位和复核的话，其成型精度往往不高，导致最终成型的波浪形网壳容易存在瑕疵。另外，树状柱支撑结构12的一级铸钢件121与铰接支座11的焊接形式为角焊缝12a，围着树状柱支撑结构12的一级铸钢件121在树状柱支撑结构12和铰接支座11之间焊一圈，角焊缝尺寸根据设计图纸要求以及国家规范《钢结构焊接规范》GB50661-2011进行施焊。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括在平整地面拼装树状柱支撑结构12的一级树枝122和二级铸钢件123，如图6所示。具体地，在地面放置三根H型钢4作为拼装胎架，其中，第一H型钢41和第二H型钢42保持水平面相同且可靠接触地面，然后利用塔式起重机将一级树枝122先放到这两根H型钢41，42上，然后利用塔式起重机将二级铸钢件123放到第三H型钢43上并和一级树枝122进行对接，两个端口对接平整，偏差满足国家规范《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001要求则对接完成，否则应对对接口进行调整直至偏差满足规范要求，然后采用对接焊接形式122a将一级树枝122和二级铸钢件123连接在一起。其中，H型钢4的高度应确保二级铸钢件123可以脱离地面。相对于现有技术中的利用工字钢等来形成胎架而言，本发明创新性地使用H型钢4来进行支撑。实践表明，本发明的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法通过H型钢4不仅有利于形成环缝焊接，而且节省材料，成本低廉。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将拼装的一级树枝122和二级铸钢件123与一级铸钢件121(参见图5)进行对接，如图7所示。具体地，拼装的一级树枝122和二级铸钢件123通过塔式起重机利用吊装钢丝绳和临时吊装耳板进行吊装，该塔式起重机的型号根据工程需求进行选择，且作业范围覆盖安装位置，吊装钢丝绳为两根，长度应满足吊装夹角60°，破断力不小于构件吊重荷载的六倍，临时吊装耳板为两块钢板，尺寸根据构件吊重荷载通过力学计算进行选择，与一级树枝122采用角焊缝围焊，焊接尺寸经过计算满足吊装重量的要求。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将拼装的一级树枝122和二级铸钢件123固定连接到一级铸钢件121，然后将二级树枝124固定连接到二级铸钢件123，以形成树状柱支撑结构12，如图8所示。具体地，对二级铸钢件123进行临时支撑，然后利用全站仪复核位置并校正，确认无误后与一级铸钢件121采用对接焊接的形式连接固定在一起，和/或对二级树枝124进行临时支撑，然后利用全站仪复核位置并校正，确认无误后与二级铸钢件123采用对接焊接的形式连接固定在一起。特别地，如果二级铸钢件123在建筑主体2的楼顶范围内，则采用脚手架5对其进行临时支撑(该脚手架5可以在使用后拆除以在本发明的施工方法的其他区域使用或者在其他施工方法中使用)，如果二级铸钢件123在建筑主体2的楼顶边缘或范围外，则采用格构柱6对二级铸钢件123或与其连接的二级树枝124进行临时支撑(该格构柱6可以在使用后拆除以在本发明的施工方法的其他区域使用或者在其他施工方法中使用)。其中，脚手架5可采用扣件式钢管脚手架或者盘扣式钢管脚手架，脚手架立杆间距和步距根据承载力经计算确定，高度同一级树枝122的端头的高度相同。其中，格构柱6则采用钢结构角钢设计成正方形截面，角钢规格以及格构柱截面尺寸根据支撑二级树枝124的重量通过力学计算进行选择，高度同二级树枝124的端头相同。相对于现有技术中的通过脚手架5来对建筑主体2的楼顶范围外的树状柱支撑结构12进行支撑而言，本发明创新性地使用格构柱6来进行支撑。实践表明，本发明的施工方法通过格构柱6可以支撑20-30吨的重量，满足连续多跨大跨高空铝合金网壳结构1的支撑要求。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将钢结构连接节点13固定连接至树状柱支撑结构12，如图9所示。具体地，钢结构连接节点13通过塔式起重机利用吊装钢丝绳和临时吊装耳板吊装至所需位置，然后固定连接至树状柱支撑结构12的二级树枝124的端头，其具体吊装方法、矫正方法及与树状柱支撑结构12的焊接形式与铰接支座11相同，在此不再赘述。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将钢结构杆件14固定连接至钢结构连接节点13，如图10和图11所示。具体地，钢结构杆件14通过塔式起重机利用吊装钢丝绳和临时吊装耳板吊装至所需位置，并和钢结构连接节点13进行对接，对接偏差必须满足国家规范《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001要求，对接完成后采用对接焊接的形式将钢结构连接节点13和钢结构杆件14连接固定在一起。焊接形式应满足设计图纸及国家规范《钢结构焊接规范》GB50661-2011的焊接要求。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将第一铝合金杆件16固定连接至钢铝混合节点15并将钢铝混合节点15固定连接至钢结构杆件14，如图12和图13所示。具体地，在需要和钢铝混合节点15对接的钢结构杆件14全部安装并焊接到位后，通过塔式起重机利用吊装钢丝绳和临时吊装耳板将钢铝混合节点15吊装至所需位置，并和所有的钢结构杆件14进行对接，对接偏差满足国家规范《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001要求，然后利用临时固定钢板151将钢结构杆件14和钢铝混合节点15固定在一起，同时下部采用脚手架顶撑152临时固定钢铝混合节点15，再将和钢铝混合节点15对接的第一铝合金杆件16通过塔式起重机利用吊装钢丝绳和临时吊装耳板吊装至所需位置，并通过不锈钢锁紧螺栓153进行连接固定，待与钢铝混合节点15连接的第一铝合金杆件16全部安装完成并将螺栓153锁紧完成后，将钢结构杆件14和钢铝混合节点15通过对接焊接形式154连接固定在一起，最后将临时固定钢板151割除。其中，钢铝混合节点15的具体吊装方法、矫正方法及与钢结构杆件14的焊接形式与钢结构连接节点13相同，在此不再赘述。特别地，钢铝混合节点15与其他节点(例如钢结构连接节点13以及后面将提到的铝合金节点17)不同，其不是一体结构，而是包括本体15a和连接部15b，其中，连接部15b对应于钢铝混合节点15与第一铝合金杆件16相连接的区域并通过焊接与本体15a连接。而且，考虑到强度和安装要求，该连接部15b在高度上与本体15a稍微错开设置，在本实施例中，连接部15b低于本体15a设置。相对于现有技术中的钢结构连接节点和铝合金节点而言，本发明创新性地使用钢铝混合节点来分别连接钢结构杆件和铝合金杆件。实践表明，本发明的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法通过该钢铝混合节点15高精度地确保了最终成型的波浪形铝合金网壳的造型。
根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法接下来包括将铝合金节点17固定连接至第一铝合金杆件16并将第二铝合金杆件18固定连接至铝合金节点17，如图14和图15所示。具体地，在与钢铝混合节点15连接的第一铝合金杆件16全部安装完成后，通过不锈钢锁紧螺栓171将铝合金节点17固定连接至第一铝合金杆件16，在下方设置脚手架顶撑进行支撑，然后利用全站仪对铝合金节点17进行定位复核和校正，校正完成后，安装与铝合金节点17对接的剩余铝合金杆件，即第二铝合金杆件18。
如此，根据本发明的一个优选实施例的连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法实现了大跨度铝合金网壳结构在多幢连续高层建筑上安全可靠施工的目的，其拼装形式简单，施工效率高，可以快速安全实现连续多跨大跨高空铝合金网壳结构。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (9)
1.一种连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法，其特征在于，该施工方法包括：
S1，将铰接支座安装固定于建筑主体上；
S2，将树状柱支撑结构安装固定于铰接支座上；
S3，将钢结构连接节点固定连接至树状柱支撑结构并将钢结构杆件固定连接至钢结构连接节点；
S4，将第一铝合金杆件固定连接至钢铝混合节点并将钢铝混合节点固定连接至钢结构杆件；以及
S5，将铝合金节点固定连接至第一铝合金杆件并将第二铝合金杆件固定连接至铝合金节点，
其中，该步骤S2包括：
S21，将一级铸钢件安装固定于铰接支座上；
S22，拼装一级树枝和二级铸钢件；
S23，将拼装的一级树枝和二级铸钢件与一级铸钢件进行对接；
S24，将拼装的一级树枝和二级铸钢件固定连接到一级铸钢件并将二级树枝固定连接到二级铸钢件以形成树状柱支撑结构。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，该施工方法包括利用全站仪定位出十字线，借助于该十字线对铰接支座、树状柱支撑结构、钢结构连接节点、钢铝混合节点和铝合金节点进行定位，然后利用全站仪复核位置并校正后进行固定。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，该步骤S22包括：在地面放置三根H型钢作为拼装胎架，其中，第一H型钢和第二H型钢保持水平面相同且可靠接触地面，然后将一级树枝放到第一H型钢和第二H型钢上，然后将二级铸钢件放到第三H型钢上并和一级树枝进行对接，两个端口对接平整。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，该步骤S24包括：采用脚手架对二级铸钢件进行临时支撑，和/或采用格构柱对二级树枝进行临时支撑。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，该步骤S4包括在需要和钢铝混合节点对接的钢结构杆件全部安装到位后，将钢铝混合节点和所有的钢结构杆件进行对接，利用临时固定钢板将钢结构杆件和钢铝混合节点固定在一起，再将第一铝合金杆件与钢铝混合节点对接并连接固定，将钢结构杆件和钢铝混合节点通过对接焊接形式连接固定在一起，最后将临时固定钢板割除。
6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，钢铝混合节点包括本体和连接部，其中，连接部对应于钢铝混合节点与第一铝合金杆件相连接的区域并通过焊接与本体连接。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，连接部在高度上与本体稍微错开设置。
8.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，该步骤S4还包括采用脚手架顶撑临时固定钢铝混合节点。
9.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，该施工方法包括将连续多跨大跨高空铝合金网壳结构划分为沿着跨度方向设置的第一条带、第二条带和第三条带，第一条带包括彼此间隔开设置的至少两个A1区域以及位于其间的至少一个B区域，第二条带包括彼此间隔开设置的至少两个A2区域以及位于其间的至少一个C区域，第三条带在垂直于跨度的方向上设置于第一条带和第二条带之间并包括设置于A1、B区域与A2、C区域之间的至少一个D区域，该施工方法首先包括同步安装A1区域和A2区域，然后同步安装B区域和C区域，最后安装D区域。
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