CN111441475B - 曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法，包括步骤：安装下部转换层；安装起步段顶升架；安装起步单元网壳；顶升至第二阶段高度，安装第二阶段顶升架及上部转换节点，拆除第一阶段顶升架；顶升至第三阶段高度，在不同标高看台上安装第三阶段阶顶升架及上部转换节点，同时安装顶升平台上网壳；顶升至设计标高；合拢；整体卸载。采用此方法解决了曲面网壳在有地下室及不同标高看台的场馆内施工的问题，避免了搭设满堂脚手架等大量临时措施，提高了施工速度，节约了成本。有效保证施工质量。

Description

曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法

技术领域

本发明属于钢结构施工技术领域，具体涉及一种曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法。

背景技术

整体顶升技术对于设有地下室的体育场馆及楼层面上设置的钢构安装，具有较大的经济、速度优势，因此越来越多的被应用到大型空间钢结构的施工中来。但传统顶升技术适用于平面或单曲面的网壳，且顶升架上部必须对应在网壳节点处，因此对下部基础承载力要求较高，需要对地下室采用大量满堂脚手架或支撑架进行反顶加固。对于设有观众席的场馆，顶升架需不同标高设置，加固工作量非常大，对其他工序的施工影响也非常大。

发明内容

本发明提供了一种曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法，目的在于解决有不同标高及地下室的场馆，在施工大体量屋盖网壳钢结构时需要搭设满堂脚手架或临时支撑架等大量措施，施工速度慢，费用高，对其他工序影响较大等难题，本发明通过在顶升架上部及下部设置转换层节点，避免了需要在地下室及观众席看台下搭设脚手架或支撑架等临时措施，对降低临时措施费用提高施工速度效果尤为明显。

本发明采用如下技术方案来实现的：

曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法，包括以下步骤：

1)铺设顶升架下部钢板或转换钢梁，底部在室内一层楼面上的顶升架，根据不同位置形式按以下设置转换层：位于结构柱顶的顶升架直接在底部铺设一块转换层钢板(3-2)，不在结构柱顶的顶升架下部设置两道转换层钢梁，转换梁两段确保担在结构梁上；

2)安装起步段4组临时顶升架，顶升架下部与钢板或转换梁焊接连接；

3)安装起步单元网壳；

4)顶升至第二阶段高度，顶升过程中同时向四周拼装扩散，确保作业面始终在靠近地面位置，安装第二阶段12组的顶升架，拆除第一阶段的顶升架，此时顶升架在顶部设置转换层节点，每个转换层节点分别由1个焊接球和4根转换层无缝钢管组成，焊接球设置在顶升架顶部，无缝管设置在焊接球与网壳下弦球之间，4根无缝管呈V型设置，下部交汇在焊接球上，无缝管的上部分别支撑在4个网壳下弦球下部；

5)顶升至第三阶段高度，顶升过程中同时向四周拼装扩散，确保作业面始终在靠近地面位置，在看台上安装第三阶段12组顶升架，此时不光需要在顶升架的顶部设置转换层节点，同时在下部看台设置转换层节点，每个转换层节点分别由一个H型钢垫块，和3块PL10的连接钢板与看台连接，每块钢板在混凝土看台一端通过2个化学锚栓与看台连接固定，在H型钢一端直接通过角焊缝连接；同时安装顶部平台上的网壳；

6)通过24组顶升架循环工作，将网壳顶升至略高于设计高度，顶升高度计算方式为：H＝h+γ，其中h为设计高度，γ为挠度值，通过计算得出；

7)选择当天最低温度时段，对称安装合拢带，使网壳形成整体；

8)通过计算机同步控制，整体进行卸载，完成施工。

本发明进一步的改进在于，焊接球的直径为450mm。

本发明进一步的改进在于，转换层无缝钢管的规格为Φ219*6。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

采用此方法解决了曲面网壳在有地下室及不同标高看台的场馆内施工的问题，避免了搭设满堂脚手架等大量临时措施，提高了施工速度，节约了成本，并有效保证施工质量。

附图说明

图1为本发明曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法的流程图。

图2为采用本发明提供的施工方法的施工现场示意图；采用比赛馆的纵剖图，其中1-1至1-6表示为不同施工阶段，2至4、及6-7为对应阶段操作要点。

图3和图4为不同视角在地下室板面上顶升架下部转换层及上部转换层的构造形式。图中：3-1为转换层钢梁、3-2为转换层钢板；3-3为顶升架；3-4为焊接球；3-5为转换层无缝钢管。

图5为在不同标高看台上顶升架下部转换层构造形式。

图6为图5的平面图。

图中：6-1为H型钢垫块；6-2为连接钢板；6-3为化学锚栓；6-4为角焊缝。

图7为本发明工作原理立体侧视图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明。

实施例：

陕西奥体中心体育馆分为比赛馆及训练馆，比赛馆屋盖钢结构设计为焊接球双层网壳结构，网壳平面投影呈椭圆形，短向跨度约100.176m，长向跨度约113.088m，地面投影面积约8889m²，矢高16.5m，矢跨比约1/7，结构厚度为4m，网格主要采用四角锥形式，网格尺寸为4.2×4.2×4m，总重量约700t，网壳最高点离地面高度约36m，网壳通过外围Φ800mm的环梁及球铰支座过度后支撑在外围的36根框架柱上。训练馆及其室外区域网壳采用单层网壳结构，训练馆网壳短向跨度67.838m，长向跨度76.237m，矢高4.5m，采用2.8m×2.8m三向网格。杆件采用矩形钢管，节点形式为毂型节点。网壳通过环梁支撑在24根框架柱及44组V型柱上。

两个场馆下部均设计有地下室，比赛馆场内尺寸为70m×40m，四周2至3层不同标高有观众席看台，且外围不具备采用履带吊等大型起重设备作业的条件，施工方案及吊装设备选择限制条件多，以下以比赛馆为例介绍本施工工艺。

如图1所示，施工过程如下：

1)铺设顶升架下部钢板或转换钢梁，底部在室内一层楼面上的顶升架，根据不同位置形式按以下设置转换层：位于结构柱顶的顶升架3-3直接在底部铺设一块转换层钢板3-2，规格为2000mm×2000mm×20mm，不在结构柱顶的顶升架下部设置两道转换层钢梁3-1，规格为H500X400X12X22，长度9m，转换梁两段确保担在结构梁上。如图3和图4所示。

2)安装起步段4组临时顶升架(操作要点2，对应施工阶段1-1)，顶升架下部与钢板或转换梁焊接连接。如图2所示。

3)安装起步单元网壳(操作要点1)，此时网壳长向跨度约34m，短向跨度约25m，顶升架支撑在网架上弦球，不需要设置上部转换层。如图2所示。

4)顶升至第二阶段高度，顶升过程中同时向四周拼装扩散，确保作业面始终在靠近地面位置，此时网架长向跨度约67m，短向跨度约50m。安装第二阶段12组顶升架(操作要点3)，拆除第一阶段的顶升架(施工阶段1-2)。此时顶升架需要在顶部设置转换层节点，每个转换层节点分别由1个直径为450mm的焊接球3-4和4根Φ219*6的转换层无缝钢管3-5组成，转换层节点支撑在网壳下弦球。如图2、图3、图4及图7所示。

5)顶升至第三阶段高度，顶升过程中同时向四周拼装扩散，确保作业面始终在靠近地面位置，此时网架长向跨度约89m，短向跨度约72m。在看台上安装第三阶段12组顶升架(操作要点6，对应施工阶段1-3)，此时顶升架不光需要在顶部设置转换层节点，同时在下部看台也要设置转换层节点，每个转换层节点分别由一个定制的H型钢垫块6-1，和3块PL10的连接钢板6-2与看台连接，每块钢板在混凝土看台一端通过2个M20*100的化学锚栓6-3与看台连接固定，在H型钢一端直接通过角焊缝6-4连接；同时安装顶部平台上的网壳(操作要点4)。如图2、图3、图4、图5及图6所示。

6)通过24组顶升架循环工作，将网壳顶升至略高于设计高度(施工阶段1-4)，顶升高度计算方式为：H＝h+γ(h为设计高度，γ为挠度值，通过计算得出)。如图2所示。

7)选择当天最低气温区段，对称安装合拢带(操作要点7)，使网壳形成整体(施工阶段1-5)。如图2所示。

8)通过计算机同步控制，整体进行卸载，完成施工(施工阶段1-6)。如图2所示。

注意事项：

1)整体顶升属于危险性较大的施工工艺，施工前必须对结构及架体进行计算分析，并储备不少于2倍的安全系数。

2)在顶升过程中，单个顶升架承受的反力非常大，对有地下室的下部结构影响较大，需尽量将顶升架设置在结构柱顶上，否则需通过转换层进行传力，严禁将顶升架直接放置在板面上。

3)顶上下部与结构应连接形成刚接，在顶升的过程中应设置斜向支撑及缆风绳进行约束，以免发生位移或侧倾，顶升过程中还应对结构偏差实时进行观测。

4)顶升架上部确保支撑在网壳节点上，否则应设置转换层，确保结构传力符合要求。

5)顶升架卸载必须确保同步进行，应将不同步度控制在5mm以内。

综上所述：结构渐扩整体顶升适用于曲面及其他异型钢结构，节点形式可以为球型节点、毂型节点等；对于设有地下室的体育场馆、展厅及楼层面上设置的钢构安装(无法使用吊车等动力机械)，具有较大的经济、速度优势。采用此施工工艺，大部分工作都在地面完成，大大减少了高空作业量，降低了高空作业风险。陕西奥体中心体育馆采用此工艺，各项偏差均符合设计及规范要求，无安全事故，按期保质量完成施工任务，最终取得了满意的效果。

Claims (3)

1.曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)铺设顶升架下部钢板或转换钢梁，底部在室内一层楼面上的顶升架，根据不同位置形式按以下设置转换层：位于结构柱顶的顶升架直接在底部铺设一块转换层钢板(3-2)，不在结构柱顶的顶升架下部设置两道转换层钢梁(3-1)，转换梁两段确保担在结构梁上；

2)安装起步段4组临时顶升架，顶升架下部与钢板或转换梁焊接连接；

3)安装起步单元网壳；

4)顶升至第二阶段高度，顶升过程中同时向四周拼装扩散，确保作业面始终在靠近地面位置，安装第二阶段12组的顶升架，拆除第一阶段的顶升架，此时顶升架在顶部设置转换层节点，每个转换层节点分别由1个焊接球(3-4)和4根转换层无缝钢管(3-5)组成，焊接球设置在顶升架顶部，无缝管设置在焊接球与网壳下弦球之间，4根无缝管呈V型设置，下部交汇在焊接球上，无缝管的上部分别支撑在4个网壳下弦球下部；

5)顶升至第三阶段高度，顶升过程中同时向四周拼装扩散，确保作业面始终在靠近地面位置，在看台上安装第三阶段12组顶升架，此时不光需要在顶升架的顶部设置转换层节点，同时在下部看台设置转换层节点，每个转换层节点分别由一个H型钢垫块(6-1)，和3块PL10的连接钢板(6-2)与看台连接，每块钢板在混凝土看台一端通过2个化学锚栓(6-3)与看台连接固定，在H型钢一端直接通过角焊缝(6-4)连接；同时安装顶部平台上的网壳；

6)通过24组顶升架循环工作，将网壳顶升至略高于设计高度，顶升高度计算方式为：H＝h+γ，其中h为设计高度，γ为挠度值，通过计算得出；

7)选择当天最低温度时段，对称安装合拢带，使网壳形成整体；

8)通过计算机同步控制，整体进行卸载，完成施工。

2.根据权利要求1所述的曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法，其特征在于，焊接球(3-4)的直径为450mm。

3.根据权利要求1所述的曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法，其特征在于，转换层无缝钢管(3-5)的规格为Φ219*6。

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