CN111620223B - 一种支座二次受力转换提升网架施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于中庭空间的钢网架楼盖吊装施工技术领域，具体公开了一种支座二次受力转换提升网架施工方法，本发明中提出的施工方法可确保网架在结构面或地面位置拼装，网架拼装可与四周混凝土结构施工同时进行，网架瓶装由高处作业变为地面作业，提高安全系数，并可保证焊接的质量，节约大量的人力、时间，加快施工速度；本发明提出的网架整体于楼、地面拼装完成后，依据网架单元受力计算，选取部分支座位置焊接临时杆件及吊点，并在对应的混凝土支座顶部设置二次受力转换机构，通过二次受力转换机构实现网架提升、静停、杆件嵌补、卸载及网架整体受力支座转换，通过工况计算，支座转换前、后均可使网架结构形成整体稳定受力体系。

Description

一种支座二次受力转换提升网架施工方法

技术领域

本发明属于中庭空间的钢网架楼盖吊装施工技术领域，具体涉及一种支座二次受力转换提升网架施工方法。

背景技术

空间网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成的网状空间杆系结构。网架结构根据外形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架简称为网架；曲面网架简称为网壳，网架结构为一种空间杆系结构，具有三维受力特点，能承受各方向的作用，并且网架结构一般为高次超静定结构，倘若一杆局部失效，仅少一次超静定次数，内力可重新调整，整个结构一般并不失效，具有较高的安全储备。

公开号为CN111608397A的专利申请，公开了一种网架安装施工方法，包括如下工艺流程：网架支撑点测量定位→原材料复检→安装基本跨网架下弦螺栓球及下弦杆→安装基本跨网架上弦螺栓球、上弦杆及腹杆→基本跨网架提升→基本跨网架就位与支座连接→剩余部分网架高空散装→油漆找补→验收。本发明的施工方法可以克服施工场地四周场地狭小，汽车吊难以安放起吊施工等问题，实现在有限的空间中完成网架安装施工，并且该方法高效安全，值得推广，随着空间网架结构施工技术越来越成熟，空间网架结构被广泛用作建筑的屋盖，其中空间网架结构的安装又是网架结构施工技术中的关键一项，例如，在钢结构网架为四层报告厅顶部楼盖的建筑工程中，其四周为18.5m高混凝土结构作为钢结构网架支座，只有在三层顶板混凝土施工完成后立即开始网架拼装作业，才能保证既定工期节点的实现，故调度楼工程在施工完成三层顶板第一流水段后便及时插入网架结构的楼面拼装工作，实现了后期混凝土结构施工与钢网架结构楼面拼装的同步进行，并利用混凝土结构作为钢网架的提升支座，通过在混凝土支座位置安装的二次受力转换机构实现网架的提升和卸载，最终在既定工期完成主体结构封顶，证实了网架支座二次受力转换整体提升技术简单实用，经济有效，安全可靠，节省工期，可在类似工程中推广应用。因此，本技术领域人员提出了一种支座二次受力转换提升网架施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支座二次受力转换提升网架施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种支座二次受力转换提升网架施工方法，包括如下步骤：

S1、网架拼装在四层混凝土楼面施工结束后开始，与四层竖向混凝土结构同时施工；

S2、网架在楼面拼装完成进行相关质量检测、验收，四周竖向混凝土结构施工完成后加强养护，待混凝土结构强度达到设计强度100％；

S3、按照施工方案，在原设计东西两侧的18个支座中，选取6个作为提升吊点，并在北侧增设两个提升吊点，共计8个提升点；

S4、在选取的提升点柱顶安装8个二次受力转换机构，通过二次受力转换机构实现网架提升、静停、杆件嵌补、卸载及网架整体受力支座转换，并在网架对应位置安装临时杆件，与吊具连接形成8个吊点；

S5、待混凝土达到设计强度100％后进入预提升阶段，提升时先提升10cm，检查设备运行数据，及网架形态变化，确认无误后静止12小时；

S6、静停12小时后，复查设备运行数据，及网架形态变化，复查数据确认符合要求后，一次性提升至设计标高；

S7、钢网架提升完成后，先安装除8个吊点以外的网架构件，并连接好未作为吊点的12个支座；

S8、安装完毕并验收合格后对提升装置同步逐级卸载，卸载完成再拆除8个提升器及二次受力转换机构；

S9、最后将吊点位置的结构杆件及支座安装就位，并对提升吊点位置的支座及支座球施加预顶力至设计值，支座底部转换板与主体埋板间的间隙插入同材质钢板进行焊接。

优选的，在步骤S9中施加预顶力至设计值包括如下步骤：

S2.1、拆除二次受力转换机构、临时吊点及临时杆件，嵌补吊点处的杆件，通过结构设计受力模型计算支座处在设计工况下所承受的支座反力作为向该支座处施加的预顶力；

S2.2、使用液压千斤顶回顶支座对支座球施加经设计复核的预顶力，再将支座板和成品支座顶面的间隙距离采用同厚度的钢板垫紧并进行焊接固定，使完成后的网架受力工况与设计一致。

优选的，在网架设计支座位置中选取适当数量作为网架吊装点，选取的吊装点在网架提升时作为整体网架的受力点，计算整体网架跨中最大挠度不大于L/200，吊装点作为支座时，计算全部杆件应力比≯1。

优选的，作为提升吊点以外的网架支座受力承托网架整体时，整体网架跨中最大挠度不大于L/200，全部杆件应力比≯1。

优选的，在步骤S4中二次受力转换机构的安装过程中采用熔透焊进行焊接，钢梁与钢梁、钢梁与立柱腹板对应位置均设置有筋板。

优选的，二次受力转换网架提升包括如下步骤：

S6.1、姿态检测调整：用测量仪器检测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差。通过液压提升系统设备调整各吊点高度，使结构达到水平姿态；

S6.2、整体同步提升：以调整后的各吊点高度为新的起始位置，复位位移传感器，在结构整体提升过程中，保持该姿态直至提升到设计标高附近，不同步的控制值控制在≤20mm，在提升阶段同时采用在各吊点共计8个点位附近采用人工辅助检查，采用水平仪进行测量看网架整体提升各吊点处不同步值是否在控制值之内，若出现超过不同步值，暂停向上提升，则应对该处吊点进行检测并排除原因后方可继续提升；

S6.3、提升速度：整体提升施工过程中，影响构件提升速度的因素主要有液压油管的长度及泵站的配置数量，按照本方案的设备配置，整体提升约度约10米/小时；

S6.4、提升过程的微调：结构在提升及下降过程中，因为空中姿态调整和杆件对口等需要进行高度微调，在微调开始前，将计算机同步控制系统由自动模式切换成手动模式，根据需要，对整个液压提升系统中各个吊点的液压提升器进行同步微动，或者对单台液压提升器进行微动调整，微动即点动调整精度可以达到毫米级，完全可以满足网架钢结构单元安装的精度需要；

S6.5、同步观测：在钢绞线位置悬有钢尺，网架提升高度将于钢尺刻度上直接读出，当发现提升过程中有高度差异时，将立即统一进行调整。

本发明的技术效果和优点：与现有技术相比：

1、本发明提出的网架整体于楼、地面拼装完成后，依据网架单元受力计算，选取部分支座位置焊接临时杆件及吊点，并在对应的混凝土支座顶部设置二次受力转换机构，通过二次受力转换机构实现网架提升、静停、杆件嵌补、卸载及网架整体受力支座转换，通过工况计算，支座转换前、后均可使网架结构形成整体稳定受力体系，卸载完成后，拆除二次转换机构及临时提升杆件，将吊点处的后补杆件与支座球焊接，通过设计模型计算吊点位置支座所应承受的支座反力，使用液压千斤顶对支座球施加所需预顶力，调校支座位置受力情况，使最终整体网架的受力工况与设计完全一致，对于中庭空间的钢网架楼盖吊装施工，网架支座二次受力转换整体提升技术简单实用，经济有效，安全可靠，节省工期；

2、本发明中提出的施工方法可确保网架在结构面或地面位置拼装，网架拼装可与四周混凝土结构施工同时进行，网架瓶装由高处作业变为地面作业，提高安全系数，并可保证焊接的质量，节约大量的人力、时间，加快施工速度；无需搭设大体积的满堂红脚手架平台，能有效利用场地，降低了措施费用和安全风险；

3、本工法使用的物料属于周转性物料，液压提升器使用拆除后仍可重复使用，每次使用时只花费人工进行提升器组装及提升操作，成本低，经济适用；本工法在网架拼装的同时可进行周围混凝土结构支座的施工及提升装置的安装，能有效提高工效，缩短工期；使用本工法施工时，网架只需在地面上整体拼装即可能，避免高空作业，亦能提高工效，缩短工期，保证质量，并有效降低施工安全风险；本工法所用机具属于工具化操作，简单易学便于操作，稳定性好。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的网架提升吊点布置结构示意图；

图2为本发明中的下绕结构示意图；

图3为本发明中的支点反力结构示意图；

图4为本发明中的杆件应力比结构示意图；

图5为本发明中的杆件更换区域布置结构示意图；

图6为本发明中的杆件更换后下绕结构示意图；

图7为本发明中的杆件更换后支点反力结构示意图；

图8为本发明中的杆件更换后杆件应力比结构示意图；

图9为本发明中的二次受力转换机构布置平面结构示意图；

图10为本发明中的二次受力转换机构结构示意图；

图11为本发明中的二次受力转换机构结构效果示意图；

图12为本发明中的二次受力转换机构杆件参数表；

图13为本发明中的支座反力示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-13，本发明提供了一种支座二次受力转换提升网架施工方法，包括如下步骤：

S1、网架拼装在四层混凝土楼面施工结束后开始，与四层竖向混凝土结构同时施工；

S2、网架在楼面拼装完成进行相关质量检测、验收，四周竖向混凝土结构施工完成后加强养护，待混凝土结构强度达到设计强度100％；

S3、按照施工方案，在原设计东西两侧的18个支座中，选取6个作为提升吊点，并在北侧增设两个提升吊点，共计8个提升点；

S4、在选取的提升点柱顶安装8个二次受力转换机构，通过二次受力转换机构实现网架提升、静停、杆件嵌补、卸载及网架整体受力支座转换，并在网架对应位置安装临时杆件，与吊具连接形成8个吊点；

S5、待混凝土达到设计强度100％后进入预提升阶段，提升时先提升10cm，检查设备运行数据，及网架形态变化，确认无误后静止12小时；

S6、静停12小时后，复查设备运行数据，及网架形态变化，复查数据确认符合要求后，一次性提升至设计标高；

S7、钢网架提升完成后，先安装除8个吊点以外的网架构件，并连接好未作为吊点的12个支座；

S8、安装完毕并验收合格后对提升装置同步逐级卸载，卸载完成再拆除8个提升器及二次受力转换机构；

S9、最后将吊点位置的结构杆件及支座安装就位，并对提升吊点位置的支座及支座球施加预顶力至设计值，支座底部转换板与主体埋板间的间隙插入同材质钢板进行焊接。

具体的，在步骤S9中施加预顶力至设计值包括如下步骤：

S2.1、拆除二次受力转换机构、临时吊点及临时杆件，嵌补吊点处的杆件，通过结构设计受力模型计算支座处在设计工况下所承受的支座反力作为向该支座处施加的预顶力；

S2.2、使用液压千斤顶回顶支座对支座球施加经设计复核的预顶力，再将支座板和成品支座顶面的间隙距离采用同厚度的钢板垫紧并进行焊接固定，使完成后的网架受力工况与设计一致。

具体的，在网架设计支座位置中选取适当数量作为网架吊装点，选取的吊装点在网架提升时作为整体网架的受力点，计算整体网架跨中最大挠度不大于L/200，吊装点作为支座时，计算全部杆件应力比≯1。

具体的，作为提升吊点以外的网架支座受力承托网架整体时，整体网架跨中最大挠度不大于L/200，全部杆件应力比≯1。

具体的，在步骤S4中二次受力转换机构的安装过程中采用熔透焊进行焊接，钢梁与钢梁、钢梁与立柱腹板对应位置均设置有筋板。

具体的，二次受力转换网架提升包括如下步骤：

S6.1、姿态检测调整：用测量仪器检测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差。通过液压提升系统设备调整各吊点高度，使结构达到水平姿态；

S6.2、整体同步提升：以调整后的各吊点高度为新的起始位置，复位位移传感器，在结构整体提升过程中，保持该姿态直至提升到设计标高附近，不同步的控制值控制在≤20mm，在提升阶段同时采用在各吊点共计8个点位附近采用人工辅助检查，采用水平仪进行测量看网架整体提升各吊点处不同步值是否在控制值之内，若出现超过不同步值，暂停向上提升，则应对该处吊点进行检测并排除原因后方可继续提升；

S6.3、提升速度：整体提升施工过程中，影响构件提升速度的因素主要有液压油管的长度及泵站的配置数量，按照本方案的设备配置，整体提升约度约10米/小时；

S6.4、提升过程的微调：结构在提升及下降过程中，因为空中姿态调整和杆件对口等需要进行高度微调，在微调开始前，将计算机同步控制系统由自动模式切换成手动模式，根据需要，对整个液压提升系统中各个吊点的液压提升器进行同步微动，或者对单台液压提升器进行微动调整，微动即点动调整精度可以达到毫米级，完全可以满足网架钢结构单元安装的精度需要；

S6.5、同步观测：在钢绞线位置悬有钢尺，网架提升高度将于钢尺刻度上直接读出，当发现提升过程中有高度差异时，将立即统一进行调整。

本发明的工艺原理及施工流程：球型焊接网架液压整体同步提升中的关键技术是吊点选取过程和二次转换机构的设置以及网架提升就位、卸载受力转换完成后个别支座的受力调校，网架上临时焊接的提升吊点与上方混凝土结构面上的提升支座选取均通过工况计算，非设计工况下个别杆件受力验算不通过，可对个别杆件进行替换增强，使网架在提升过程中及支座转换前后均保证网架结构为整体稳定受力体系，在选取的作为混凝土提升支座位置安装二次转换机构，通过转换机构实现网架提升、静停、杆件嵌补、卸载及网架整体受力支座转换，支座转换完成后，拆除临时提升杆件，嵌补剩余杆件环节，通过计算原设计工况下支座处受力，使用液压千斤顶回顶支座球，对支座球施加经设计复核的预顶力，再将支座板和成品支座顶面的间隙距离采用同厚度的钢板垫紧并进行焊接固定，使卸载后的网架受力工况与设计完全一致。

本发明中：根据屋盖网架结构特点与网架单元受力演算模拟分析，在网架两端的设置提升吊点，总计设置8个吊点进行整体提升，吊点布置如图1所示；采用SAP2000模拟网架整体提升工况，结构主要的受力情况如图2、图3和图4所示；在提升工况下，网架跨中最大下挠约40mm(满足规范要求L/200＝264mm)，吊点反力值最大约549KN，68根结构杆件应力比不符合要求，需要进行更换，杆件更换区域布置如图5所示；通过更换68根杆件，提升工况下，网架跨中最大下挠约39mm(满足规范要求L/200＝264mm)，如图6所示；吊点反力值最大约557KN(如图7所示)，杆件应力比在0.8以下(如图8所示)，满足提升要求；更换前杆件总重量3163kN，更换后杆件总重量3180kN，增加17kN，采用3D3S软件对提升工况下的焊接球构造及应力计算结果为原设计的截面能满足提升工况下的受力；根据框架柱和网架的结构特点与网架单元受力演算模拟分析，设置8个转换机构，结构本身受力验算符合设计要求，满足现场提升条件如图9、图10和图11所示；二次受力转换机构杆件参数如图12所示，根据网架计算模型，原作为吊点的的支座所应承受的支座反力如图13所示。

本发明中的质量控制：

1、提升过程中的质量控制

1.1、网架轴线控制：为确保支座安装的准确性，网架整体吊装的轴线必须严格控制。

(1)地面拼装网架时严格控制边支座的平面几何尺寸。考虑到网架拼装时，柱子施工完成，为此应以已柱子中心线作为网架拼装时边支座的中心线，以清除基础施工、放线、柱子安装与基础轴线的误差积累。

(2)网架拼装完成后，实测网架边支座和与之对应的柱子中心线偏差值，绘制出网架拼装误差图。将柱顶位移图和网架拼装误差图放在一起，加以对比分析，综合考虑误差大小和方向，找出网架实际应该安装的位置，画出网架安装迭合图。网架安装就位按迭合图上所注尺寸进行安装。

2、提升过程中网架挠度控制

2.1、检验方法：检查复测记录和试验报告。

2.2、网架结构在自重及屋面工程完成后的挠度值：

本发明中的安全措施：

1、提升前检查：在提升前，将对提升装置进行如下检查：

1.1、检查提升装置是否符合设计要求，检查油管的规格型号是否符合要求；待网架提升起来后将对提升点处的缆风绳紧固，垂直度及提升装置底座状况进行检查，保证提升装置的质量。

1.2、检查网架临时提升吊点是否完好，有无裂痕、锈蚀等保证施工时滑轮的运转流畅。

1.3、钢绞线检查材质、规格是否符合要求，长度是否满足施工要求，有无断裂点及腐蚀点。

1.4、绳卡、绳扣、缆风绳要检查规格是否符合要求，是否有损坏，保证施工使用的安全性。

1.5、检查地锚是否埋设牢固，地锚与缆风绳的接头部位是否牢固。

1.6、对于其他设备也进行全面检查，保证每个施工设备的正常运转。

2、提升中检查

在提升过程中，将随时对下列情况进行监控，如有异常立即马上停止提升，各泵源控制阀自动关闭，提升器液压锁自动锁紧；并且立即分析问题原因，迅速解决问题。解决不了的问题要及时上报，待问题解决后方可继续施工。

2.1、临时吊点位置、变形、垂直度、钢绞线连接是否稳固。

2.2、液压提升器的运转间否正常，运动轨迹上是否有障碍，如有障碍应及时清理。

2.3、液压提升器上设置拉力计，随时监控提升进程中跑绳拉力的变化。

2.4、绳卡、绳扣的安全性，检查绳卡、绳扣是否卡紧、扣紧，安排专人巡视检查，坚决杜绝无关人员对绳卡、绳扣的接触。

2.5、钢绞线的受力状况，通过拉力计及观测固定的在地锚一端的绳夹的夹紧状况来确定钢绞线的受力状况。

2.6、观测地锚有无松动，并且24小时派人监控。

本发明中的环保措施：

1、施工用废机油及电焊产生的焊渣、废料应集中存放、回收、清运。

2、施工现场应做到活完料净场地清。

3、设备、材料放置安全合理，施工现场无违章作业。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种支座二次受力转换提升网架施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、网架拼装在四层混凝土楼面施工结束后开始，与四层竖向混凝土结构同时施工；

S2、网架在楼面拼装完成进行相关质量检测、验收，四周竖向混凝土结构施工完成后加强养护，待混凝土结构强度达到设计强度100％；

S3、按照施工方案，在原设计东西两侧的18个支座中，选取6个作为提升吊点，并在北侧增设两个提升吊点，共计8个提升点；

S4、在选取的提升点柱顶安装8个二次受力转换机构，通过二次受力转换机构实现网架提升、静停、杆件嵌补、卸载及网架整体受力支座转换，并在网架对应位置安装临时杆件，与吊具连接形成8个吊点；

S5、待混凝土达到设计强度100％后进入预提升阶段，提升时先提升10cm，检查设备运行数据，及网架形态变化，确认无误后静止12小时；

S6、静停12小时后，复查设备运行数据，及网架形态变化，复查数据确认符合要求后，一次性提升至设计标高；

S7、钢网架提升完成后，先安装除8个吊点以外的网架构件，并连接好未作为吊点的12个支座；

S8、安装完毕并验收合格后对提升装置同步逐级卸载，卸载完成再拆除8个提升器及二次受力转换机构；

S9、最后将吊点位置的结构杆件及支座安装就位，并对提升吊点位置的支座及支座球施加预顶力至设计值，支座底部转换板与主体埋板间的间隙插入同材质钢板进行焊接。

2.根据权利要求1所述的一种支座二次受力转换提升网架施工方法，其特征在于：在步骤S9中施加预顶力至设计值包括如下步骤：

S2.1、拆除二次受力转换机构、临时吊点及临时杆件，嵌补吊点处的杆件，通过结构设计受力模型计算支座处在设计工况下所承受的支座反力作为向该支座处施加的预顶力；

S2.2、使用液压千斤顶回顶支座对支座球施加经设计复核的预顶力，再将支座板和成品支座顶面的间隙距离采用同厚度的钢板垫紧并进行焊接固定，使完成后的网架受力工况与设计一致。

3.根据权利要求1所述的一种支座二次受力转换提升网架施工方法，其特征在于：在网架设计支座位置中选取适当数量作为网架吊装点，选取的吊装点在网架提升时作为整体网架的受力点，计算整体网架跨中最大挠度不大于L/200，吊装点作为支座时，计算全部杆件应力比≯1。

4.根据权利要求1所述的一种支座二次受力转换提升网架施工方法，其特征在于：作为提升吊点以外的网架支座受力承托网架整体时，整体网架跨中最大挠度不大于L/200，全部杆件应力比≯1。

5.根据权利要求1所述的一种支座二次受力转换提升网架施工方法，其特征在于：在步骤S4中二次受力转换机构的安装过程中采用熔透焊进行焊接，钢梁与钢梁、钢梁与立柱腹板对应位置均设置有筋板。

6.根据权利要求1所述的一种支座二次受力转换提升网架施工方法，其特征在于：二次受力转换网架提升包括如下步骤：

S6.1、姿态检测调整：用测量仪器检测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差；通过液压提升系统设备调整各吊点高度，使结构达到水平姿态；

S6.2、整体同步提升：以调整后的各吊点高度为新的起始位置，复位位移传感器，在结构整体提升过程中，保持该姿态直至提升到设计标高附近，不同步的控制值控制在≤20mm，在提升阶段同时采用在各吊点共计8个点位附近采用人工辅助检查，采用水平仪进行测量看网架整体提升各吊点处不同步值是否在控制值之内，若出现超过不同步值，暂停向上提升，则应对该处吊点进行检测并排除原因后方可继续提升；

S6.3、提升速度：整体提升施工过程中，影响构件提升速度的因素主要有液压油管的长度及泵站的配置数量，按照本方案的设备配置，整体提升速 度约10米/小时；

S6.4、提升过程的微调：结构在提升及下降过程中，因为空中姿态调整和杆件对口等需要进行高度微调，在微调开始前，将计算机同步控制系统由自动模式切换成手动模式，根据需要，对整个液压提升系统中各个吊点的液压提升器进行同步微动，或者对单台液压提升器进行微动调整，微动即点动调整精度可以达到毫米级，完全可以满足网架钢结构单元安装的精度需要；

S6.5、同步观测：在钢绞线位置悬有钢尺，网架提升高度将于钢尺刻度上直接读出，当发现提升过程中有高度差异时，将立即统一进行调整。

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