CN111809888A - 大跨度不规则桁架的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度不规则桁架的施工方法，包括步骤：预先将底面标高不同的大跨度不规则桁架划分为底面标高相同的规则部分桁架和剩余的不规则部分桁架；然后，先在地面原位拼装规则部分桁架；拼装完后将规则部分桁架提升至特定标高(满足底面不规则部分桁架安装需求的标高)后低空悬停，并对规则部分桁架施加临时固定约束措施；再利用规则部分桁架作为支撑体系低悬空拼装剩余的不规则部分桁架；待不规则桁架完全拼装完成后，将大跨度不规则桁架整体提升至设计标高，并安装固定。本发明能在降低施工安全隐患的基础上，大幅提高施工效率，节省大量临时支撑设施搭设费用，具有良好的经济效益，具有安全、经济、高效等优点。

Description

大跨度不规则桁架的施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑结构施工方法，尤其涉及一种大跨度不规则桁架的施工方法。

背景技术

随着建筑领域的快速发展，建筑结构的造型越来越多样化，且建筑结构的跨度、高度也越来越大。为满足高大建筑空间、室内吊挂及建筑造型需求，底面标高不同的大跨度不规则桁架在大跨度空间结构中应用广泛。现有技术中对大跨度不规则桁架的施工方法是：根据桁架的结构形式在地面搭设脚手架并进行原位拼装，再整体提升，施工临时措施量大，施工效率低，且为拼装不规则桁架搭设的脚手架还存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大跨度不规则桁架的施工方法，能在降低施工安全隐患的基础上，大幅提高施工效率，节省大量临时支撑设施搭设费用，具有良好的经济效益。

本发明是这样实现的：

一种大跨度不规则桁架的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：将大跨度不规则桁架划分为规则部分桁架和不规则部分桁架；

步骤2：在规则部分桁架的主体段两端对称设置若干个提升吊点；

步骤3：在地下室顶板上设置第一支撑胎架，在大平台结构上拼装规则部分桁架；

步骤4：提升规则部分桁架至二次拼装桁架顶面标高；

步骤5：布设分配钢梁，形成第二支撑胎架，通过第二支撑胎架在规则部分桁架的底部安装不规则部分桁架；

步骤6：将大跨度不规则桁架整体多点同步提升至设计标高，将大跨度不规则桁架的弦杆与主结构的弦杆牛腿临时对接固定；

步骤7：弦杆对口焊接固定在主结构的分段结构上，使其与两端已装分段结构形成整体稳定受力体系；

步骤8：安装完成后，对焊缝质量进行监测，并进行卸载工作。

所述的规则部分桁架和不规则部分桁架的划分方法是：在底面积占大跨度不规则桁架投影面积的四分之三以上的桁架底面中，选取最低标高的桁架底面为水平分断面，水平分断面以上部分为规则部分桁架，水平分断面以下部分为不规则部分桁架。

所述的提升吊点有六个，六个提升吊点分别位于规则部分桁架主体段的前侧、中部和后侧上弦杆的两端。

所述的步骤3包括：

步骤3.1：在地下室顶板上定位放线并布设分配钢梁，形成第一支撑胎架；

步骤3.2：在第一支撑胎架上分段拼装规则部分桁架的下弦杆及其间连接杆件；

步骤3.3：在下弦杆及其间连接杆件上连接竖向腹杆，并拉设缆风绳固定；

步骤3.4：在竖向腹杆上安装上弦杆，在竖向腹杆之间安装斜腹杆；

步骤3.5：下弦杆及其间连接杆件、竖向腹杆、上弦杆和斜腹杆形成整体稳定结构后对称焊接，构成规则部分桁架。

所述的步骤3.2中，在拼装下弦杆的过程中，在规则部分桁架上各分段位置的楼层主体结构钢梁上设置用于起拱的型钢小支柱。

所述的步骤4包括：

步骤4.1：初次提升规则部分桁架；

步骤4.2：检测若干个提升吊点的离地距离，计算若干个提升吊点的相对高差，调整若干个提升吊点的高度，使规则部分桁架达到水平姿态；

步骤4.3：保持规则部分桁架的水平姿态，正式提升规则部分桁架，直至规则部分桁架的顶面标高提升到拟定的二次拼装桁架顶面标高。

所述的步骤4.1包括：

步骤4.1.1：对规则部分桁架进行分级加载，即若干个提升吊点处的液压提升系统的伸缸压力应缓慢分级增加；

步骤4.1.2：在确认若干个提升吊点无异常后，继续分级加载，直至规则部分桁架完全脱离第一支撑胎架；

步骤4.1.3：规则部分桁架整体离开第一支撑胎架后，锁定液压提升系统，使规则部分桁架在空中停留，并作全面检查。

所述的步骤4.1.1中，液压提升系统的伸缸压力分级增加依次为20％、40％、60％、80％；步骤4.1.2中，液压提升系统的伸缸压力分级加载依次为90％、95％、100％；且在分级加载过程中，每一步分级加载完毕后均应暂停并检查。

所述的步骤4.3包括：

步骤4.3.1：提升前，在规则部分桁架下弦杆上设置若干个测控点；

步骤4.3.2：在若干个测控点正下方的地下室顶板上对应设置若干个基准点，基准点的标高与地下室顶板的标高一致；

步骤4.3.3：提升过程中，规则部分桁架每提升一定高度阈值，测量每个基准点到相应测控点的竖直距离，计算每个测控点的标高差值，若若干个测控点的标高差值相差过大，则分别控制每个提升吊点处的液压提升器使所有测控点的标高差值小于差值阈值；

步骤4.3.4：规则部分桁架的顶面标高提升到拟定的二次拼装桁架顶面标高后，暂停提升并锁定。

所述的步骤8包括：

步骤8.1：按计算的提升载荷为基准，所有提升吊点同时下降，卸载载荷的10％；

步骤8.2：若其中某个或某些提升吊点的载荷超过卸载前载荷的10％，或者吊点位移不同步达到10mm，则立即停止其它点卸载，而单独卸载这些异常的提升吊点；

步骤8.3：重复步骤8.1-8.2，直至用于吊装的钢绞线彻底松弛。

本发明预先将底面标高不同的大跨度不规则桁架划分为底面标高相同的规则部分桁架和剩余的不规则部分桁架；然后，先在地面原位拼装规则部分桁架；拼装完后将规则部分桁架提升至特定标高(满足底面不规则部分桁架安装需求的标高)后低空悬停，并对规则部分桁架施加临时固定约束措施；再利用规则部分桁架作为支撑体系低悬空拼装剩余的不规则部分桁架；待不规则桁架完全拼装完成后，将大跨度不规则桁架整体提升至设计标高，并安装固定，减少了临时措施的搭设，降低了施工难度，具有安全、经济、高效等优点。

附图说明

图1是本发明大跨度不规则桁架的施工方法中大跨度不规则桁架划分分解图；

图2是本发明大跨度不规则桁架的施工方法中规则部分桁架的拼装示意图；

图3是本发明大跨度不规则桁架的施工方法中规则部分桁架的初次提升示意图；

图4是本发明大跨度不规则桁架的施工方法中不规则部分桁架的拼装示意图；

图5是本发明大跨度不规则桁架的施工方法中大跨度不规则桁架的提升示意图；

图6是本发明大跨度不规则桁架的施工方法中大跨度不规则桁架与主结构的安装固定示意图。

图中，1规则部分桁架，2不规则部分桁架，3提升吊点，4分配钢梁，5主结构，6钢绞线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，步骤1：将大跨度不规则桁架划分为规则部分桁架1和不规则部分桁架2。

根据桁架的不规则程度，结合桁架的跨度、重量、拼装难度及受力特点，以“尽可能大部分桁架在地面原位拼装”为指导原则，所述的规则部分桁架和不规则部分桁架的划分方法是：在底面积占大跨度不规则桁架投影面积的四分之三以上的桁架底面中，选取最低标高的桁架底面为水平分断面，水平分断面以上部分为规则部分桁架1，水平分断面以下部分为不规则部分桁架2。

步骤2：在规则部分桁架1的主体段两端对称设置若干个提升吊点3。

优选的，所述的提升吊点3有六个，六个提升吊点3分别位于规则部分桁架1主体段的前侧、中部和后侧上弦杆的两端。

可采用Midas、SAP2000等有限元软件建立大跨度不规则桁架的分部模型和完整模型，选择提升吊点3，在提升工况下、低悬空状态时拼装工况下、完整模型提升工况下，分别对规则部分桁架1的模型桁架结构构件的内力及变形开展计算分析，并结合计算结果和提升装置工作性能，通过反复调整验算，选择合理提升吊点3及临时约束措施。

请参见附图2，步骤3：在地下室顶板上设置第一支撑胎架，在大平台结构上拼装规则部分桁架1。

步骤3.1：在地下室顶板上定位放线并布设分配钢梁4，形成第一支撑胎架。

步骤3.2：在第一支撑胎架上分段拼装规则部分桁架1的下弦杆及其间连接杆件。下弦杆定位时，须定位第一支撑胎架上的中心线及中心线水平度，以确保规则部分桁架1的下弦杆的拼装基于施工模拟计算结果合理确定分段位置。

在拼装下弦杆的过程中，在规则部分桁架1上各分段位置的楼层主体结构钢梁上设置型钢小支柱，以满足各分段位置的起拱要求。

优选的，所述的型钢小支柱的长度为300-400mm，确保型钢小支柱底部与拼装的规则部分桁架1底部形成整体，支点稳定。

步骤3.3：在下弦杆及其间连接杆件上通过码板连接竖向腹杆，并拉设缆风绳固定。

步骤3.4：在竖向腹杆上安装上弦杆，在竖向腹杆之间安装斜腹杆。每安装一跨上弦杆，必须通过拉设缆风绳或型钢支撑的方式确保桁架结构的稳定，防止倾覆。

步骤3.5：下弦杆及其间连接杆件、竖向腹杆、上弦杆和斜腹杆形成整体稳定结构后对称焊接，构成规则部分桁架1。规则部分桁架1的整体焊接合拢时的环境温度需控制在15-25摄氏度。

步骤4：提升规则部分桁架1至二次拼装桁架顶面标高。根据规则部分桁架1的重量，可选用不同各型号的汽车吊进行提升作业，优选的，可采用25t汽车吊。

请参见附图3，步骤4.1：初次提升规则部分桁架1。

为确保规则部分桁架1提升过程的平稳、安全，根据结构特性，采用“吊点油压均衡，结构姿态调整，位移同步控制”的同步提升控制策略，具体步骤如下：

步骤4.1.1：以计算机仿真计算的各提升吊点反力值为依据，对规则部分桁架1进行分级加载(试提升)，即若干个提升吊点3处的液压提升系统的伸缸压力应缓慢分级增加，优选的，分级增加依次为20％、40％、60％、80％。

步骤4.1.2：在确认若干个提升吊点3无异常后，继续分级加载至90％、95％、100％，直至规则部分桁架1完全脱离第一支撑胎架。当分级加载至规则部分桁架1即将离开第一支撑胎架的分配钢梁4时，可能存在各点不同时离地，此时应降低提升速度，并密切观查各点离地情况，必要时做“单点动”提升，即单个提升吊点3提升。确保规则部分桁架1离地平稳，各点同步。

在分级加载过程中，每一步分级加载完毕后均应暂停并检查，检查内容包括：提升吊点处结构、规则部分桁架1加载前后的变形和稳定性等情况。在一切正常的情况下，才能继续下一步的分级加载。

步骤4.1.3：规则部分桁架1整体离开第一支撑胎架约100mm后，锁定液压提升系统，使规则部分桁架1在空中停留12小时以上，并作全面检查。检查内容包括吊点结构、承重体系和提升设备等，并将检查结果以书面形式报告现场总指挥部。各项检查正常无误后再进行正式提升。

步骤4.2：通过测量仪器检测若干个提升吊点3的离地距离，计算出若干个提升吊点3的相对高差，并通过液压提升系统调整若干个提升吊点3的高度，使规则部分桁架1达到水平姿态。

步骤4.3：以调整后各提升吊点3的高度为新的起始位置，复位位移传感器，为了提高提升的稳定性，可在规则部分桁架1上安装位移传感器，用于检测规则部分桁架1的三向位移情况。保持规则部分桁架1的水平姿态，正式提升规则部分桁架1，直至规则部分桁架1的顶面标高提升到拟定的二次拼装桁架顶面标高。

该二次拼装桁架顶面标高的拟定可根据桁架整体高度结合拼装需求确定，通常可按“拟定二次拼装桁架顶面标高＝地面标高+桁架整体高度+拼装操作空间需求高度”计算。在正式提升的过程中，影响提升速度的因素主要是液压管的长度及泵站的配置数量，按照提升设备配置，可将整体提升速度约为10米/小时。

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位于各提升吊点3处的液压提升器进行同步微动(上升或下降)，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，完全可以满足桁架结构单元安装的精度需要。

步骤4.3.1：提升前，在规则部分桁架1下弦杆上设置若干个测控点，优选的，若干个测控点位于规则部分桁架1的两端前部(D轴)、中部(E轴)和后部(F轴)，可编号为测控点1、2、3、4、5、6。若干个测控点与规则部分桁架1端面的间距均为规则部分桁架1长度的四分之一。

步骤4.3.2：在若干个测控点正下方的地下室顶板上对应设置若干个基准点，基准点的标高与地下室顶板的标高一致，可编号为基准点1、2、3、4、5、6，从而保证各测控点的数据都有统一的基准点。

步骤4.3.3：提升过程中，规则部分桁架1每提升一定高度阈值，如5m，用全站仪测量每个基准点到相应测控点的竖直距离，数据分别为L1、L2、L3、L4、L5、L6，以此推断出每个测控点的标高差值，若若干个测控点的标高差值相差过大(最大标高差值优选为10mm)，则分别控制每个提升吊点3处的液压提升器，及时纠偏，使所有测控点的标高差值小于差值阈值，如5mm，以保证规则部分桁架1的空中姿态平稳和提升过程中的平稳。以此方法，配合液压提升系统的同步控制技术，以达到现场的同步要求。

步骤4.3.4：规则部分桁架1的顶面标高提升到拟定的二次拼装桁架顶面标高后，暂停提升并锁定。微调各提升吊点3使上弦杆精确提升到达拟定位置；液压提升系统设备暂停工作，保持规则部分桁架1的低空悬停姿态，采用缆风绳、临时锁紧装置等将规则部分桁架1在空中进行限位约束，使其能在拼装荷载下保持固定不变。

请参见附图4，步骤5：布设分配钢梁4，形成第二支撑胎架，通过第二支撑胎架在规则部分桁架1的底部安装不规则部分桁架2，包括不规则部分桁架2的下弦杆、腹杆、上弦杆以及嵌补斜腹杆，安装后整体焊接固定，形成大跨度不规则桁架。

请参见附图5，步骤6：将大跨度不规则桁架整体多点同步提升至设计标高，并通过双码板将大跨度不规则桁架的弦杆与主结构5的弦杆牛腿临时对接固定。大跨度不规则桁架的提升方法及控制策略等与规则部分桁架1的提升方法及控制策略完全相同，此处不再赘述。

大跨度不规则桁架提升到位后，实测大跨度不规则桁架主桁架弦杆端部中心点三维坐标与弦杆牛腿中心点三维坐标。根据实测数据，采用液压提升器配合缆风绳局部微调，提高大跨度不规则桁架与主结构上弦杆牛腿对接精度。微调完毕后，通过双码板将弦杆与弦杆牛腿临时固定，提高大跨度不规则桁架与主结构5连接的安全性。

请参见附图6，步骤7：弦杆对口焊接固定在主结构5的分段结构上，使其与两端已装分段结构形成整体稳定受力体系。在对口焊接前，必须确保各提升吊点3调整至弦杆精确提升到达设计位置，液压提升系统设备暂停工作，保持结构单元的空中姿态。

步骤8：安装完成后，对焊缝质量进行监测，并进行卸载工作。

步骤8.1：按计算的提升载荷为基准，所有提升吊点3同时下降，卸载载荷的10％。在此过程中会出现载荷转移现象，即卸载速度较快的点将载荷转移到卸载速度较慢的点上，导致个别提升吊点3超载。

步骤8.2：若其中某个或某些提升吊点3的载荷超过卸载前载荷的10％，或者吊点位移不同步达到10mm，则立即停止其它点卸载，而单独卸载这些异常的提升吊点3。

步骤8.3：重复步骤8.1-8.2，直至用于吊装的钢绞线6彻底松弛。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，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 (10)

1.一种大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：将大跨度不规则桁架划分为规则部分桁架(1)和不规则部分桁架(2)；

步骤2：在规则部分桁架(1)的主体段两端对称设置若干个提升吊点(3)；

步骤3：在地下室顶板上设置第一支撑胎架，在大平台结构上拼装规则部分桁架(1)；

步骤4：提升规则部分桁架(1)至二次拼装桁架顶面标高；

步骤5：布设分配钢梁(4)，形成第二支撑胎架，通过第二支撑胎架在规则部分桁架(1)的底部安装不规则部分桁架(2)；

步骤6：将大跨度不规则桁架整体多点同步提升至设计标高，将大跨度不规则桁架的弦杆与主结构(5)的弦杆牛腿临时对接固定；

步骤7：弦杆对口焊接固定在主结构(5)的分段结构上，使其与两端已装分段结构形成整体稳定受力体系；

步骤8：安装完成后，对焊缝质量进行监测，并进行卸载工作。

2.根据权利要求1所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的规则部分桁架和不规则部分桁架的划分方法是：在底面积占大跨度不规则桁架投影面积的四分之三以上的桁架底面中，选取最低标高的桁架底面为水平分断面，水平分断面以上部分为规则部分桁架(1)，水平分断面以下部分为不规则部分桁架(2)。

3.根据权利要求1所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的提升吊点(3)有六个，六个提升吊点(3)分别位于规则部分桁架(1)主体段的前侧、中部和后侧上弦杆的两端。

4.根据权利要求1所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的步骤3包括：

步骤3.1：在地下室顶板上定位放线并布设分配钢梁(4)，形成第一支撑胎架；

步骤3.2：在第一支撑胎架上分段拼装规则部分桁架(1)的下弦杆及其间连接杆件；

步骤3.3：在下弦杆及其间连接杆件上连接竖向腹杆，并拉设缆风绳固定；

步骤3.4：在竖向腹杆上安装上弦杆，在竖向腹杆之间安装斜腹杆；

步骤3.5：下弦杆及其间连接杆件、竖向腹杆、上弦杆和斜腹杆形成整体稳定结构后对称焊接，构成规则部分桁架(1)。

5.根据权利要求4所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的步骤3.2中，在拼装下弦杆的过程中，在规则部分桁架(1)上各分段位置的楼层主体结构钢梁上设置用于起拱的型钢小支柱。

6.根据权利要求1所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的步骤4包括：

步骤4.1：初次提升规则部分桁架(1)；

步骤4.2：检测若干个提升吊点(3)的离地距离，计算若干个提升吊点(3)的相对高差，调整若干个提升吊点(3)的高度，使规则部分桁架(1)达到水平姿态；

步骤4.3：保持规则部分桁架(1)的水平姿态，正式提升规则部分桁架(1)，直至规则部分桁架(1)的顶面标高提升到拟定的二次拼装桁架顶面标高。

7.根据权利要求6所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的步骤4.1包括：

步骤4.1.1：对规则部分桁架(1)进行分级加载，即若干个提升吊点(3)处的液压提升系统的伸缸压力应缓慢分级增加；

步骤4.1.2：在确认若干个提升吊点(3)无异常后，继续分级加载，直至规则部分桁架(1)完全脱离第一支撑胎架；

步骤4.1.3：规则部分桁架(1)整体离开第一支撑胎架后，锁定液压提升系统，使规则部分桁架(1)在空中停留，并作全面检查。

8.根据权利要求7所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的步骤4.1.1中，液压提升系统的伸缸压力分级增加依次为20％、40％、60％、80％；步骤4.1.2中，液压提升系统的伸缸压力分级加载依次为90％、95％、100％；且在分级加载过程中，每一步分级加载完毕后均应暂停并检查。

9.根据权利要求6所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的步骤4.3包括：

步骤4.3.1：提升前，在规则部分桁架(1)下弦杆上设置若干个测控点；

步骤4.3.2：在若干个测控点正下方的地下室顶板上对应设置若干个基准点，基准点的标高与地下室顶板的标高一致；

步骤4.3.3：提升过程中，规则部分桁架(1)每提升一定高度阈值，测量每个基准点到相应测控点的竖直距离，计算每个测控点的标高差值，若若干个测控点的标高差值相差过大，则分别控制每个提升吊点(3)处的液压提升器使所有测控点的标高差值小于差值阈值；

步骤4.3.4：规则部分桁架(1)的顶面标高提升到拟定的二次拼装桁架顶面标高后，暂停提升并锁定。

10.根据权利要求1所述的大跨度不规则桁架的施工方法，其特征是：所述的步骤8包括：

步骤8.1：按计算的提升载荷为基准，所有提升吊点(3)同时下降，卸载载荷的10％；

步骤8.2：若其中某个或某些提升吊点(3)的载荷超过卸载前载荷的10％，或者吊点位移不同步达到10mm，则立即停止其它点卸载，而单独卸载这些异常的提升吊点(3)；

步骤8.3：重复步骤8.1-8.2，直至用于吊装的钢绞线(6)彻底松弛。

Images