CN112012340A - 一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点及其施工方法，包括钢管柱、悬挑主梁、临时钢拉杆和固定钢拉杆，钢管柱的侧端设置有钢牛腿，钢牛腿的底端设置有沿竖向的柱耳板，钢牛腿远离钢管柱的一端设置有腹板，悬挑主梁的一端连接在腹板上，悬挑主梁远离钢管柱的一端设置有梁节点，梁节点用于连接与悬挑主梁垂直的边梁，悬挑主梁的顶端固定设置有梁耳板，临时钢拉杆的两端分别固定设置有连接板，两连接板分别与柱耳板和梁耳板固定连接，结构由下至上顺向施工，采用临时钢拉杆辅助进行悬挑主梁的逐层安装、调节，构件吊装多了一层保护，同时作业人员有作业面和安全防护，悬挂结构采用自下而上的顺序逐层施工，便于构件安装，提高了效率。

Description

一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点及其施工方法
技术领域
本发明属于大跨度悬挑钢桁架悬挂结构领域，特别涉及一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点及其施工方法。
背景技术
随着建筑业的发展，越来越多的建筑师打破传统，追求大悬挑、大空间、高通透性的房屋设计，采用核心筒、钢管柱作为主要承重和抗侧力构件，并通过屋顶整层钢桁架、桁架端部的高强度钢拉杆悬挂三层大悬挑钢梁、楼板的结构体系，该体系充分利用钢拉杆抗拉受力最为有效的特点，将建筑周边竖向构件的截面做到最优，同时满足建筑室内空间及立面的通透性，为室内营造了无柱大空间。
根据悬挂结构体系的受力特点，传统的施工顺序是先完成非悬挑区域的全部结构施工及屋面顶部桁架层施工，再自上而下依次施工下挂悬挑梁、板，此施工受工序影响较大，必须等主体结构封顶完成后才能进行施工，同时施工的吊装构件要穿过已安装的构件，安装难度大、安全风险高且工效极低。
根据悬挂结构体系的受力特点，传统的大跨度悬挑梁安装需在悬挑梁下方安装支撑胎架，不仅增加了施工成本，而且支撑胎架搭拆繁琐，费时费力，施工效率低，更重要的是，整个悬挑体系下方空间被支撑胎架占据，不仅搭拆对施工场所的环境有着较高的要求，而且占用的空间严重影响着各专业工序的交叉施工，严重影响着施工的工期。
发明内容
本发明提供了一种用于大跨度悬挑钢结构悬挂体系的可调节钢拉杆，用以解决现有大跨度悬挑钢结构悬挂体系安装较为繁琐，支撑胎架成本高，节点空间复杂，安全冗余度低，施工周期长、效率低，施工精度难以保障的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点，包括钢管柱、悬挑主梁、临时钢拉杆和固定钢拉杆，所述钢管柱沿竖向设置在主体结构边缘，所述钢管柱的侧端固定设置有钢牛腿，钢牛腿的底端固定设置有沿竖向的柱耳板，钢牛腿远离钢管柱的一端设置有腹板，悬挑主梁的一端连接在腹板上，悬挑主梁远离钢管柱的一端设置有梁节点，梁节点用于连接与悬挑主梁垂直的边梁，悬挑主梁的顶端固定设置有梁耳板，临时钢拉杆的两端分别固定设置有连接板，两连接板分别与柱耳板和梁耳板固定连接，固定钢拉杆设置在悬挑主梁远离钢管柱的一端，固定钢拉杆沿竖向设置多根且依次连接，包括穿过梁节点的杆体和连接杆体的连接套，杆体的两端设置有螺纹，杆体和连接套螺纹连接，底层的杆体上螺纹连接有位于梁节点底端的圆螺母和垫块，垫块靠近梁节点设置，底层和中层的杆体位于梁节点顶端设置临时抱箍，位于连接套底端的杆体上螺纹连接有锁紧螺母一，位于连接套顶端的杆体上螺纹连接有锁紧螺母二和垫块，锁紧螺母二靠近连接套设置，顶层的杆体上螺纹连接有位于梁节点顶端的圆螺母和推力轴承，推力轴承靠近梁节点设置。
通过采用上述技术方案，结构由下至上顺向施工，采用临时钢拉杆辅助进行悬挑主梁的逐层安装、调节，构件吊装多了一层保护，同时作业人员有作业面和安全防护，安全风险降低，安全冗余度高，悬挂结构采用自下而上的顺序逐层施工，便于构件安装，提高了效率，采用临时钢拉杆辅助进行悬挑主梁调节，便于控制梁端的预起拱值，偏差小，临时钢拉杆设置简易、施工便捷，相较于传统支撑胎架，其设计及施工难度低、成本小，钢拉杆经过优化设计，提前在工厂加工完毕，现场安装难度低，操作简单，与主体结构一同施工，无需等待非悬挑区域结构全部施工完成，实现了土建、机电、幕墙等专业提前穿插施工，有效节约施工工期，减少了大型垂直吊装机械租赁周期，节约工期、节约成本。
优选的，所述杆体与临时抱箍之间设置有橡胶套环。
通过采用上述技术方案，起到防滑作用。
优选的，所述钢管柱与悬挑主梁连接采用强度等级为10.9的M24扭剪型高强螺栓连接。
通过采用上述技术方案，连接稳定性较高。
优选的，所述临时钢拉杆与柱耳板和梁耳板的连接采用强度等级为8.8的M24承压型高强螺栓连接。
通过采用上述技术方案，连接稳定性较高。
一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点的施工方法，包括以下步骤，
步骤a、在钢结构深化和加工期间，通过Tekla软件建立三维模型，进行钢结构节点深化，确定构件之间的连接方式，利用PKPM建立计算单元模型，进行施工全过程计算分析，计算临时钢拉杆进行悬挑构件安装的变形值，确定施工过程中各悬挑段端部的预起拱值，再根据三维结构模型出具二维构件图纸，指导工厂进行加工、现场工人进行拼装；
步骤b、待本层钢管柱安装完毕后，复核标高及平面位置，根据计算得出柱耳板、梁耳板的定位，将耳板焊接至悬挑主梁、钢管柱上，将悬挑主梁吊至安装标高处，进行临时钢拉杆与梁耳板的连接，并与预先设置的钢牛腿对接，初拧高强螺栓，塔吊摘钩。反复复核标高及端部起拱值，使其与设计相符；临时钢拉杆先用高强螺栓固定，悬挑主梁安装尺寸调整完毕后，焊接临时钢拉杆受力焊缝，终拧所有腹板处高强螺栓，再进行其他边梁，次梁及叠合板等构件的安装，最后焊接所有焊缝；为防止焊接应力引起收缩过大，焊接宜采用上下交替，缓慢进行；
步骤c、安装悬挑梁端部固定钢拉杆，将固定钢拉杆吊至悬挑层底层安装处，其底部穿过悬挑梁与梁节点至悬挑主梁下部，安装垫块，拧紧圆螺母，在悬挑梁与梁节点上部使用临时抱箍固定，塔吊摘钩；上一层杆体底端与本层杆体顶端进行对接，先将锁紧螺母一与本层杆体顶端安装并拧紧，将连接套与本层杆体顶端拧至贴紧锁紧螺母一，再将垫块和锁紧螺母二依次从上至下安装至上一层杆体底端，最后将上一层杆体底端与连接套拧紧，拆除临时抱箍，依次自下而上施工至屋面顶部的桁架层；
步骤d、现场全部构件安装完成后，对焊缝进行无损探伤检测，如存在缺陷位置应及时进行修补及重新检测；探伤检测合格后，自下而上分层拆除临时钢拉杆，拆除时应先对焊缝进行切割，再逐步拆除高强螺栓，防止造成受力不均，影响主体结构；
步骤e、自下而上分层浇筑楼板混凝土，浇筑时由悬挑端部向根部的方向浇筑，使钢梁在浇筑楼板过程中完成部分变形。
通过采用上述技术方案，结构由下至上顺向施工，采用临时钢拉杆辅助进行悬挑主梁的逐层安装、调节，构件吊装多了一层保护，同时作业人员有作业面和安全防护，安全风险降低，安全冗余度高，悬挂结构采用自下而上的顺序逐层施工，便于构件安装，提高了效率，采用临时钢拉杆辅助进行悬挑主梁调节，便于控制梁端的预起拱值，偏差小，临时钢拉杆设置简易、施工便捷，相较于传统支撑胎架，其设计及施工难度低、成本小，钢拉杆经过优化设计，提前在工厂加工完毕，现场安装难度低，操作简单，与主体结构一同施工，无需等待非悬挑区域结构全部施工完成，实现了土建、机电、幕墙等专业提前穿插施工，有效节约施工工期，减少了大型垂直吊装机械租赁周期，节约工期、节约成本。
优选的，所述临时钢拉杆为强度等级不小于Q235B的钢材，且壁厚不小于8mm。
通过采用上述技术方案，结构强度高。
优选的，所述杆体强度等级850级，整体抗拉屈服荷载≥7580KN。
通过采用上述技术方案，结构强度高。
优选的，所述杆体表面喷涂环氧富锌底漆，漆膜厚度不小于75微米，螺纹部分涂防锈油，拉杆每端调节量为±28mm。
通过采用上述技术方案，防锈效果好。
优选的，所述杆体与梁节点钢管内径的缝隙为20mm，避免杆体受弯，在中间层悬挑主梁与梁节点底部设置梁托，杆体顶层、底层设置双圆螺母、顶部设置推力轴承。
通过采用上述技术方案，结构稳定性好。
本发明的有益效果体现在：结构由下至上顺向施工，采用临时钢拉杆辅助进行悬挑主梁的逐层安装、调节，构件吊装多了一层保护，同时作业人员有作业面和安全防护，安全风险降低，安全冗余度高，悬挂结构采用自下而上的顺序逐层施工，便于构件安装，提高了效率，采用临时钢拉杆辅助进行悬挑主梁调节，便于控制梁端的预起拱值，偏差小，临时钢拉杆设置简易、施工便捷，相较于传统支撑胎架，其设计及施工难度低、成本小，钢拉杆经过优化设计，提前在工厂加工完毕，现场安装难度低，操作简单，与主体结构一同施工，无需等待非悬挑区域结构全部施工完成，实现了土建、机电、幕墙等专业提前穿插施工，有效节约施工工期，减少了大型垂直吊装机械租赁周期，节约工期、节约成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的钢管柱的结构示意图；
图3是本发明实施例的悬挑主梁的结构示意图；
图4是本发明实施例的悬挑主梁的连接图；
图5是本发明实施例的临时钢拉杆的结构示意图；
图6是本发明实施例的固定钢拉杆的结构示意图。
附图标记：1、钢管柱；11、钢牛腿；12、柱耳板；13、腹板；2、悬挑主梁；21、梁节点；22、边梁；23、梁耳板；3、临时钢拉杆；31、连接板；4、固定钢拉杆；41、杆体；42、连接套；43、圆螺母；44、垫块；45、临时抱箍；46、锁紧螺母一；47、锁紧螺母二；48、推力轴承；49、橡胶套环。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
如图1，一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点，包括钢管柱1、悬挑主梁2、临时钢拉杆3和固定钢拉杆4，如图2，钢管柱1沿竖向设置在主体结构边缘，钢管柱1的侧端固定焊接设置有钢牛腿11，钢牛腿11的底端固定设置有沿竖向的柱耳板12，柱耳板12呈开有穿孔的板状，钢牛腿11远离钢管柱1的一端设置有腹板13，如图3和图4，悬挑主梁2的一端连接在腹板13上，悬挑主梁2远离钢管柱1的一端设置有梁节点21，梁节点21用于连接与悬挑主梁2垂直的边梁22，悬挑主梁2的顶端固定焊接设置有梁耳板23，如图5，临时钢拉杆3的两端分别固定设置有连接板31，两连接板31分别与柱耳板12和梁耳板23固定连接，固定钢拉杆4设置在悬挑主梁2远离钢管柱1的一端，如图6，固定钢拉杆4沿竖向设置多根且依次连接，包括穿过梁节点21的杆体41和连接杆体41的连接套42，杆体41的两端设置有螺纹，杆体41和连接套42螺纹连接，底层的杆体41上螺纹连接有位于梁节点21底端的圆螺母43和垫块44，垫块44靠近梁节点21设置，底层和中层的杆体41位于梁节点21顶端设置临时抱箍45，位于连接套42底端的杆体41上螺纹连接有锁紧螺母一46，位于连接套42顶端的杆体41上螺纹连接有锁紧螺母二47和垫块44，锁紧螺母二47靠近连接套42设置，垫块44和垫块44设置在螺纹端部，用于限位，顶层的杆体41上螺纹连接有位于梁节点21顶端的圆螺母43和推力轴承48，推力轴承48靠近梁节点21设置。
结构由下至上顺向施工，采用临时钢拉杆3辅助进行悬挑主梁2的逐层安装、调节，构件吊装多了一层保护，同时作业人员有作业面和安全防护，安全风险降低，安全冗余度高，悬挂结构采用自下而上的顺序逐层施工，便于构件安装，提高了效率，采用临时钢拉杆3辅助进行悬挑主梁2调节，便于控制梁端的预起拱值，偏差小，临时钢拉杆3设置简易、施工便捷，相较于传统支撑胎架，其设计及施工难度低、成本小，钢拉杆经过优化设计，提前在工厂加工完毕，现场安装难度低，操作简单，与主体结构一同施工，无需等待非悬挑区域结构全部施工完成，实现了土建、机电、幕墙等专业提前穿插施工，有效节约施工工期，减少了大型垂直吊装机械租赁周期，节约工期、节约成本。
杆体41与临时抱箍45之间设置有橡胶套环49，起到防滑作用。钢管柱1与悬挑主梁2连接采用强度等级为10.9的M24扭剪型高强螺栓连接，连接稳定性较高。临时钢拉杆3与柱耳板12和梁耳板23的连接采用强度等级为8.8的M24承压型高强螺栓连接，连接稳定性较高。
施工方法，包括以下步骤，
步骤a、在钢结构深化和加工期间，通过Tekla软件建立三维模型，进行钢结构节点深化，确定构件之间的连接方式，利用PKPM建立计算单元模型，进行施工全过程计算分析，计算临时钢拉杆3进行悬挑构件安装的变形值，确定施工过程中各悬挑段端部的预起拱值，再根据三维结构模型出具二维构件图纸，指导工厂进行加工、现场工人进行拼装；
步骤b、待本层钢管柱1安装完毕后，复核标高及平面位置，根据计算得出柱耳板12、梁耳板23的定位，将耳板焊接至悬挑主梁2、钢管柱1上，将悬挑主梁2吊至安装标高处，进行临时钢拉杆3与梁耳板23的连接，并与预先设置的钢牛腿11对接，初拧高强螺栓，塔吊摘钩。反复复核标高及端部起拱值，使其与设计相符；临时钢拉杆3先用高强螺栓固定，悬挑主梁2安装尺寸调整完毕后，焊接临时钢拉杆3受力焊缝，终拧所有腹板13处高强螺栓，再进行其他边梁22，次梁及叠合板等构件的安装，最后焊接所有焊缝；为防止焊接应力引起收缩过大，焊接宜采用上下交替，缓慢进行；
步骤c、安装悬挑梁端部固定钢拉杆4，将固定钢拉杆4吊至悬挑层底层安装处，其底部穿过悬挑梁与梁节点21至悬挑主梁2下部，安装垫块44，拧紧圆螺母43，在悬挑梁与梁节点21上部使用临时抱箍45固定，塔吊摘钩；上一层杆体41底端与本层杆体41顶端进行对接，先将锁紧螺母一与本层杆体41顶端安装并拧紧，将连接套42与本层杆体41顶端拧至贴紧锁紧螺母一，再将垫块44和锁紧螺母二依次从上至下安装至上一层杆体41底端，最后将上一层杆体41底端与连接套42拧紧，拆除临时抱箍45，依次自下而上施工至屋面顶部的桁架层；
步骤d、现场全部构件安装完成后，对焊缝进行无损探伤检测，如存在缺陷位置应及时进行修补及重新检测；探伤检测合格后，自下而上分层拆除临时钢拉杆3，拆除时应先对焊缝进行切割，再逐步拆除高强螺栓，防止造成受力不均，影响主体结构；
步骤e、自下而上分层浇筑楼板混凝土，浇筑时由悬挑端部向根部的方向浇筑，使钢梁在浇筑楼板过程中完成部分变形。
临时钢拉杆3为强度等级不小于Q235B的钢材，且壁厚不小于8mm，结构强度高。杆体41强度等级850级，整体抗拉屈服荷载≥7580KN，结构强度高。
杆体41表面喷涂环氧富锌底漆，漆膜厚度不小于75微米，螺纹部分涂防锈油，拉杆每端调节量为±28mm，防锈效果好。
杆体41与梁节点21钢管内径的缝隙为20mm，避免杆体41受弯，在中间层悬挑主梁2与梁节点21底部设置梁托，杆体41顶层、底层设置双圆螺母43、顶部设置推力轴承48，确保固定钢拉杆4只在轴向受拉力，结构稳定性好。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点，其特征在于：包括钢管柱(1)、悬挑主梁(2)、临时钢拉杆(3)和固定钢拉杆(4)，所述钢管柱(1)沿竖向设置在主体结构边缘，所述钢管柱(1)的侧端固定设置有钢牛腿(11)，钢牛腿(11)的底端固定设置有沿竖向的柱耳板(12)，钢牛腿(11)远离钢管柱(1)的一端设置有腹板(13)，悬挑主梁(2)的一端连接在腹板(13)上，悬挑主梁(2)远离钢管柱(1)的一端设置有梁节点(21)，梁节点(21)用于连接与悬挑主梁(2)垂直的边梁(22)，悬挑主梁(2)的顶端固定设置有梁耳板(23)，临时钢拉杆(3)的两端分别固定设置有连接板(31)，两连接板(31)分别与柱耳板(12)和梁耳板(23)固定连接，固定钢拉杆(4)设置在悬挑主梁(2)远离钢管柱(1)的一端，固定钢拉杆(4)沿竖向设置多根且依次连接，包括穿过梁节点(21)的杆体(41)和连接杆体(41)的连接套(42)，杆体(41)的两端设置有螺纹，杆体(41)和连接套(42)螺纹连接，底层的杆体(41)上螺纹连接有位于梁节点(21)底端的圆螺母(43)和垫块(44)，垫块(44)靠近梁节点(21)设置，底层和中层的杆体(41)位于梁节点(21)顶端设置临时抱箍(45)，位于连接套(42)底端的杆体(41)上螺纹连接有锁紧螺母一(46)，位于连接套(42)顶端的杆体(41)上螺纹连接有锁紧螺母二(47)和垫块(44)，锁紧螺母二(47)靠近连接套(42)设置，顶层的杆体(41)上螺纹连接有位于梁节点(21)顶端的圆螺母(43)和推力轴承(48)，推力轴承(48)靠近梁节点(21)设置。
2.根据权利要求1所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点，其特征在于：所述杆体(41)与临时抱箍(45)之间设置有橡胶套环(49)。
3.根据权利要求2所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点，其特征在于：所述钢管柱(1)与悬挑主梁(2)连接采用强度等级为10.9的M24扭剪型高强螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点，其特征在于：所述临时钢拉杆(3)与柱耳板(12)和梁耳板(23)的连接采用强度等级为8.8的M24承压型高强螺栓连接。
5.根据权利要求1-4所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤a、在钢结构深化和加工期间，通过Tekla软件建立三维模型，进行钢结构节点深化，确定构件之间的连接方式，利用PKPM建立计算单元模型，进行施工全过程计算分析，计算临时钢拉杆(3)进行悬挑构件安装的变形值，确定施工过程中各悬挑段端部的预起拱值，再根据三维结构模型出具二维构件图纸，指导工厂进行加工、现场工人进行拼装；
步骤b、待本层钢管柱(1)安装完毕后，复核标高及平面位置，根据计算得出柱耳板(12)、梁耳板(23)的定位，将耳板焊接至悬挑主梁(2)、钢管柱(1)上，将悬挑主梁(2)吊至安装标高处，进行临时钢拉杆(3)与梁耳板(23)的连接，并与预先设置的钢牛腿(11)对接，初拧高强螺栓，塔吊摘钩；
反复复核标高及端部起拱值，使其与设计相符；临时钢拉杆(3)先用高强螺栓固定，悬挑主梁(2)安装尺寸调整完毕后，焊接临时钢拉杆(3)受力焊缝，终拧所有腹板(13)处高强螺栓，再进行其他边梁(22)，次梁及叠合板等构件的安装，最后焊接所有焊缝；为防止焊接应力引起收缩过大，焊接宜采用上下交替，缓慢进行；
步骤c、安装悬挑梁端部固定钢拉杆(4)，将固定钢拉杆(4)吊至悬挑层底层安装处，其底部穿过悬挑梁与梁节点(21)至悬挑主梁(2)下部，安装垫块(44)，拧紧圆螺母(43)，在悬挑梁与梁节点(21)上部使用临时抱箍(45)固定，塔吊摘钩；上一层杆体(41)底端与本层杆体(41)顶端进行对接，先将锁紧螺母一(46)与本层杆体(41)顶端安装并拧紧，将连接套(42)与本层杆体(41)顶端拧至贴紧锁紧螺母一(46)，再将垫块(44)和锁紧螺母二(47)依次从上至下安装至上一层杆体(41)底端，最后将上一层杆体(41)底端与连接套(42)拧紧，拆除临时抱箍(45)，依次自下而上施工至屋面顶部的桁架层；
步骤d、现场全部构件安装完成后，对焊缝进行无损探伤检测，如存在缺陷位置应及时进行修补及重新检测；探伤检测合格后，自下而上分层拆除临时钢拉杆(3)，拆除时应先对焊缝进行切割，再逐步拆除高强螺栓，防止造成受力不均，影响主体结构；
步骤e、自下而上分层浇筑楼板混凝土，浇筑时由悬挑端部向根部的方向浇筑，使钢梁在浇筑楼板过程中完成部分变形。
6.根据权利要求5所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点的施工方法，其特征在于：所述临时钢拉杆(3)为强度等级不小于Q235B的钢材，且壁厚不小于8mm。
7.根据权利要求6所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点的施工方法，其特征在于：所述杆体(41)强度等级850级，整体抗拉屈服荷载≥7580KN。
8.根据权利要求7所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点的施工方法，其特征在于：所述杆体(41)表面喷涂环氧富锌底漆，漆膜厚度不小于75微米，螺纹部分涂防锈油，拉杆每端调节量为±28mm。
9.根据权利要求8所述的一种用于大跨度悬挑钢桁架悬挂连接节点的施工方法，其特征在于：所述杆体(41)与梁节点(21)钢管内径的缝隙为20mm，避免杆体(41)受弯，在中间层悬挑主梁(2)与梁节点(21)底部设置梁托，杆体(41)顶层、底层设置双圆螺母(43)、顶部设置推力轴承(48)。
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