CN112081244B - 一种伸臂桁架结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

为了释放“伸臂桁架的附加应力”以及解决“伸臂桁架在建筑整体结构施工过程中不能及时固接”的问题，消除伸臂桁架对于施工工序的影响，提高施工效率，本发明提供一种伸臂桁架结构的施工方法。本发明的一种伸臂桁架结构的施工方法，用于连接外框柱结构与核心筒结构。当不同建筑结构之间由于差异变形而产生应力时，用于位移单向控制的竖向滑动装置能够使伸臂桁架结构的两侧相互滑动，从而释放应力，保证施工质量。

Description

一种伸臂桁架结构的施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程施工技术领域，特别涉及一种伸臂桁架结构的施工方法。

背景技术

建筑结构的高度的不断增加，会导致建筑的整体结构出现侧向刚度减小、结构基本周期加长等问题。在侧向力的作用下，结构侧向位移增大，底部出现不同程度的受拉，加剧了结构的P-Δ效应。

经过多年的研究和实践，工程界成功地采用设置水平伸臂加强层的方式来提高结构侧向刚度，以控制结构的侧向位移。伸臂桁架的原理是在协调外框架和核心筒一致发挥作用，使结构在水平荷载作用下，一侧外框柱产生拉力，另一侧产生压力，形成一个与外水平荷载效果相反的抗倾覆力矩，限制外框柱和核心筒的转动与弯曲，从而提高结构侧向刚度，保证结构的整体性和稳定。

然而，设置水平加强层将引起框架-核心筒结构构件内力重分布，使得内筒、剪力墙、框架柱和梁的内力大小和方向发生重大变化。如果能让所有外柱均参与整体抗弯，则会使外柱产生拉伸或压缩，由于外柱离中和轴的距离比核心筒翼缘离中和轴的距离大，会在外柱中产生较大的压应力和拉应力；伸臂桁架对结构的刚度和稳定性影响较大，因此，越早安装对结构的刚度和整体稳定越有利。

但是，与此同时，外框架和核心筒的竖向变形差异(收缩徐变、自重等因素影响)将引起伸臂桁架的附加内力，连接的越早，这种变形差异引起的附加内力越明显，对结构不利。

目前学术界和工程界较为一致的看法是，施工阶段伸臂结构与外框柱临时锁定；主体结构施工完成后，再永久锁定伸臂结构与外框柱。即采用“施工阶段铰接、竣工后固接”的方式。但是，该方式在施工阶段不能及时将伸臂桁架与外框柱固接，对于施工工序存在障碍，即有些工序必须等固接之后才能进行，直接影响施工。

发明内容

为了释放“伸臂桁架的附加应力”以及解决“伸臂桁架在建筑整体结构施工过程中不能及时固接”的问题，消除伸臂桁架对于施工工序的影响，提高施工效率，本发明提供一种伸臂桁架结构的施工方法。

本发明的一种伸臂桁架结构的施工方法的技术方案如下：

所述伸臂桁架结构，包括平行设置的上弦杆和下弦杆、以及倾斜设置于上弦杆和下弦杆之间的斜腹杆，所述斜腹杆的两端通过节点板分别与上弦杆和下弦杆连接，所述上弦杆包括左侧上弦杆以及右侧上弦杆，所述下弦杆包括左侧下弦杆以及右侧下弦杆，所述斜腹杆包括左侧斜腹杆以及右侧斜腹杆；左侧上弦杆以及右侧上弦杆之间、左侧下弦杆以及右侧下弦杆、左侧斜腹杆以及右侧斜腹杆之间分别设置用于位移单向控制的竖向滑动装置。包括如下步骤：

S1，在工厂或者现场进行拼装，通过节点板连接右侧上弦杆、右侧下弦杆、以及右侧斜腹杆；

S2，将用于位移单向控制的竖向滑动装置分别安装于右侧上弦杆、右侧下弦杆、右侧斜腹杆的端部；

S3，将左侧上弦杆、左侧下弦杆、左侧斜腹杆分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置连接，左侧上弦杆、左侧下弦杆、左侧斜腹杆的端部安装节点板；

S4，将伸臂桁架结构吊装至安装高度，两端分别与外框柱结构、核心筒结构连接。

本发明的一种伸臂桁架结构的施工方法，用于连接外框柱结构与核心筒结构。当不同建筑结构之间由于差异变形而产生应力时，用于位移单向控制的竖向滑动装置能够使伸臂桁架结构的两侧相互滑动，从而释放应力，保证施工质量。

另外，本发明的一种伸臂桁架结构的施工方法中，用于位移单向控制的竖向滑动装置能够保证其两侧的伸臂桁架结构之间保持单向滑动。在使用前，会首先预判伸臂桁架结构两侧的建筑结构的竖向变形差异，确保用于位移单向控制的竖向滑动装置两侧的伸臂桁架结构之间的滑动方向为用于位移单向控制的竖向滑动装置限定后的滑动方向。当两侧的建筑结构的竖向变形差异趋势因外力或其他原因发生暂时的改变时，用于位移单向控制的竖向滑动装置能阻止逆向滑动，保证用于位移单向控制的竖向滑动装置两侧的伸臂桁架结构的相对稳定，从而实现两侧建筑结构的相对稳定，既保证了建筑结构的整体施工的顺利进行，又为某些必须等待伸臂桁架结构固接之后才能进行的工序创造了施工条件，从而消除了伸臂桁架结构对于施工工序的影响，提高了施工效率。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，S3中还包括，所述左侧上弦杆以及右侧上弦杆之间、左侧下弦杆以及右侧下弦杆、左侧斜腹杆以及右侧斜腹杆之间分别通过临时固定装置固定连接。还包括S5，伸臂桁架结构安装完毕后，拆除临时固定装置。伸臂桁架结构安装过程中，需要限制位移单向控制的竖向滑动装置的滑动，否则会影响伸臂桁架结构的安装。临时固定装置起到限制位移单向控制的竖向滑动装置滑动的作用，使伸臂桁架结构更容易安装。在伸臂桁架结构安装完毕后，再将临时固定装置拆除，位移单向控制的竖向滑动装置便可正常发挥作用。临时固定装置可以是跨接板等连接设备。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述用于位移单向控制的竖向滑动装置，包括桁架左联接板、桁架右联接板、滑动限位装置、以及滑动轨道，所述桁架左联接板、以及桁架右联接板通过滑动轨道活动连接，并在竖直方向相对滑动；所述滑动限位装置设置于桁架左联接板与桁架右联接板之间，所述桁架右联接板通过滑动限位装置相对于桁架左联接板单向滑动；S2中，右侧上弦杆、右侧下弦杆、右侧斜腹杆分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置的桁架右联接板固定连接；S3中，左侧上弦杆、左侧下弦杆、左侧斜腹杆分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置的桁架左联接板固定连接；所述用于位移单向控制的竖向滑动装置的滑动方向与建筑结构的变形方向平行。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述滑动轨道设置于桁架左联接板以及桁架右联接板之间的两侧，所述滑动轨道包括竖向滑动槽道、以及与竖向滑动槽道相配合的竖向滑动导轨，所述竖向滑动槽道以及竖向滑动导轨分别固定于桁架左联接板以及桁架右联接板上。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述竖向滑动槽道为C型槽道，所述竖向滑动导轨为T型导轨。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，所述滑动限位装置包括卡块、以及滚轴，所述卡块的一侧与桁架右联接板固定连接，所述卡块的另一侧靠近桁架左联接板设置，并开设三角形槽，所述滚轴设置于三角形槽中。

设：

三角形槽的斜面与桁架左联接板之间的夹角为θ；

滚轴与桁架左联接板之间的摩擦系数为μ；

滚轴受到的重力为G，由于滚轴的重力G远远小于因应力产生的压力F，因此滚轴受到的重力G可忽略不计；

当桁架右联接板受到外力，形成相对桁架左联接板向上运动的趋势时，三角形槽的斜面会对滚轴施加一个垂直于斜面的压力F；

因此，将F分解后，滚轴对于桁架左联接板的压力F1为F*cosθ，三角形槽的斜面对滚轴的推力F2为F*sinθ；

因此，滚轴与桁架左联接板之间的静摩擦力f为μ*F*cosθ，方向与F2相反；

因此，只要F2≤f时，桁架右联接板就无法相对桁架左联接板向上运动；

将F2、f代入得，F*sinθ≤μ*F*cosθ，μ≥tanθ；

即满足μ≥tanθ时，桁架右联接板就无法相对桁架左联接板向上运动。

而当桁架右联接板受到外力，形成相对桁架左联接板向下运动的趋势时，三角形槽的斜面不会对滚轴施加压力，因此滚轴仅需克服较小的静摩擦力即可向下运动，或者因失去三角形槽的斜面的支撑而向下运动，不会阻碍桁架右联接板相对桁架左联接板向下运动。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述三角形槽的顶面水平设置。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，为了防止滚轴在限位过程中意外打滑，所述滚轴与三角形槽的斜面之间设置平台，所述滚轴与桁架左联接板之间设置平台，所述平台与滚轴的接触面与滚轴相匹配。平台与三角形槽的斜面、以及平台与桁架左联接板之间为活动接触；平台与滚轴之间可以是活动接触，也可以是固定连接。

进一步的，所述伸臂桁架结构的施工方法中，所述滑动限位装置的下部设置终止块，所述终止块与桁架左联接板固定连接。当终止块与滑动限位装置接触后，滑动限位装置就被锁死，实现伸臂桁架与建筑结构的固接。

附图说明

图1是本发明的一种伸臂桁架结构的示意图；

图2是本发明的一种伸臂桁架结构的用于位移单向控制的竖向滑动装置的示意图；

图3是本发明的一种伸臂桁架结构的用于位移单向控制的竖向滑动装置的剖视图；

图4是本发明的一种伸臂桁架结构的用于位移单向控制的竖向滑动装置的滑动限位装置的示意图；

图5是本发明的一种伸臂桁架结构的用于位移单向控制的竖向滑动装置的滑动限位装置的截面图；

图6是本发明的一种伸臂桁架结构的用于位移单向控制的竖向滑动装置的受力分析图；

图7是本发明的一种伸臂桁架结构的施工方法的步骤S1的示意图；

图8是本发明的一种伸臂桁架结构的施工方法的步骤S2的示意图；

图9是本发明的一种伸臂桁架结构的施工方法的步骤S3的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1：

本实施例提供的一种伸臂桁架结构的施工方法，技术方案如下：

参考图1，伸臂桁架结构包括平行设置的上弦杆100和下弦杆200、以及倾斜设置于上弦杆100和下弦杆200之间的斜腹杆300，所述斜腹杆300的两端通过节点板400分别与上弦杆100和下弦杆200连接，所述上弦杆100包括左侧上弦杆101以及右侧上弦杆102，所述下弦杆200包括左侧下弦杆201以及右侧下弦杆202，所述斜腹杆300包括左侧斜腹杆301以及右侧斜腹杆302；左侧上弦杆101以及右侧上弦杆102之间、左侧下弦杆201以及右侧下弦杆202、左侧斜腹杆301以及右侧斜腹杆302之间分别设置用于位移单向控制的竖向滑动装置500，包括如下步骤：

S1，参考图7，在工厂或者现场进行拼装，通过节点板400连接右侧上弦杆102、右侧下弦杆202、以及右侧斜腹杆302；

S2，参考图8，将用于位移单向控制的竖向滑动装置500分别安装于右侧上弦杆102、右侧下弦杆202、右侧斜腹杆302的端部；

S3，参考图9，将左侧上弦杆101、左侧下弦杆201、左侧斜腹杆301分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置500连接，左侧上弦杆101、左侧下弦杆201、左侧斜腹杆301的端部安装节点板400；

S4，将伸臂桁架结构吊装至安装高度，两端分别与外框柱结构700、核心筒结构800连接。

本实施例的一种伸臂桁架结构的施工方法，用于连接外框柱结构700与核心筒结构800。当不同建筑结构之间由于差异变形而产生应力时，用于位移单向控制的竖向滑动装置500能够使伸臂桁架结构的两侧相互滑动，从而释放应力，保证施工质量。

另外，本实施例的一种伸臂桁架结构的施工方法中，用于位移单向控制的竖向滑动装置500能够保证其两侧的伸臂桁架结构之间保持单向滑动。在使用前，会首先预判伸臂桁架结构两侧的建筑结构的竖向变形差异，确保用于位移单向控制的竖向滑动装置500两侧的伸臂桁架结构之间的滑动方向为用于位移单向控制的竖向滑动装置500限定后的滑动方向。当两侧的建筑结构的竖向变形差异趋势因外力或其他原因发生暂时的改变时，用于位移单向控制的竖向滑动装置500能阻止逆向滑动，保证用于位移单向控制的竖向滑动装置500两侧的伸臂桁架结构的相对稳定，从而实现两侧建筑结构的相对稳定，既保证了建筑结构的整体施工的顺利进行，又为某些必须等待伸臂桁架结构固接之后才能进行的工序创造了施工条件，从而消除了伸臂桁架结构对于施工工序的影响，提高了施工效率。

作为较佳的实施方式，参考图1，所述伸臂桁架结构的施工方法中，S3中还包括，所述左侧上弦杆101以及右侧上弦杆102之间、左侧下弦杆201以及右侧下弦杆202、左侧斜腹杆301以及右侧斜腹杆302之间分别通过临时固定装置600固定连接。还包括S5，伸臂桁架结构安装完毕后，拆除临时固定装置600。伸臂桁架结构安装过程中，需要限制位移单向控制的竖向滑动装置500的滑动，否则会影响伸臂桁架结构的安装。临时固定装置600起到限制位移单向控制的竖向滑动装置500滑动的作用，使伸臂桁架结构更容易安装。在伸臂桁架结构安装完毕后，再将临时固定装置600拆除，位移单向控制的竖向滑动装置500便可正常发挥作用。临时固定装置600可以是跨接板等连接设备。

作为较佳的实施方式，参考图1至图5，述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述用于位移单向控制的竖向滑动装置500，包括桁架左联接板1、桁架右联接板2、滑动限位装置3、以及滑动轨道4，所述桁架左联接板1、以及桁架右联接板2通过滑动轨道4活动连接，并在竖直方向相对滑动；所述滑动限位装置3设置于桁架左联接板1与桁架右联接板2之间，所述桁架右联接板2通过滑动限位装置3相对于桁架左联接板1单向滑动；S2中，右侧上弦杆102、右侧下弦杆202、右侧斜腹杆302分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置500的桁架右联接板2固定连接；S3中，左侧上弦杆101、左侧下弦杆201、左侧斜腹杆301分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置500的桁架左联接板1固定连接；所述用于位移单向控制的竖向滑动装置500的滑动方向与建筑结构的变形方向平行。

作为较佳的实施方式，参考图2至图3，所述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述滑动轨道4设置于桁架左联接板1以及桁架右联接板2之间的两侧，所述滑动轨道4包括竖向滑动槽道41、以及与竖向滑动槽道41相配合的竖向滑动导轨42，所述竖向滑动槽道41以及竖向滑动导轨42分别固定于桁架左联接板1以及桁架右联接板2上。

作为较佳的实施方式，参考图2至图3，所述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述竖向滑动槽道41为C型槽道，所述竖向滑动导轨42为T型导轨。

作为较佳的实施方式，参考图2至图6，所述伸臂桁架结构的施工方法中，所述滑动限位装置3包括卡块31、以及滚轴32，所述卡块31的一侧与桁架右联接板2固定连接，所述卡块31的另一侧靠近桁架左联接板1设置，并开设三角形槽33，所述滚轴32设置于三角形槽33中。

设：

三角形槽33的斜面与桁架左联接板1之间的夹角为θ；

滚轴32与桁架左联接板1之间的摩擦系数为μ；

滚轴32受到的重力为G，由于滚轴32的重力G远远小于因应力产生的压力F，因此滚轴32受到的重力G可忽略不计；

当桁架右联接板2受到外力，形成相对桁架左联接板1向上运动的趋势时，三角形槽33的斜面会对滚轴32施加一个垂直于斜面的压力F；

因此，将F分解后，滚轴32对于桁架左联接板1的压力F1为F*cosθ，三角形槽33的斜面对滚轴32的推力F2为F*sinθ；

因此，滚轴32与桁架左联接板1之间的静摩擦力f为μ*F*cosθ，方向与F2相反；

因此，只要F2≤f时，桁架右联接板2就无法相对桁架左联接板1向上运动；

将F2、f代入得，F*sinθ≤μ*F*cosθ，μ≥tanθ；

即满足μ≥tanθ时，桁架右联接板2就无法相对桁架左联接板1向上运动。

而当桁架右联接板2受到外力，形成相对桁架左联接板1向下运动的趋势时，三角形槽33的斜面不会对滚轴32施加压力，因此滚轴32仅需克服较小的静摩擦力即可向下运动，或者因失去三角形槽33的斜面的支撑而向下运动，不会阻碍桁架右联接板2相对桁架左联接板1向下运动。

作为较佳的实施方式，参考图5，所述伸臂桁架结构的施工方法中，具体的，所述三角形槽33的顶面水平设置。

作为较佳的实施方式，参考图2至图5，所述伸臂桁架结构的施工方法中，为了防止滚轴32在限位过程中意外打滑，所述滚轴32与三角形槽33的斜面之间设置平台35，所述滚轴32与桁架左联接板1之间设置平台35，所述平台35与滚轴32的接触面与滚轴32相匹配。平台35与三角形槽33的斜面、以及平台35与桁架左联接板1之间为活动接触；平台35与滚轴32之间可以是活动接触，也可以是固定连接。

作为较佳的实施方式，参考图2至图5，所述伸臂桁架结构的施工方法中，所述滑动限位装置3的下部设置终止块5，所述终止块5与桁架左联接板1固定连接。当终止块5与滑动限位装置3接触后，滑动限位装置3就被锁死，实现伸臂桁架200与建筑结构的固接。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种伸臂桁架结构的施工方法，所述伸臂桁架结构包括平行设置的上弦杆(100)和下弦杆(200)、以及倾斜设置于上弦杆(100)和下弦杆(200)之间的斜腹杆(300)，所述斜腹杆(300)的两端通过节点板(400)分别与上弦杆(100)和下弦杆(200)连接，所述上弦杆(100)包括左侧上弦杆(101)以及右侧上弦杆(102)，所述下弦杆(200)包括左侧下弦杆(201)以及右侧下弦杆(202)，所述斜腹杆(300)包括左侧斜腹杆(301)以及右侧斜腹杆(302)；左侧上弦杆(101)以及右侧上弦杆(102)之间、左侧下弦杆(201)以及右侧下弦杆(202)、左侧斜腹杆(301)以及右侧斜腹杆(302)之间分别设置用于位移单向控制的竖向滑动装置(500)；

所述用于位移单向控制的竖向滑动装置(500)，包括桁架左联接板(1)、桁架右联接板(2)、滑动限位装置(3)、以及滑动轨道(4)，所述桁架左联接板(1)、以及桁架右联接板(2)通过滑动轨道(4)活动连接，并在竖直方向相对滑动；所述滑动限位装置(3)设置于桁架左联接板(1)与桁架右联接板(2)之间，所述桁架右联接板(2)通过滑动限位装置(3)相对于桁架左联接板(1)单向滑动；

所述用于位移单向控制的竖向滑动装置(500)的滑动方向与建筑结构的变形方向平行；

所述滑动限位装置(3)包括卡块(31)、以及滚轴(32)，所述卡块(31)的一侧与桁架右联接板(2)固定连接，所述卡块(31)的另一侧靠近桁架左联接板(1)设置，并开设三角形槽(33)，所述滚轴(32)设置于三角形槽(33)中；

其特征在于，包括如下步骤：

S1，在工厂或者现场进行拼装，通过节点板(400)连接右侧上弦杆(102)、右侧下弦杆(202)、以及右侧斜腹杆(302)；

S2，将用于位移单向控制的竖向滑动装置(500)分别安装于右侧上弦杆(102)、右侧下弦杆(202)、右侧斜腹杆(302)的端部；右侧上弦杆(102)、右侧下弦杆(202)、右侧斜腹杆(302)分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置(500)的桁架右联接板(2)固定连接；

S3，将左侧上弦杆(101)、左侧下弦杆(201)、左侧斜腹杆(301)分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置(500)连接，左侧上弦杆(101)、左侧下弦杆(201)、左侧斜腹杆(301)的端部安装节点板(400)；左侧上弦杆(101)、左侧下弦杆(201)、左侧斜腹杆(301)分别与对应的用于位移单向控制的竖向滑动装置(500)的桁架左联接板(1)固定连接；

S4，将伸臂桁架结构吊装至安装高度，两端分别与外框柱结构(700)、核心筒结构(800)连接。

2.如权利要求1所述的伸臂桁架结构的施工方法，其特征在于，S3中还包括，所述左侧上弦杆(101)以及右侧上弦杆(102)之间、左侧下弦杆(201)以及右侧下弦杆(202)、左侧斜腹杆(301)以及右侧斜腹杆(302)之间分别通过临时固定装置(600)固定连接；

还包括S5，伸臂桁架结构安装完毕后，拆除临时固定装置(600)。

3.如权利要求1所述的伸臂桁架结构的施工方法，其特征在于，所述滑动轨道(4)设置于桁架左联接板(1)以及桁架右联接板(2)之间的两侧，所述滑动轨道(4)包括竖向滑动槽道(41)、以及与竖向滑动槽道(41)相配合的竖向滑动导轨(42)，所述竖向滑动槽道(41)以及竖向滑动导轨(42)分别固定于桁架左联接板(1)以及桁架右联接板(2)上。

4.如权利要求1所述的伸臂桁架结构的施工方法，其特征在于，所述竖向滑动槽道(41)为C型槽道，所述竖向滑动导轨(42)为T型导轨。

5.如权利要求1所述的伸臂桁架结构的施工方法，其特征在于，所述三角形槽(33)的顶面水平设置。

6.如权利要求1所述的伸臂桁架结构的施工方法，其特征在于，所述滚轴(32)与三角形槽(33)的斜面之间设置平台(35)，所述滚轴(32)与桁架左联接板(1)之间设置平台(35)，所述平台(35)与滚轴(32)的接触面与滚轴(32)相匹配。

7.如权利要求1所述的伸臂桁架结构的施工方法，其特征在于，所述滑动限位装置(3)的下部设置终止块(5)，所述终止块(5)与桁架左联接板(1)固定连接。

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