CN112554577B - 一种大直径厚壁连续y形钢管柱的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其施工方法如下：建立连续Y形钢管柱的的BIM模型，将连续Y形钢管柱从下到上分解成n个预埋管段、n个Y形柱段、2n个斜柱段和n‑1个倒V形柱段；下料制作各节段；整体预拼装；对预拼装进行质量检验；再对各节段进行涂装、编号、打包，运输至安装现场；将每个预埋管段和对应的Y形柱段现场拼装成下部件，将两根斜柱段和对应的倒V形柱段拼装成上部件；吊装所有下部件；吊装一上部件；然后依次吊装与上一上部件相邻的另一上部件，完成所有上部件的吊装；进行焊接。该施工方法不但加工质量高，运输方便，而且还可以对斜柱的安装角度进行调节，且施工周期短，施工效率高。

Description

一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法

技术领域

本发明属于建筑钢结构施工技术领域，特别涉及一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法。

背景技术

目前，大型场馆等公共建筑的外形设计越来越独特，造型各异，其总体造型普遍呈现“V”形状，同时外圈柱也不是竖直设置，而是呈现向外倾斜状态，且外倾角度较大。这类V形状的钢结构由连续Y形钢管柱形成，连续Y形钢管柱的具体结构如图1所示，连续Y形钢管柱1由并排成一列的若干Y形钢管柱单元依次连接组成，Y形钢柱单元由两根倾斜设置的斜柱11和设于两根斜柱底端且与两根斜柱连接的立柱12构成，两个斜柱位于同一竖直平面内，立柱部分位于地面以下，从而形成的造型为V形。

施工安装连续Y形钢管柱的时候，每一根斜柱通常都需要支撑架进行单独支撑，而支撑架往往是在斜柱吊装之前就需要安装到位。但是在支撑架制作并搭设的过程中，要对斜柱的倾斜角度进行预先设置，然后再将斜柱吊装在支撑架上进行支撑，最后对斜柱的两端进行安装。但是支撑架在预设斜柱的倾斜角度中，稍微出现偏差，那么斜柱吊装在支撑架上后，就会导致斜柱两端无法安装，必须重新对支撑架上斜柱的预设角度进行调整，而调节过程复杂，费时费力，降低了施工效率，无法满足工期需求。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，该施工方法不但加工精度高，利于运输，而且还能对斜柱的安装角度进行调节，且施工周期短，施工效率高。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，所述连续Y形钢管柱由并排成一列的若干Y形钢管柱单元构成，每个Y形钢管柱单元由两根倾斜设置的斜柱和一根竖直设置的立柱构成，其施工方法如下：

（1）建立连续Y形钢管柱的BIM模型，将每根立柱分成下立柱和上立柱，每根斜柱分成下斜柱、中斜柱和上斜柱，其中下立柱构成预埋管段，上立柱和对应的两根下斜柱固定连接构成Y形柱段，中斜柱构成斜柱段，相邻两个Y形钢管柱单元的两根上斜柱上端固定连接构成倒V形柱段，从而将连续Y形钢管柱从下到上分解成n个预埋管段、n个Y形柱段、2n个斜柱段和n-1个倒V形柱段，其中n≥3，同时得到各连接点的空间坐标；

（2）按步骤（1）中的分解下料制作各节段，并且各连接点对应的预埋管段、Y形柱段、斜柱段和倒V形柱段的外圆周表面分别均匀分布有四块连接定位板，相互连接的两个节段的四块连接定位板一一对应设置，同时在预埋管段、Y形柱段、斜柱段和倒V形柱段各连接点对应处开设焊接坡口；

（3）采用安装螺栓将相互连接的两个节段的四块连接定位板固定连接，从而完成整个连续Y形钢管柱的预拼装；

（4）对整个预拼装形成的连续Y形钢管柱进行质量检验；

（5）检测合格后，拆卸所有的安装螺栓，再对各节段进行涂装、编号、打包，运输至安装现场；

（6）将每个预埋管段和对应的Y形柱段现场拼装成下部件，将两根斜柱段和对应的倒V形柱段拼装成上部件，由此得到n个下部件和n-1个上部件；

（7）将所有下部件吊装到位后并将预埋管段与地基基础件固定，然后通过全站仪控制预埋管段中心线的垂直度和Y形柱段的V形口最外壁边缘端点空间坐标；

（8）吊装一上部件，通过全站仪控制上部件中心线的垂直度和倒V形柱段的V形口最外壁边缘端点空间坐标；吊车不脱钩，然后在上部件对应的两根斜柱下方各设置支撑架，并在支撑架上方中心竖直放置有千斤顶，支撑架上方对应的斜柱上水平设有辅助调节板，所述千斤顶顶部与辅助调节板的下表面抵接，从而通过升降两千斤顶的工作高度实现上部件的安装角度调节；当上部件安装角度调节到位后，再采用安装螺栓将上部件和下部件固定，然后拉设缆风绳，此时吊车脱钩；

（9）重复步骤（8）吊装与上一上部件相邻的另一上部件，并按此方法完成所有上部件的吊装；

（10）对上部件和对应下部件的各连接点进行焊接，焊接完成后即完成连续Y形钢管柱的安装。

进一步地，立柱表面均焊接有若干栓钉，并在立柱底端焊接有底板，便于现场安装时与地基基础件固定。

进一步地，倒V形柱段上设有T形加劲支座和圆环加箍劲板，加劲支座包括水平设置的顶板和竖直设置的分隔板，顶板位于倒V形柱段顶端用于支撑屋面支座，分隔板位于两上斜柱连接处且分隔板的两侧面分别与两上斜柱焊接固定；圆环加箍劲板水平套设在倒V形柱段上端以加强两上斜柱的连接强度，圆环加箍劲板与两上斜柱以及分隔板焊接固定。

进一步地，所述圆环加箍劲板有两块，两块圆环加箍劲板上下间隔设置。

进一步地，倒V形柱段的两上斜柱上分别设有加劲纵板，加劲纵板沿上斜柱轴向设置并与圆环加箍劲板相贯焊接。

进一步地，在焊接前，在两上部件对应的两根斜柱之间水平焊接有拉杆，拉杆两端分别与两根斜柱中心焊接固定，用于增强结构的稳定性。

进一步地，每榀支撑架为格构结构且由四根竖直设置的竖杆、若干水平设置的横杆和倾斜设置的斜杆构成。

进一步地，还包括爬梯，所述爬梯固定设置在支撑架上且位于支撑架外侧，便于工作人员上下支撑架。

进一步地，所述爬梯由两根竖直设置的立杆和若干水平设置的踏杆构成，所有踏杆的两端分别与两根立杆固定，且沿立杆纵向均匀设置；两根立杆的顶端向支撑架弯曲而悬挂在支撑架顶端横管上，并与支撑架横杆焊接固定，从而将爬梯固定在支撑架上。

进一步地，支撑架顶端设有两根交叉设置的斜撑，每根斜撑沿支撑架顶端所在矩形的对角线设置且与支撑架顶面位于同一平面，所述千斤顶放置在两根斜撑的交点处。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用“工厂分段制作+整体预拼装+分段运输+现场二次拼装+现场吊装”的方法进行施工，并结合现场场地情况和起重机械的吊装能力，通过设置支撑架、千斤顶和辅助调节板对上部件进行支撑以及调节斜柱的调节安装角度，同时设置拉杆和拉设缆风绳相结合的方式有效保证斜柱安装的空间定位和固定。

2、本发明将连续Y形钢管柱从下到上分解成n个预埋管段、n个Y形柱段、2n个斜柱段和n-1个倒V形柱段，在工厂采用标准化加工技术对各节段进行下料、放样，不但有利于提高加工进度，而且还有利于提高加工精度，从而能有效地提高连续Y形钢管柱成形质量。

3、本发明的工厂整体预拼装工序可提前消除现场二次拼装过程中的误差因素，能保证连续Y形钢管柱的整体外形尺寸。

4、本发明通过支撑架上设置的千斤顶作用于固定在斜柱上的辅助调节板，通过升降千斤顶即可对斜柱的安装角度进行微调，且操作方便，能有效缩短施工周期，提高施工效率。

附图说明

图1-连续Y形钢管柱的结构示意图。

图2-连续Y形钢管柱分节段后的安装结构示意图。

其中：1-连续Y形钢管柱；11-斜柱；12-立柱；01-预埋管段；02-Y形柱段；03-斜柱段；04-倒V形柱段；2-栓钉；3-连接定位板；4-顶板；5-分隔板；6-圆环加箍劲板；7-加劲纵板；8-底板；a-支撑架；b-千斤顶；c-爬梯；d-辅助调节板；e-拉杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2，一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，所述连续Y形钢管柱1由并排成一列的若干Y形钢管柱单元构成，每个Y形钢管柱单元由两根倾斜设置的斜柱11和一根竖直设置的立柱12构成，其施工方法如下：

（1）建立连续Y形钢管柱的BIM模型，将每根立柱分成下立柱和上立柱，每根斜柱分成下斜柱、中斜柱和上斜柱，其中下立柱构成预埋管段01，上立柱和对应的两根下斜柱固定连接构成Y形柱段02，中斜柱构成斜柱段03，相邻两个Y形钢管柱单元的两根上斜柱上端固定连接构成倒V形柱段04，从而将连续Y形钢管柱从下到上分解成n个预埋管段01、n个Y形柱段02、2n个斜柱段03和n-1个倒V形柱段04，其中n≥3，同时得到各连接点的空间坐标；

这样连续Y形钢管柱就可以分解成n个预埋管段01、n个Y形柱段02、2n个斜柱段03和n-1个倒V形柱段04在工厂进行加工。其中斜柱分为三段，Y形柱段和倒V形柱段上均有部分斜柱，这样一方面斜柱尺寸大大减小，便于运输；另一方面，Y形柱段和倒V形柱段尺寸较小，加工更容易，能够保证斜柱的角度的加工精度。大直径厚壁连续Y形钢管柱为超大、超宽、超高构件，无法运输，这里采用工厂分段，分段尺寸应依据技术要求和运输条件确定，如现场吊装设备的站位、起重半径、起重量、运输车辆的宽度、高速收费站的宽度、运输路线曲线段转弯半径限制等。分段后，Y形钢管柱单元被分成1个预埋管段、1个Y形柱段和两个斜柱段，同时相邻两个Y形钢管柱单元采用1个倒V形柱段连接，位于连续Y形钢管柱两端的两Y形钢管柱单元的外侧斜柱段不设置倒V形柱段，这样在加工时可将对应的斜柱分解成两个长度便于运输和吊装的两段。

（2）按步骤（1）中的分解下料制作各节段，并且各连接点对应的预埋管段01、Y形柱段02、斜柱段03和倒V形柱段04的外圆周表面分别均匀分布有四块连接定位板3，相互连接的两个节段的四块连接定位板3一一对应设置，同时在预埋管段01、Y形柱段02、斜柱段03和倒V形柱段04各连接点对应处开设焊接坡口；

工厂车间内准备制作平台，地面整体放样，然后进行下料制作，预埋管段采用圆钢管制成，按图纸尺寸依次进行柱身钢管、连接定位板的下料、钻孔、开坡口等工序；Y形柱段为一次成型浇铸成品构件，并按图纸完成连接定位板下料、钻孔、开破口工序；斜柱段为成品焊管，按图纸尺寸对称制作两根独立的钢管，并完成连接定位板下料、钻孔、开破口工序；倒V形柱段为两根斜柱相贯焊接形成的顶部，按图纸尺寸对称制作并完成连接定位板下料、钻孔、开破口工序。

这里的所述的连接定位板为矩形板，每块沿纵向平行设置三排螺栓孔，螺栓孔列线位于矩形板纵向中心线上，该板同时可作为现场吊装作业时的吊耳使用。

（3）采用安装螺栓将相互连接的两个节段的四块连接定位板3固定连接，从而完成整个连续Y形钢管柱的预拼装；

（4）对整个预拼装形成的连续Y形钢管柱进行质量检验；

质量检验时，采用卷尺测量整体预拼装构件的外形尺寸、柱顶两倒V形柱段中心点距离、两Y形柱段中心点距离、Y形柱段中心点至倒V形柱段中心点距离等三角形控制尺寸及焊缝间距尺寸，同时利用水平尺对预拼装水平平面内各节段进行水平度检测，保证“Y”形构件整体的平整度，即构件安装完成后立式的垂直度。

（5）检测合格后，拆卸所有的安装螺栓，再对各节段进行涂装、编号、打包，运输至安装现场；

（6）将每个预埋管段01和对应的Y形柱段02现场拼装成下部件，将两根斜柱段03和对应的倒V形柱段04拼装成上部件，由此得到n个下部件和n-1个上部件；

（7）将所有下部件吊装到位后并将预埋管段与地基基础件固定，然后通过全站仪控制预埋管段01中心线的垂直度和Y形柱段02的V形口最外壁边缘端点空间坐标；

（8）吊装一上部件，通过全站仪控制上部件中心线的垂直度和倒V形柱段04的V形口最外壁边缘端点空间坐标；吊车不脱钩，然后在上部件对应的两根斜柱11下方各设置支撑架a，并在支撑架a上方中心竖直放置有千斤顶b，支撑架a上方对应的斜柱11上水平设有辅助调节板d，所述千斤顶b顶部与辅助调节板d的下表面抵接，从而通过升降两千斤顶b的工作高度实现上部件的安装角度调节；当上部件安装角度调节到位后，再采用安装螺栓将上部件和下部件固定，然后拉设缆风绳，此时吊车脱钩；

辅助调节板作为千斤顶作用力的传递件，协同调节上部件两根斜柱下方对应的两千斤顶，升降两千斤顶的工作高度，对应的辅助调节板也随着慢慢升起或下降，从而对上部件施加了作用力，待上部件对应的两个斜柱的安装角度调节到位后，以辅助调节板为中心在斜柱左右两侧拉设缆风绳，保持上部件的稳定，然后将吊车脱钩。

（9）重复步骤（8）吊装与上一上部件相邻的另一上部件，并按此方法完成所有上部件的吊装；

（10）对上部件和对应下部件的各连接点进行焊接，焊接完成后即完成连续Y形钢管柱的安装。

具体实施时，预埋管段01以及Y形柱段02的竖直柱（即立柱）表面均焊接有若干栓钉2，并在预埋管段01底端焊接有底板8，便于现场安装时与基础件固定。

具体实施时，倒V形柱段04上设有T形加劲支座和圆环加箍劲板6，加劲支座包括水平设置的顶板4和竖直设置的分隔板5，顶板4位于倒V形柱段04顶面用于支撑屋面支座，分隔板5位于两上斜柱11连接处且分隔板5的两侧面分别与两上斜柱11焊接固定；圆环加箍劲板6水平套设在倒V形柱段04上端以加强两上斜柱的连接强度，圆环加箍劲板与两上斜柱以及分隔板焊接固定。

具体实施时，所述圆环加箍劲板6有两块，两块圆环加箍劲板6上下间隔设置。

具体实施时，倒V形柱段04的两上斜柱11上分别设有加劲纵板7，加劲纵板沿上斜柱轴向设置并与圆环加箍劲板6相贯焊接。

这样，加劲纵板、分隔板以及圆环加箍劲板形成一个闭合的横纵加劲系统，能有效保证连续Y形钢管柱的结构稳定性。

具体实施时，在焊接前，在两上部件对应的两根斜柱11之间焊接有拉杆e，拉杆两端分别与两根斜柱中心焊接固定，用于增强结构的稳定性。

焊接完成后，再将所有的拉杆拆除。

具体实施时，每榀支撑架a为格构结构且由四根竖直设置的竖杆、若干水平设置的横杆和倾斜设置的斜杆构成。

本实施例中，支撑架采用方管制成，支撑架横截面为1000mm*1000mm，每节段高度为1000mm。

具体实施时，还包括爬梯c，所述爬梯c固定设置在支撑架a上且位于支撑架a外侧，便于工作人员上下支撑架a。

这里的爬梯作为工作人员上下支撑架的垂直通道。

具体实施时，所述爬梯c由两根竖直设置的立杆和若干水平设置的踏杆构成，所有踏杆的两端分别与两根立杆固定，且沿立杆纵向均匀设置；两根立杆的顶端向支撑架a弯曲而悬挂在支撑架a顶端横杆上，并与支撑架a横杆焊接固定，从而将爬梯c固定在支撑架a上。

本实施例中的爬梯采用圆钢焊接而成，

具体实施时，支撑架a顶端设有两根交叉设置的斜撑，每根斜撑沿支撑架a顶端所在矩形的对角线设置且与支撑架a顶面位于同一平面，所述千斤顶b放置在两根斜撑的交点处。

具体实施时，所述斜撑采用工字钢制成。

这里采用工字钢能保证结构强度，能对千斤顶进行有效支撑。

具体实施时，所述辅助调节板d采用工字钢制成，工字钢的上下翼缘板水平设置，所述千斤顶b顶部与辅助调节板d的下翼缘板抵接。

所述千斤顶2为螺旋式千斤顶。

螺旋式千斤顶为手动起重工具，可通过调节遥感的摆动，使小齿轮转动，经一对圆锥齿轮合运转，带动螺杆旋转，推动升降套筒，从而实现对千斤顶工作高度的调节。

最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，连续Y形钢管柱由并排成一列的若干Y形钢管柱单元构成，每个Y形钢管柱单元由两根倾斜设置的斜柱和一根竖直设置的立柱构成，其特征在于，其施工方法如下：

（1）建立连续Y形钢管柱的BIM模型，将每根立柱分成下立柱和上立柱，每根斜柱分成下斜柱、中斜柱和上斜柱，其中下立柱构成预埋管段，上立柱和对应的两根下斜柱固定连接构成Y形柱段，中斜柱构成斜柱段，相邻两个Y形钢管柱单元的两根上斜柱上端固定连接构成倒V形柱段，从而将连续Y形钢管柱从下到上分解成n个预埋管段、n个Y形柱段、2n个斜柱段和n-1个倒V形柱段，其中n≥3，同时得到各连接点的空间坐标；

（2）按步骤（1）中的分解下料制作各节段，并且各连接点对应的预埋管段、Y形柱段、斜柱段和倒V形柱段的外圆周表面分别均匀分布有四块连接定位板，相互连接的两个节段的四块连接定位板一一对应设置，同时在预埋管段、Y形柱段、斜柱段和倒V形柱段各连接点对应处开设焊接坡口；

（3）采用安装螺栓将相互连接的两个节段的四块连接定位板固定连接，从而完成整个连续Y形钢管柱的预拼装；

（4）对整个预拼装形成的连续Y形钢管柱进行质量检验；

（5）检测合格后，拆卸所有的安装螺栓，再对各节段进行涂装、编号、打包，运输至安装现场；

（6）将每个预埋管段和对应的Y形柱段现场拼装成下部件，将两根斜柱段和对应的倒V形柱段拼装成上部件，由此得到n个下部件和n-1个上部件；

（7）将所有下部件吊装到位后并将预埋管段与地基基础件固定，然后通过全站仪控制预埋管段中心线的垂直度和Y形柱段的V形口最外壁边缘端点空间坐标；

（8）吊装一上部件，通过全站仪控制上部件中心线的垂直度和倒V形柱段的V形口最外壁边缘端点空间坐标；吊车不脱钩，然后在上部件对应的两根斜柱下方各设置支撑架，并在支撑架上方中心竖直放置有千斤顶，支撑架上方对应的斜柱上水平设有辅助调节板，所述千斤顶顶部与辅助调节板的下表面抵接，从而通过升降两千斤顶的工作高度实现上部件的安装角度调节；当上部件安装角度调节到位后，再采用安装螺栓将上部件和下部件固定，然后拉设缆风绳，此时吊车脱钩；

（9）重复步骤（8）吊装与上一上部件相邻的另一上部件，并按此方法完成所有上部件的吊装；

（10）对上部件和对应下部件的各连接点进行焊接，焊接完成后即完成连续Y形钢管柱的安装；

倒V形柱段上设有T形加劲支座和圆环加箍劲板，加劲支座包括水平设置的顶板和竖直设置的分隔板，顶板位于倒V形柱段顶端用于支撑屋面支座，分隔板位于两上斜柱连接处且分隔板的两侧面分别与两上斜柱焊接固定；圆环加箍劲板水平套设在倒V形柱段上端以加强两上斜柱的连接强度，圆环加箍劲板与两上斜柱以及分隔板焊接固定。

2.根据权利要求1所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，立柱表面均焊接有若干栓钉，并在立柱底端焊接有底板，便于现场安装时与地基基础件固定。

3.根据权利要求1所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，所述圆环加箍劲板有两块，两块圆环加箍劲板上下间隔设置。

4.根据权利要求3所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，倒V形柱段的两上斜柱上分别设有加劲纵板，加劲纵板沿上斜柱轴向设置并与圆环加箍劲板相贯焊接。

5.根据权利要求1所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，在焊接前，在两上部件对应的两根斜柱之间水平焊接有拉杆，拉杆两端分别与两根斜柱中心焊接固定，用于增强结构的稳定性。

6.根据权利要求1所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，每榀支撑架为格构结构且由四根竖直设置的竖杆、若干水平设置的横杆和倾斜设置的斜杆构成。

7.根据权利要求1所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，还包括爬梯，所述爬梯固定设置在支撑架上且位于支撑架外侧，便于工作人员上下支撑架。

8.根据权利要求7所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，所述爬梯由两根竖直设置的立杆和若干水平设置的踏杆构成，所有踏杆的两端分别与两根立杆固定，且沿立杆纵向均匀设置；两根立杆的顶端向支撑架弯曲而悬挂在支撑架顶端横管上，并与支撑架横杆焊接固定，从而将爬梯固定在支撑架上。

9.根据权利要求1所述的一种大直径厚壁连续Y形钢管柱的施工方法，其特征在于，支撑架顶端设有两根交叉设置的斜撑，每根斜撑沿支撑架顶端所在矩形的对角线设置且与支撑架顶面位于同一平面，所述千斤顶放置在两根斜撑的交点处。

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