CN112962850B - 轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，包括如下步骤：S1.确定双层索网结构，并根据双层索网结构的受力特点进行分析对比，确定施工方案；S2.基于所确定的双层索网结构，建立双层索网结构的整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算；S3.在施工场地搭设拼装胎架，并进行双层索网结构的组装；S4.利用工装索和提升装置将上层索系和下层索系整体提升；S5.整体安装径向索桁架的上径向索，并进行索力调整；S6.整体安装径向索桁架的下径向索，并进行索力调整；S7.安装径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形坐标进行对比分析，相应调整下径向索，使双层索网结构成形；S8.拆除相关工装与胎架，完成施工。

Description

轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法

技术领域

本发明是关于建筑施工技术领域，特别是关于一种轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法。

背景技术

轮辐式索网结构是大跨度预应力钢结构体系之一，其主要由受拉内环索、受压外环梁及连接内、外环的径向索桁架组成，构成一个整体的自平衡体系，是一种新颖的结构形式。拉索不需额外的基础锚固，传力直接、高效。此类结构屋面常覆盖膜材，具有自重轻，跨越能力强，现场施工迅速、外观简洁优美等特点。

轮辐式双层索网结构是轮辐式索网结构的一种典型结构，它一般是在圆形建筑平面内按径向布置上、下两层索的悬索结构。上层索直接承受屋面荷载，并以支反力形式将部分屋面荷载传给中心环，下层索则承受由中心环传来的集中荷载。轮辐式双层索网结构的刚度由受拉和受压单元之间的平衡预张力提供，在施加预张力之前，体系几乎没有刚度，并且初始预张力的大小对体系的外形和结构的刚度起着决定作用，因而索网结构的张拉成形的过程分析成为该体系施工的关键问题。

专利CN 106996149 A公开了一种闭合轮辐式张拉结构，用于实现对建筑空间的封闭覆盖，所述闭合轮辐式张拉结构包括外部围护骨架、轮辐式张拉主体和中央屋盖，所述外部围护骨架位于轮辐式张拉主体的下方，通过与轮辐式张拉主体连接实现对轮辐式张拉主体的支撑，所述中央屋盖位于轮辐式张拉主体的上方，通过与轮辐式张拉主体连接实现结构的封闭。

专利CN 111441477 A公开了一种碳纤维索加强的轮辐式索桁架结构，包括：径向索桁架以及设置在所述径向索桁架两端的内拉环和外压环；其中，所述径向索桁架由上径向索、下径向索和索桁架撑杆组成；所述内拉环由上环索、下环索、环索撑杆和内环交叉索组成；所述内环交叉索为碳纤维索。

此外，专利CN112127480A中的双层轮辐式索桁架结构在上径向索和下径向索之间采用刚性压杆连接的形式，安装工序较复杂。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其能够保证双层索网体系成形的精度，节约工期，减少高空作业。

为实现上述目的，本发明提供了一种轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，包括如下步骤：

S1. 确定双层索网结构，并根据双层索网结构的受力特点进行分析对比，确定施工方案；其中，双层索网结构包括径向索桁架、上环向索、下环向索、飞柱和内环交叉拉索，径向索桁架外侧锚固在外压环上，内侧连接上环向索和下环向索，每榀径向索桁架包括上径向索和下径向索，上径向索和下径向索通过上环向索夹和下环向索夹分别与上环向索和下环向索连接，上环向索索夹和下环向索索夹通过飞柱相连接，上径向索和下径向索之间设置有吊索；

S2. 基于所确定的双层索网结构，建立双层索网结构的整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算；

S3. 在施工场地搭设拼装胎架，并进行双层索网结构的组装，其中，双层索网结构的组装包括先组装下层索系，再组装上层索系；

S4. 利用工装索和提升装置将上层索系和下层索系整体提升；

S5. 整体安装径向索桁架的上径向索，并进行索力调整；

S6. 整体安装径向索桁架的下径向索，并进行索力调整；

S7. 安装径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形坐标进行对比分析，相应调整下径向索，使双层索网结构成形；

S8. 拆除相关工装与胎架，完成施工。

在本发明的一实施方式中，步骤S2中，基于所确定的双层索网结构，建立双层索网结构的整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算包括：利用有限元软件建立双层索网结构的整体结构计算模型，整体结构计算模型包括双层索网、受压环及相关结构，并进行仿真计算得到双层索网结构在各施工阶段的位形和应力并确定钢拉索的索力，对关键施工阶段进行三维模型放样，准确模拟各施工阶段中各个主要构件的位形。

在本发明的一实施方式中，关键施工阶段包括上层索网提升到安装飞柱的位置、上层索网安装到受压环上、下层索网安装到受压环上、索网整体安装完成以及施工完成阶段，并使施工完成阶段的仿真计算应保证双层索网的最终位形与拉索索力满足设计要求；三维模型的放样包括模拟拉索与相关节点的安装、索夹与胎架的脱离、上层索网与下层索网在施工过程中是否会发生干涉、上层索网的提升高度以满足飞柱的安装要求，索网在提升过程中与施工场地的建筑物是否会发出碰撞。

在本发明的一实施方式中，进行仿真计算得到双层索网结构在各施工阶段的位形和应力并确定钢拉索的索力包括：进行仿真计算得到每个施工阶段拉索的应力和位形以及相关节点的应力和变形，根据拉索的初应力和拉索无应力状态下的长度来确定拉索的下料和可调节长度。

在本发明的一实施方式中，步骤S3中，双层索网结构的组装包括先组装下层索系，再组装上层索系包括如下步骤：

S31. 在地面搭设拼装胎架，组装下环向索和下径向索，并对下环向索和下径向索索长进行精确调整，连接相关节点，其中，对下环向索和下径向索精确调整量的确定是根据步骤S2中的仿真计算结果累加实际钢索的加工误差以及外压环的加工和安装误差所最终确定的下环向索和下径向索调整长度；

S32. 在地面搭设拼装胎架，组装上环向索和上径向索，并对上环向索和上径向索索长进行精确调整，连接相关节点，其中，对上环向索和上径向索精确调整量的确定是根据步骤S2中的仿真计算结果累加实际钢索的加工误差以及外压环的加工和安装误差所最终确定的上环向索和上径向索调整长度；

其中，上环向索、下环向索和上径向索、下径向索上安装有拉索调节螺杆，步骤S31和步骤S32中对索长进行精确调整是利用刻度尺对索长进行精确控制，并用拉索调节螺杆的进出量进行校核。

在本发明的一实施方式中，径向索桁架悬挑长度为56m，数量为36榀，飞柱高度为21m，上环向索和下环向索之间间隔设置有4道内环交叉拉索，上径向索和下径向索之间设置有7根吊索，吊索通过上径向索夹和下径向索夹分别与上径向索和下径向索连接，且上径向索和下径向索通过径索锚固耳板与外压环相连接，外压环包括水平桁架、径索锚固耳板和提升张拉耳板，其中，径索锚固耳板在水平桁架设置单块双孔耳板，提升张拉耳板分别设置在径索锚固耳板的两侧。

在本发明的一实施方式中，步骤S4中，利用工装索和提升装置将上层索系和下层索系整体提升包括如下步骤：

S41. 通过工装索和提升装置将36榀径向索桁架的上径向索与外压环上的提升张拉耳板连接，利用提升装置提升上径向索；

S42. 安装飞柱，将飞柱两端分别与上环向索索夹、下环向索索夹相连，并在无应力状态下对称安装内环交叉拉索；

S43. 通过工装索和提升装置将36榀径向索桁架的下径向索与外压环上的提升张拉耳板连接，利用提升装置提升下径向索，并根据步骤S2的仿真计算结果将下径向索至相应状态下的长度；

其中，步骤S41中，对36榀径向索桁架的上径向索的提升高度是基于仿真计算结果和三维放样、并保证36个上环向索夹和相对应的下环向索夹之间的直线距离满足安装飞柱的要求，以及保证索网在提升过程中整体受力均匀确定的；步骤S42中，对36榀径向索桁架的下径向索的提升高度是基于仿真计算结果和三维放样、保证36榀径向索桁架的上径向索能够整体安装到外压环上，以及保证索网在提升过程中整体受力均匀确定的。

在本发明的一实施方式中，步骤S5中，整体安装径向索桁架的上径向索，并进行索力调整包括如下步骤：整体安装36榀径向索桁架的上径向索，通过提升设备来确定每根上径向索的安装力值，对将安装力值控制在理论力值±5%范围内的上径向索直接进行安装，对超出理论力值范围±5%范围的上径向索，通过改变拉索调节螺杆的进出量来调整拉索长度的方式进行索力微调，微调后再进行安装；步骤S6中，整体安装径向索桁架的下径向索，并进行索力调整包括如下步骤：整体安装36榀径向索桁架的下径向索，通过提升设备来确定每根下径向索的安装力值，对将安装力值控制在理论力值±5%范围内的下径向索直接进行安装，对超出理论力值范围±5%范围的下径向索，通过改变拉索调节螺杆的进出量来调整拉索长度的方式来进行索力微调，微调再后进行安装。

在本发明的一实施方式中，步骤S7中，安装径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形坐标进行对比分析，相应调整下径向索，使双层索网结构成形包括如下步骤：安装36榀径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形的坐标进行对比分析，将二者之间差别超过±10%的区域的下径向索重新进行微调，该微调的范围为保证将下径向索的安装力值控制在理论力值±10%范围内，最后将索网的实际位形控制在理论分析的位形的±10%范围内，使双层索网结构成形，安装成形后的双层索网结构中的下径向索索力的实际值与步骤S2的仿真分析结构中的拉索索力计算值的偏差在±10%以内。

本发明还提供了一种轮辐式双层索网结构，包括径向索桁架、上环向索、下环向索、飞柱和内环交叉拉索，其中，径向索桁架外侧锚固在外压环上，内侧连接上环向索和下环向索，径向索桁架悬挑长度为56m，数量为36榀，每榀径向索桁架包括上径向索和下径向索，上径向索和下径向索通过上环向索夹和下环向索夹分别与上环向索和下环向索连接，上环向索索夹和下环向索索夹通过飞柱相连接，上径向索和下径向索之间设置有吊索，并且上环向索和下环向索之间间隔设置有内环交叉拉索。

与现有技术相比，根据本发明的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法具有如下优点：本发明的施工方法采用先组装下层索系，再组装上层索系，通过上下双层整体提升，并先整体安装上径向索，再整体安装下径向索使双层索网一次成形的方式来完成施工，通过对双层索网结构的张拉成形的过程控制来解决对该体系施加预应力的关键问题，实现了与设计相符的初始态。施工完成后的双层索网结构中的下径向索索力的实际值与仿真分析索网结构中的拉索索力计算值的偏差在±10%以内。

附图说明

图1为本发明优选实施方式的轮辐式双层索网的结构示意图。

图2为本发明优选实施方式的轮辐式双层索网的局部示意图。

图3为本发明优选实施方式的径索锚固构件和提升张拉构件的结构示意图。

图4为本发明优选实施方式的上径向索夹的结构示意图。

图5为本发明优选实施方式的下径向索夹的结构示意图。

图6A为本发明优选实施方式的第一上环向索夹的结构示意图。

图6B为本发明优选实施方式的第二上环向索夹的结构示意图。

图7A为本发明优选实施方式的第一下环向索夹的结构示意图。

图7B为本发明优选实施方式的第二下环向索夹的结构示意图。

图8为本发明优选实施方式的下环向索分段对接形式示意图。

图9为本发明优选实施方式的上环向索分段对接形式示意图。

图10为本发明优选实施方式的施工方法流程图。

主要附图标记说明：

1-外压环；2-径向索桁架3-上环向索；4-内环交叉拉索；5-下环向索；6-飞柱； 7-径索锚固构件；8-上径向索；9-上径向索夹；10-吊索；11-上环向索夹；12-下环向索夹；13-下径向索；14-下径向索夹；15-提升张拉构件；16-水平桁架；17-下环向索分段对接形式；18-上环向索分段对接形式。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例1

如图1至图3所示，本发明优选实施方式提供了一种轮辐式双层索网结构，双层索网结构包括径向索桁架2、上环向索3、下环向索5、飞柱6和内环交叉拉索4，其中，径向索桁架外侧锚固在外压环1上，内侧连接上环向索3和下环向索5。每榀径向索桁架2由上径向索8和下径向索13组成，上径向索8和下径向索13之间设置有7根吊索10，吊索10通过上径向索夹9和下径向索夹14分别与上径向索8和下径向索13连接。上径向索8和下径向索13通过上环向索夹11和下环向索夹12分别与上环向索3和下环向索5连接。上环向索索夹11和下环向索索夹12通过飞柱6相连接。

上述方案中，径向索桁架2悬挑长度达到56m，数量达到36榀。飞柱6的高度达到21m。

进一步的，外压环1包括水平桁架16、径索锚固构件7和提升张拉构件15。其中，径索锚固构件7在水平桁架设置单块双孔耳板，提升张拉构件15在径索锚固构件7两侧分别设置一块双孔耳板。径向索桁架2的上径向索8和下径向索13通过径索锚固构件7与外压环1的水平桁架16相连。上环向索3和下环向索5之间间隔布置有4道内环交叉拉索4，4道内环交叉拉索4对称设置。本发明在保证结构的稳定前提下，用了尽量少的内环交叉拉索，结构稳定且更简单，传力更明确。

进一步的，如图7所示，下环向索5分两段连接而成，以形成一组下环向索分段对接形式17。如图8所示，上环向索3分两段连接而成，以形成一组上环向索分段对接形式18。

实施例2

在一优选实施方式中，如图6A-6B所示，上环向索夹11包括第一上环向索夹111和第二上环向索夹112两种形式，其中，第一上环向索夹111包括上环向索夹本体120、上环向索道121、第一飞柱连接部122和上径向索连接部123，其中，上环向索道121对称开设在上环向索夹本体120的上部和下部，上径向索连接部123设置在上环向索夹本体120的一侧，第一飞柱连接部122设置在上环向索夹本体120的底部。第二上环向索夹112包括上环向索夹本体120、上环向索连接部121、第一飞柱连接部122、上径向索连接部123和内环交叉索连接部124，其中，内环交叉索连接部124固定设置在上环向索夹本体120和第一飞柱连接部122上，如图7A-7B所示，下环向索夹12包括第一上环向索夹211和第二上环向索夹212两种形式，其中，第一下环向索夹211包括下环向索夹本体220、下环向索道221、第二飞柱连接部222和下径向索连接部223，下环向索道221对称开设在下环向索夹本体220的上部和下部，下径向索连接部223设置在下环向索夹本体220的一侧，第二飞柱连接部222设置在下环向索夹本体220的顶部。第二下环向索夹212包括下环向索夹本体220、下环向索道221、第二飞柱连接部222、下径向索连接部223和内环交叉索连接部224，内环交叉索连接部224固定设置在下环向索夹本体220和第二飞柱连接部222上。

进一步的，如图4-5所示，上径向索夹9包括上径向索道91和吊索连接部92，上径向索道91设置在上径向索夹9的一端，吊索连接部92设置在上径向索夹9的另一端。下径向索夹14包括下径向索道93和吊索连接部92。上径向索道91和下径向索道93均采用左右两半式接合结构，从而使得主体比较合理的承受吊索的拉力。

实施例3

如图10所示，本发明的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1. 确定双层索网结构，并根据所确定的双层索网结构的受力特点，通过分析、比较各种施加钢拉索预应力方法的优缺点和可行性，确定采用先组装下层索系（下径向索+下环向索），再组装上层索系（上径向索+上环向索），通过上下双层整体提升，先整体安装上径向索，再整体安装下径向索使索网一次成形的方式来完成施工的施工方案。

步骤S2. 基于所确定的双层索网结构，建立双层索网结构的整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算，该仿真分析是采用有限元分析软件完成的。

步骤S3. 在施工场地搭设拼装胎架，并进行双层索网结构的组装，其中，双层索网结构的组装包括先组装下层索系，再组装上层索系。

步骤S4. 利用工装索和提升装置将上层索系和下层索系整体提升。

步骤S5. 整体安装径向索桁架的上径向索，并进行索力微调。

步骤S6. 整体安装径向索桁架的下径向索，并进行索力微调。

步骤S7. 安装径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形坐标进行对比分析，相应调整下径向索，使双层索网结构成形；

步骤S8. 拆除相关工装与胎架，完成施工。

具体的，步骤S1中，该双层索网结构包括径向索桁架、上环向索、下环向索、飞柱和内环交叉拉索，径向索桁架外侧锚固在外压环上，内侧连接上环向索和下环向索，径向索桁架悬挑长度为56m，数量为36榀，每榀径向索桁架包括上径向索和下径向索，上径向索和下径向索通过上环向索夹和下环向索夹分别与上环向索和下环向索连接，上环向索索夹和下环向索索夹通过飞柱相连接，飞柱高度为21m，上径向索和下径向索之间设置有吊索。上环向索和下环向索之间间隔设置有4道内环交叉拉索，上径向索和下径向索之间设置有7根吊索，吊索通过上径向索夹和下径向索夹分别与上径向索和下径向索连接，且上径向索和下径向索通过径索锚固耳板与外压环相连接，外压环包括水平桁架、径索锚固耳板和提升张拉耳板。

进一步的，下环向索分两段连接而成，以形成一组下环向索分段对接形式，上环向索分两段连接而成，以形成一组上环向索分段对接形式。

具体的，步骤S2中，基于所确定的双层索网结构，建立双层索网结构的整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算包括：利用有限元软件建立双层索网结构的整体结构计算模型，整体结构计算模型包括双层索网、受压环及相关结构，并进行仿真计算得到双层索网结构在各施工阶段的位形和应力并确定钢拉索的索力，对关键施工阶段进行三维模型放样，准确模拟各施工阶段中各个主要构件的位形。需要说明的是，三维模型是采用中望CAD画图软件完成的，当然也可以采用其他符合要求的画图软件完成，此处不再赘述。

进一步的，关键施工阶段包括上层索网提升到安装飞柱的位置、上层索网安装到受压环上、下层索网安装到受压环上、索网整体安装完成以及施工完成阶段，并使施工完成阶段的仿真计算应保证双层索网的最终位形与拉索索力满足设计要求。进行仿真计算得到双层索网结构在各施工阶段的位形和应力并确定钢拉索的索力包括：进行仿真计算得到每个施工阶段拉索的应力和位形以及相关节点的应力和变形，根据拉索的初应力和拉索无应力状态下的长度来确定拉索的下料和可调节长度。三维模型的放样包括模拟拉索与相关节点的安装、索夹与胎架的脱离、上层索网与下层索网在施工过程中是否会发生干涉、上层索网的提升高度以满足飞柱的安装要求，索网在提升过程中与施工场地的建筑物是否会发出碰撞。

具体的，步骤S3中，双层索网结构的组装包括先组装下层索系，再组装上层索系包括如下步骤：步骤S31. 在地面搭设拼装胎架，组装下环向索和下径向索，并对下环向索和下径向索索长进行精确调整，连接相关节点，其中，对下环向索和下径向索精确调整量的确定是根据步骤S2中的仿真计算结果累加实际钢索的加工误差以及外压环的加工和安装误差所最终确定的下环向索和下径向索调整长度。步骤S32. 在地面搭设拼装胎架，组装上环向索和上径向索，并对上环向索和上径向索索长进行精确调整，连接相关节点，其中，对上环向索和上径向索精确调整量的确定是根据步骤S2中的仿真计算结果累加实际钢索的加工误差以及外压环的加工和安装误差所最终确定的上环向索和上径向索调整长度。其中，上环向索、下环向索和上径向索、下径向索上安装有拉索调节螺杆，步骤S31和步骤S32中对索长进行精确调整是利用刻度尺对索长进行精确控制，并用拉索调节螺杆的进出量进行校核。其中，刻度尺为钢板尺，对拉索的索长的调整控制在毫米级。对拉索调节螺杆的进出量多少是通过调节螺杆旋出（或旋入）到拉索锚具里面的螺纹数量所换算的长度。最终保证刻度尺的读数与螺纹数量换算的长度与拉索需要的精确调整长度三者之间的误差不超过1%。

具体的，步骤S4中，利用工装索和提升装置将上层索系和下层索系整体提升包括如下步骤：步骤S41. 通过工装索和提升装置将36榀径向索桁架的上径向索与外压环上的提升张拉耳板连接，利用提升装置提升上径向索。步骤S42. 安装飞柱，将飞柱两端分别与上环向索索夹、下环向索索夹相连，并在无应力状态下对称安装内环交叉拉索。步骤S43.通过工装索和提升装置将36榀径向索桁架的下径向索与外压环上的提升张拉耳板连接，利用提升装置提升下径向索，并根据步骤S2的仿真计算结果将下径向索至相应状态下的长度。

进一步的，步骤S41中，对36榀径向索桁架的上径向索的提升高度是基于仿真计算结果和三维放样、并保证36个上环向索夹和相对应的下环向索夹之间的直线距离满足安装飞柱的要求，以及保证索网在提升过程中整体受力均匀确定的。步骤S42中，对36榀径向索桁架的下径向索的提升高度是基于仿真计算结果和三维放样、保证36榀径向索桁架的上径向索能够整体安装到外压环上，以及保证索网在提升过程中整体受力均匀确定的。

在本发明的一实施方式中，步骤S5中，整体安装径向索桁架的上径向索，并进行索力调整包括如下步骤：整体安装36榀径向索桁架的上径向索，通过提升设备来确定每根上径向索的安装力值，对将安装力值控制在理论力值±5%范围内的上径向索直接进行安装，对超出理论力值范围±5%范围的上径向索，通过改变拉索调节螺杆的进出量来调整拉索长度的方式进行索力微调，微调后再进行安装；步骤S6中，整体安装径向索桁架的下径向索，并进行索力调整包括如下步骤：整体安装36榀径向索桁架的下径向索，通过提升设备来确定每根下径向索的安装力值，对将安装力值控制在理论力值±5%范围内的下径向索直接进行安装，对超出理论力值范围±5%范围的下径向索，通过改变拉索调节螺杆的进出量来调整拉索长度的方式来进行索力微调，微调再后进行安装。

具体的，步骤S7中，安装径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形坐标进行对比分析，相应调整下径向索，使双层索网结构成形包括如下步骤：安装36榀径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形的坐标进行对比分析，将二者之间差别超过±10%的区域的下径向索重新进行微调，该微调的范围为保证将下径向索的安装力值控制在理论力值±10%范围内，最后将索网的实际位形控制在理论分析的位形的±10%范围内，使双层索网结构成形。

安装成形后的双层索网结构中的下径向索索力的实际值与步骤S2的仿真计算结果中的拉索索力计算值的偏差在±10%以内。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1. 确定双层索网结构，并根据所述双层索网结构的受力特点进行分析对比，确定施工方案；其中，所述双层索网结构包括径向索桁架、上环向索、下环向索、飞柱和内环交叉拉索，径向索桁架外侧锚固在外压环上，内侧连接上环向索和下环向索，每榀径向索桁架包括上径向索和下径向索，所述上径向索和下径向索通过上环向索夹和下环向索夹分别与上环向索和下环向索连接，所述上环向索索夹和下环向索索夹通过飞柱相连接，所述上径向索和下径向索之间设置有吊索，其中，所述上环向索、下环向索和所述上径向索、下径向索上安装有拉索调节螺杆；

S2. 基于所确定的双层索网结构，建立所述双层索网结构的整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算；

S3. 在施工场地搭设拼装胎架，并进行所述双层索网结构的组装，其中，所述双层索网结构的组装包括先组装下层索系，再组装上层索系；

S4. 利用工装索和提升装置将所述上层索系和下层索系整体提升；

S5. 整体安装所述径向索桁架的上径向索，并进行索力调整；

S6. 整体安装所述径向索桁架的下径向索，并进行索力调整；

S7. 安装所述径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形坐标进行对比分析，相应调整下径向索，使双层索网结构成形；

S8. 拆除相关工装与胎架，完成施工。

2.如权利要求1所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，步骤S2中，基于所确定的双层索网结构，建立所述双层索网结构的整体结构计算模型，并进行各施工阶段的仿真计算包括：利用有限元软件建立所述双层索网结构的整体结构计算模型，所述整体结构计算模型包括双层索网、受压环及相关结构，并进行仿真计算得到所述双层索网结构在各施工阶段的位形和应力并确定钢拉索的索力，对关键施工阶段进行三维模型放样，准确模拟各施工阶段中各个主要构件的位形。

3.如权利要求2所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，所述关键施工阶段包括上层索网提升到安装飞柱的位置、上层索网安装到受压环上、下层索网安装到受压环上、索网整体安装完成以及施工完成阶段，并使所述施工完成阶段的仿真计算应保证双层索网的最终位形与拉索索力满足设计要求；所述三维模型的放样包括模拟拉索与相关节点的安装、索夹与胎架的脱离、上层索网与下层索网在施工过程中是否会发生干涉、上层索网的提升高度以满足飞柱的安装要求，索网在提升过程中与施工场地的建筑物是否会发出碰撞。

4.如权利要求3所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，进行仿真计算得到所述双层索网结构在各施工阶段的位形和应力并确定钢拉索的索力包括：进行仿真计算得到每个施工阶段拉索的应力和位形以及相关节点的应力和变形，根据拉索的初应力和拉索无应力状态下的长度来确定拉索的下料和可调节长度。

5.如权利要求1所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，步骤S3中，所述双层索网结构的组装包括先组装下层索系，再组装上层索系包括如下步骤：

S31. 在地面搭设拼装胎架，组装下环向索和下径向索，并对下环向索和下径向索索长进行精确调整，连接相关节点，其中，对所述下环向索和下径向索精确调整量的确定是根据步骤S2中的仿真计算结果累加实际钢索的加工误差以及外压环的加工和安装误差所最终确定的下环向索和下径向索调整长度；

S32. 在地面搭设拼装胎架，组装上环向索和上径向索，并对上环向索和上径向索索长进行精确调整，连接相关节点，其中，对所述上环向索和上径向索精确调整量的确定是根据步骤S2中的仿真计算结果累加实际钢索的加工误差以及外压环的加工和安装误差所最终确定的上环向索和上径向索调整长度；

其中，步骤S31和步骤S32中对索长进行精确调整是利用刻度尺对索长进行精确控制，并用拉索调节螺杆的进出量进行校核。

6.如权利要求5所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，所述径向索桁架悬挑长度为56m，数量为36榀，飞柱高度为21m，所述上环向索和所述下环向索之间间隔设置有4道内环交叉拉索，所述上径向索和所述下径向索之间设置有7根吊索，所述吊索通过上径向索夹和下径向索夹分别与所述上径向索和下径向索连接，且所述上径向索和所述下径向索通过径索锚固耳板与外压环相连接，所述外压环包括水平桁架、径索锚固耳板和提升张拉耳板，其中，所述径索锚固耳板在水平桁架设置单块双孔耳板，所述提升张拉耳板分别设置在所述径索锚固耳板的两侧。

7.如权利要求6所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，步骤S4中，利用工装索和提升装置将所述上层索系和下层索系整体提升包括如下步骤：

S41. 通过工装索和提升装置将36榀径向索桁架的上径向索与外压环上的提升张拉耳板连接，利用提升装置提升所述上径向索；

S42. 安装飞柱，将飞柱两端分别与上环向索索夹、下环向索索夹相连，并在无应力状态下对称安装内环交叉拉索；

S43. 通过工装索和提升装置将36榀径向索桁架的下径向索与外压环上的提升张拉耳板连接，利用提升装置提升所述下径向索，并根据步骤S2的仿真计算结果将所述下径向索至相应状态下的长度；

其中，步骤S41中，对36榀径向索桁架的上径向索的提升高度是基于仿真计算结果和三维放样、并保证36个上环向索夹和相对应的下环向索夹之间的直线距离满足安装飞柱的要求，以及保证索网在提升过程中整体受力均匀确定的；步骤S42中，对36榀径向索桁架的下径向索的提升高度是基于仿真计算结果和三维放样、保证36榀径向索桁架的上径向索能够整体安装到外压环上，以及保证索网在提升过程中整体受力均匀确定的。

8.如权利要求6所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，步骤S5中，整体安装所述径向索桁架的上径向索，并进行索力调整包括如下步骤：整体安装36榀径向索桁架的上径向索，通过提升设备来确定每根上径向索的安装力值，对将安装力值控制在理论力值±5%范围内的上径向索直接进行安装，对超出理论力值范围±5%范围的上径向索，通过改变拉索调节螺杆的进出量来调整拉索长度的方式进行索力微调，微调后再进行安装；步骤S6中，整体安装所述径向索桁架的下径向索，并进行索力调整包括如下步骤：整体安装36榀径向索桁架的下径向索，通过提升设备来确定每根下径向索的安装力值，对将安装力值控制在理论力值±5%范围内的下径向索直接进行安装，对超出理论力值范围±5%范围的下径向索，通过改变拉索调节螺杆的进出量来调整拉索长度的方式来进行索力微调，微调再后进行安装。

9.如权利要求6所述的轮辐式双层索网结构上下双层整体提升的施工方法，其特征在于，步骤S7中，安装所述径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形坐标进行对比分析，相应调整下径向索，使双层索网结构成形包括如下步骤：安装36榀径向索桁架的吊索，通过索网的关键部位的坐标与理论索网成形的坐标进行对比分析，将二者之间差别超过±10%的区域的下径向索重新进行微调，该微调的范围为保证将所述下径向索的安装力值控制在理论力值±10%范围内，最后将索网的实际位形控制在理论分析的位形的±10%范围内，使双层索网结构成形，安装成形后的双层索网结构中的下径向索索力的实际值与步骤S2的仿真分析结构中的拉索索力计算值的偏差在±10%以内。

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