CN113006497A - 一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，包括以下步骤：S1、管材切割：对桁架管材进行切割下料；S2、桁架预拼装；将切割下料的管材拼接成桁架主体；S3、桁架运输：将S2中拼装后的桁架主体切割成至少两段，然后将切割后的桁架主体分段运输到施工现场；S4、桁架现场吊装：将分段的桁架主体分段吊起，然后在空中对分断后的桁架进行拼接，拼接完成后将拼接后的桁架主体安装到桁架基座上，进而完成桁架施工，本发明使得穹顶屋面施工操作方便、工艺简单，质量可靠，施工速度快，解决了在钢结构施工过程中的穹顶曲面大跨度钢桁架的技术难题，同时也适用于其区域的钢结构施工。

Description

一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法

技术领域

本发明涉及钢结构施工技术领域，具体是一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法。

背景技术

在目前建筑行业多样化，精品化，钢结构对于标志性建筑具有更好的可行性，钢结构施工可塑性大于混凝土结构，对于标志性建筑的造型可更好的进行塑形。且施工时间短，施工速度快。

在带有造型的站房屋面中，钢桁架结构可实现大跨度多造型的空间，而大跨度及多造型的钢桁架在施工中难度大，尤其对于大跨度多曲面造型结构施工难度增加。施工过程中对桁架加工、测量定位、焊接质量、现场材料堆放及现场吊装提出高要求，对于曲面造型桁架的精度高于普通正常桁架的要求，曲面桁架的截面变化、钢管的单管弯曲和多管弯曲，弯曲弧度较大制作难度大，加工精密度控制难度大，同曲面钢管的弯曲数据、现场拼装精度要求高及超长桁架安装均提出更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、管材切割：对桁架管材进行切割下料；

S2、桁架预拼装；将切割下料的管材拼接成桁架主体；

S3、桁架运输：将S2中拼装后的桁架主体切割成至少两段，然后将切割后的桁架主体分段运输到施工现场；

S4、桁架现场吊装：将分段的桁架主体分段吊起，然后在空中对分断后的桁架进行拼接，拼接完成后将拼接后的桁架主体安装到桁架基座上，进而完成桁架施工。

作为本发明进一步的方案：所述S1包括以下步骤：

S1.1、对需要施工的钢桁架进行建模，并对建模后的钢桁架中的管材进行编号；

S1.2、对编号后的管材进行切割下料；

S1.3、对需要的管材进行弯管。

作为本发明进一步的方案：所述管材切割通过数控相贯切割方法进行切割。

作为本发明进一步的方案：所述弯管前对待弯曲部位，在圆周方向上均布取四点，沿管材轴线方向每间隔300MM逐点测厚，并挑选较厚的一侧作为弯曲拉伸面，对弯曲后的管材进行检测，检测参数包括实际弯管角度、弯曲半径、减薄率、波浪度、椭圆度、表面有无裂痕。

作为本发明进一步的方案：所述弯管完成后对管材进行对接与焊接，将相同管壁且相邻的管材进行焊接，焊接完成后对所有管材进行除锈、涂装，除锈采用抛丸除锈，除锈等级为Sa2.5级，涂装包括无机富锌底漆两遍、环氧云铁中间漆两遍。

作为本发明进一步的方案：所述S2中预拼装时采用拼装胎架对桁架拼装提供支撑与定位，所述胎架、桁架定位点采用空间三维测量定位方法进行测量定位。

作为本发明进一步的方案：所述S4包括以下步骤：

S4.1、吊装前对现场桁架的支撑点进行基准测量，利用三维空间定位技术进行空间模拟定位，以此为依据进行钢结构轴线的放线工作，并对土建结构的轴线与标高进行复核；

S4.2、将分段的桁架主体分段吊起，并在空中进行对接拼装，桁架主体拼装阶段对每个拼接点进行内衬钢管连接相邻桁架，在每一个桁架拼接点增加钢板不得少于4点进行临时固定

S4.3、拼接完成后将对桁架主体进行现场涂装，在进行防腐涂料、防火涂料前，将桁架主体内构件表面的毛刺、铁锈、氧化皮、油污及附着物彻底清除干净，现场补漆除锈采用电动、风动除锈工具彻底除锈，采用空气喷涂加滚涂的方式进行涂装

S4.4、涂装完成后，将桁架主体吊装到土建结构的基础上，进而完成整体吊装。

作为本发明进一步的方案：所述吊装时采用可调节长度的吊装索。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使得穹顶屋面施工操作方便、工艺简单，质量可靠，施工速度快，解决了在钢结构施工过程中的穹顶曲面大跨度钢桁架的技术难题，同时也适用于其区域的钢结构施工；本发明特别适合在大跨度的钢结构曲面桁架的施工过程中的桁架深化、桁架加工、桁架吊装及施工完后之后的桁架施工质量保证。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、管材切割：对桁架管材进行切割下料；

S1包括以下步骤：

S1.1、对需要施工的钢桁架进行建模，并对建模后的钢桁架中的管材进行编号，本实施例中桁架属于空间多曲面结构，利用Takia软件进行建模，在建模过程中对桁架管材进行编号，对钢结构图纸进行深化方便施工，运用BIM软件进行预拼装绘制施工动画，以保证在现场施工过程中的顺利；

S1.2、对编号后的管材进行切割下料，管材切割通过数控相贯切割方法进行切割，工厂加工阶段桁架管材采用专业的数控相贯切割技术提高工作效率，对管件的进行精确、平滑进行切割保证管件每个坡口一次性完成；

S1.3、对需要的管材进行弯管，采用高频弯管技术对管材进行精确的弯弧保证曲线完美。在弯管前对所有重要用途管材的待弯曲部位，在圆周方向均布取四点，沿管子轴线方向每间隔300MM逐点测厚，并挑选较厚的一侧作为弯曲拉伸面生产过程中应做好弯管工艺参数记录，弯管后应对弯管进行工序自检，检测实际弯管角度、弯曲半径、减薄率、波浪度、椭圆度、表面有无裂纹等指标，并做好记录；

弯管完成后对管材进行对接与焊接，将相同管壁且相邻的管材进行焊接，焊接完成后对所有管材进行除锈、涂装，除锈采用抛丸除锈，除锈等级为Sa2.5级，涂装包括无机富锌底漆两遍、环氧云铁中间漆两遍

S2、桁架预拼装；将切割下料的管材拼接成桁架主体；

采用空间三维测量定位技术在加工厂内进行桁架空间点位。考虑到桁架整体造型及尺寸，工厂采用桁架拼装胚架制作，现场拼装胎架必须严格按工艺要求进行设置，胎架必须有一定的强度，且胎架不得有明显的恍动状，胎架应用斜撑，同时必须确保胎架模板上口标高尺寸的正确，在管材上胎架拼装前，胎架应由专职检查员进行验收，以确保拼装胎架的制作精度，从而来保证桁架的拼装质量。焊接完成后再根据深化分段进行拆段处理，工厂在制作过程中，根据桁架节点坐标点进行桁架支撑架设计，其中有部分弦杆需要弯弧的提前弯弧处理后再进行拼装。制定严格的焊接工艺，在施工过程中严格按照施工工艺进行焊接，保证出厂桁架的质量。桁架拼接过程中进行焊缝自测保证每条焊缝符合设计及规范要求

S3、桁架运输：将S2中拼装后的桁架主体切割成至少两段，然后将切割后的桁架主体分段运输到施工现场，在本实施例中，桁架主体分为三段进行分别运输，

S4、桁架现场吊装：将分段的桁架主体分段吊起，然后在空中对分断后的桁架进行拼接，拼接完成后将拼接后的桁架主体安装到桁架基座上，进而完成桁架施工，S4包括以下步骤：

S4.1、吊装前对现场桁架的支撑点进行基准测量，利用三维空间定位技术进行空间模拟定位，以此为依据进行钢结构轴线的放线工作，并对土建结构的轴线与标高进行复核；

S4.2、将分段的桁架主体分段吊起，并在空中进行对接拼装，桁架主体拼装阶段对每个拼接点进行内衬钢管连接相邻桁架，在每一个桁架拼接点增加钢板不得少于4点进行临时固定；

S4.3、拼接完成后将对桁架主体进行现场涂装，在进行防腐涂料、防火涂料前，将桁架主体内构件表面的毛刺、铁锈、氧化皮、油污及附着物彻底清除干净，现场补漆除锈采用电动、风动除锈工具彻底除锈，采用空气喷涂加滚涂的方式进行涂装

S4.4、涂装完成后，将桁架主体吊装到土建结构的基础上，进而完成整体吊装，

在本实施例中，由于现场施工为交叉施工对吊装带来影响，单榀桁架构件重8吨，安装高度高，高空焊接量要求高，钢结构主要构件长达33m、安装高度高(最大安装高度18.4米)，主桁架选用50t吊车进行吊装，次桁架采用25t吊车进行吊装，采用6×37直径28纤维芯钢丝绳进行吊装，吊装前由专业队钢丝绳进行检查保证安全，由于主桁架为三角桁架，杆件分布均匀，根据结构及起重量等特点分析，吊装时拟采用四点吊装，两点采用同样长度钢丝绳绑扎，长度固定，另外两点设置两个10t葫芦调节桁架角度。采用对称固定吊装，并且在钢丝绳上设置葫芦调节吊装过程中的桁架角度。当第一品桁架吊装完成后进行与支撑点进行固定，不得拆除桁架缆风绳，待相邻的第二榀桁架固定后，将两榀桁架间的次桁架吊装、焊接完成两榀桁架形成稳定结构体系后方可将揽风绳拆除。

此外，针对工程结构特点，应制订详细的焊接工艺及焊接顺序，以控制焊接变形，首先进行节点的焊接试验，并进行试件超声波检测、解剖，根据检测解剖结果来制订相应的焊接工艺规程。

严格按制订的焊接工艺顺序焊接，焊接采用CO2气保焊进行焊接，以减少焊接变形，桁架焊接时，均按照先焊中间节点，再向桁架两端节点扩散的焊接顺序，以避免由于焊接收缩向一端累积而引起的桁架各节点间的尺寸误差。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、管材切割：对桁架管材进行切割下料；

S2、桁架预拼装；将切割下料的管材拼接成桁架主体；

S3、桁架运输：将S2中拼装后的桁架主体切割成至少两段，然后将切割后的桁架主体分段运输到施工现场；

S4、桁架现场吊装：将分段的桁架主体分段吊起，然后在空中对分断后的桁架进行拼接，拼接完成后将拼接后的桁架主体安装到桁架基座上，进而完成桁架施工。

2.根据权利要求1所述的一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：

S1.1、对需要施工的钢桁架进行建模，并对建模后的钢桁架中的管材进行编号；

S1.2、对编号后的管材进行切割下料；

S1.3、对需要的管材进行弯管。

3.根据权利要求2所述的一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，所述管材切割通过数控相贯切割方法进行切割。

4.根据权利要求2所述的一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，所述弯管前对待弯曲部位，在圆周方向上均布取四点，沿管材轴线方向每间隔300MM逐点测厚，并挑选较厚的一侧作为弯曲拉伸面，对弯曲后的管材进行检测，检测参数包括实际弯管角度、弯曲半径、减薄率、波浪度、椭圆度、表面有无裂痕。

5.根据权利要求2所述的一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，所述弯管完成后对管材进行对接与焊接，将相同管壁且相邻的管材进行焊接，焊接完成后对所有管材进行除锈、涂装，除锈采用抛丸除锈，除锈等级为Sa2.5级，涂装包括无机富锌底漆两遍、环氧云铁中间漆两遍。

6.根据权利要求1所述的一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，所述S2中预拼装时采用拼装胎架对桁架拼装提供支撑与定位，所述胎架、桁架定位点采用空间三维测量定位方法进行测量定位。

7.根据权利要求1所述的一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：

S4.1、吊装前对现场桁架的支撑点进行基准测量，利用三维空间定位技术进行空间模拟定位，以此为依据进行钢结构轴线的放线工作，并对土建结构的轴线与标高进行复核；

S4.2、将分段的桁架主体分段吊起，并在空中进行对接拼装，桁架主体拼装阶段对每个拼接点进行内衬钢管连接相邻桁架，在每一个桁架拼接点增加钢板不得少于4点进行临时固定；

S4.3、拼接完成后将对桁架主体进行现场涂装，在进行防腐涂料、防火涂料前，将桁架主体内构件表面的毛刺、铁锈、氧化皮、油污及附着物彻底清除干净，现场补漆除锈采用电动、风动除锈工具彻底除锈，采用空气喷涂加滚涂的方式进行涂装。

S4.4、涂装完成后，将桁架主体吊装到土建结构的基础上，进而完成整体吊装。

8.根据权利要求7所述的一种用于大跨度钢桁架多曲面穹顶结构的施工方法，其特征在于，所述吊装时采用可调节长度的吊装索。