CN113047548A - 一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法 - Google Patents

一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，该方法包括以下步骤：一、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的建立；二、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的整体分析；三、钢楼梯安装位置起拱区域的获取；四、钢楼梯吊点柱位置的获取；五、主吊点结构的安装；六、钢楼梯的起吊；七、钢楼梯的安装。本发明方法步骤简单，设计合理，通过非规则板柱剪力墙的有限元模型分析，为非规则板柱剪力墙不规则洞口处钢楼梯的吊装施工提供依据，提高钢楼梯与楼板连接位置的稳定性，且减少吊装过程中对非规则板柱剪力墙的影响。

Description

一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法
技术领域
本发明属于非规则板柱剪力墙中钢楼梯施工技术领域，尤其是涉及一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法。
背景技术
随着社会经济的发展和人们审美需求的提高，建筑布局和结构类型日益复杂多变，结构型式由平面规则、空间平直向空间不规则、造型美观、高净空发展。
钢筋混凝土非规则板柱剪力墙中各层楼板内存在不规则洞口布局，且钢楼梯架设在板柱剪力墙结构的不规则洞口中空内，不规则洞口在各楼层平面布置的形状大小不一，这样钢楼梯横跨中空，每层钢楼梯长度方向不同，垂直交错，这样就需要对钢楼梯与楼板连接位置进行起拱，提高承载力；另外钢楼梯吊装的多个吊点也应该设置在板柱剪力墙结构各层不规则平面内，同时要求吊点对结构产生的影响最小，所以非规则板柱剪力墙结构不能简单的采用规范的要求和常规经验来施工。因此，现如今需要一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，通过非规则板柱剪力墙的有限元模型分析，为非规则板柱剪力墙不规则洞口处钢楼梯的吊装施工提供依据，提高钢楼梯与楼板连接位置的稳定性，且减少吊装过程中对非规则板柱剪力墙的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其方法步骤简单，设计合理，通过非规则板柱剪力墙的有限元模型分析，为非规则板柱剪力墙不规则洞口处钢楼梯的吊装施工提供依据，提高钢楼梯与楼板连接位置的稳定性，且减少吊装过程中对非规则板柱剪力墙的影响。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的建立：
步骤101、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件建立第i层非规则板柱剪力墙结构模型；其中，第i层非规则板柱剪力墙结构模型中第i层楼板上开设第i个多边形洞口；
步骤102、I次重复步骤101，建立非规则板柱剪力墙结构模型；其中，i为正整数，且1≤i≤I，I为大于5的正整数；
步骤二、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的整体分析：
采用计算机利用有限元分析软件，对步骤一中建立的非规则板柱剪力墙结构模型进行整体分析，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型；
步骤三、钢楼梯安装位置起拱区域的获取：
步骤301、将安装钢楼梯的楼板记作楼梯楼板；
步骤302、计算机利用有限元分析软件“楼板详细分析”中“运行分析和设计”的“工况”，设置网格尺寸；
步骤303、采用计算机利用有限元分析软件“楼板详细分析”中“挠度”工具，得到第i′层楼梯楼板的挠度图；其中，第i′层楼梯楼板上第j个网格对应的挠度值记作
Figure BDA0002970152680000021
i′和j均为正整数，i′为正整数且取值范围为3～I-3；
步骤304、采用计算机将第i′层楼梯楼板的挠度图上与第i′个多边形洞口所处轮廓之间小于250mm的红色区域作为第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，并获取第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域挠度的最大绝对值记作
Figure BDA0002970152680000022
步骤四、钢楼梯吊点柱位置的获取：
当在第i′层楼梯楼板和第i′+1层楼梯楼板之间吊装钢楼梯时，获取钢楼梯吊点柱位置，具体过程如下：
步骤401、根据步骤二中构件分析结果，得到第i′+2层楼梯楼板中各个柱的下端轴力；其中，柱包括圆柱和方柱，方柱贯穿剪力墙，圆柱贯穿楼板；
步骤402、过第i′+2个电梯井洞口的圆心且沿剪力墙的Y轴方向的直线将第i′+2层楼梯楼板中各个圆柱划分为第i′+2层第一组圆柱和第i′+2层第二组圆柱；其中，第i′+2层第一组圆柱和第i′+2层第二组圆柱均包括多个圆柱；
步骤403、根据第i′+2层楼梯楼板中各个柱的下端轴力，将第i′+2层第一组圆柱按照下端轴力绝对值从大到小的顺序排序，得到最小轴力绝对值和次小轴力绝对值所对应的圆柱记作第i′+2层第一吊点柱和第i′+2层第二吊点柱；
根据第i′+2层楼梯楼板中各个圆柱的下端轴力，将第i′+2层第二组圆柱按照下端轴力绝对值从大到小的顺序排序，得到次小轴力绝对值和最小轴力绝对值所对应的圆柱记作第i′+2层第三吊点柱和第i′+2层第四吊点柱；
步骤五、主吊点结构的安装：
步骤501、在第I层楼板上第I个多边形洞口中的第一预埋件与第二预埋件之间安装两个工字钢，并在两个工字钢之间安装悬挂杆；
步骤502、在悬挂杆上钩挂电动葫芦；
步骤六、钢楼梯的起吊：
当在第i′层楼梯楼板和第i′+1层楼梯楼板之间吊装钢楼梯时，具体过程如下：
步骤601、过钢楼梯的重心且沿钢楼梯踏面的长度方向延伸至钢楼梯的两个侧壁上对称设置主吊装孔；
步骤602、将钢楼梯的重心到钢楼梯的下端面的水平间距记作Lx，将钢楼梯的重心到钢楼梯的上端面的水平间距记作Ls，钢楼梯的下端两侧对称设置有第一下吊装孔和第二下吊装孔，钢楼梯的上端两侧对称设置有第一上吊装孔和第二上吊装孔；其中，第一下吊装孔和第二下吊装孔的中心到钢楼梯的下端面的水平间距均为
Figure BDA0002970152680000041
第一上吊装孔和第二上吊装孔的中心到钢楼梯的上端面的水平间距均为
Figure BDA0002970152680000042
步骤603、在第i′+2层第一吊点柱与第一下吊装孔、第i′+2层第二吊点柱与第二下吊装孔、第i′+2层第三吊点柱与第一上吊装孔以及第i′+2层第四吊点柱与第二上吊装孔之间均设置牵引部件；
步骤604、两个所述主吊装孔中穿设有主吊钢丝，并将电动葫芦与主吊钢丝连接；
步骤605、操作电动葫芦动作，电动葫芦动作通过主吊钢丝对钢楼梯进行起吊，同时，操作人员分别手动操作牵引部件分别对钢楼梯进行牵引，以使钢楼梯起吊时钢楼梯的踏面呈水平状态起吊；
步骤606、当钢楼梯的下端起吊至第i′层楼梯楼板上的第i′个下预埋件，同时，钢楼梯的上端起吊至第i′+1层楼梯楼板上的第i′个上预埋件；
步骤七、钢楼梯的安装：
步骤701、将钢楼梯的下端连接部和第i′个下预埋件焊接；
步骤702、在第i′个上预埋件上焊接两个第i′个连接板，并将钢楼梯的上端连接部和第i′个连接板通过高强螺栓固连；其中，钢楼梯安装于第i′层楼梯楼板和第i′+1层楼梯楼板之间，所述钢楼梯的上端连接部位于两个第i′个连接板之间。
上述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤303第i′层楼梯楼板的挠度图中
Figure BDA0002970152680000043
小于-7mm的网格区域为红色，
Figure BDA0002970152680000044
处于[-7mm～-2mm]的网格区域为绿色，
Figure BDA0002970152680000045
处于(-2mm～0mm]的网格区域为浅蓝色，
Figure BDA0002970152680000046
大于0mm的网格区域为蓝色。
上述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤101中根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件建立第i层非规则板柱剪力墙结构模型，具体过程如下：
步骤1011、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“结构”菜单中“轴网”工具，建立轴网，且轴网包括X方向和Y方向，并形成多边形洞口、电梯井洞口和托板形状；
步骤1012、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“结构”菜单中“标准层和楼层”，输入第i层的楼层高度；
步骤1013、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件构件中“柱”和“墙”工具，输入柱的直径以及剪力墙的墙厚，利用有限元分析软件“构件”中“特性”工具，输入柱和墙的材料均钢筋混凝土，得到柱和剪力墙；
步骤1014、根据结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“构件”菜单中“梁”和“楼板”工具，输入梁高度、楼板厚度、托板厚度；利用有限元分析软件“构件”中“特性”工具，输入梁、楼板和托板的材料均钢筋混凝土，形成第i层外边梁、第i层楼板和托板；
步骤1015、根据结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“构件”菜单中“洞口”工具，在第i层的楼板上形成第i个多边形洞口和第i个电梯井洞口完成第i层非规则板柱剪力墙结构模型的建立；其中，第i个电梯井洞口为圆形洞口。
上述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤二中采用计算机利用有限元分析软件，对步骤一中建立的非规则板柱剪力墙结构模型进行整体分析，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型，具体过程如下：
步骤201、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“荷载”菜单中“构件荷载”工具，输入风荷载、地震作用和活荷载控制的荷载控制信息；采用计算机利用有限元分析软件“荷载”菜单中“构件荷载”，输入楼面恒荷载、楼面活荷载、梁恒荷载、梁活荷载；其中，楼面恒荷载包括钢楼梯恒荷载，楼面活荷载包括钢楼梯活荷载；
步骤202、采用计算机利用有限元分析软件“分析设计”菜单中“控制信息”工具，输入结构分析的控制信息、调整信息、设计信息和钢筋信息的设计参数；其中，当个别构件信息与主体结构信息不同时，通过“调整系数”工具对个别构件的设计参数进行调整；
步骤203、采用计算机利用有限元分析软件“分析设计”菜单中“分析”工具，计算运行，得到整体结构分析结果和构件分析结果，将整体结构分析结果、构件分析结果和设计指标进行比较，当整体结构分析结果不满足设计规范时，对步骤202中控制信息参数进行调整；当构件分析结果不满足设计规范时，对构件截面、构件材料和分析设计中的控制信息参数进行调整，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型。
上述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤304中获取第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，之后还进行如下步骤：
步骤305、计算机根据
Figure BDA0002970152680000061
得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱高度H；其中，Yx表示起拱修正量，且Yx的取值范围2mm～3mm，[·]表示取整运算；
步骤306、计算机根据第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域所处轮廓线上的两点之间的最大距离记作Lmax；
步骤307、计算机根据
Figure BDA0002970152680000062
得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱坡度为θ。
上述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤603中在第i′+2层第一吊点柱与第一下吊装孔、第i′+2层第二吊点柱与第二下吊装孔、第i′+2层第三吊点柱与第一上吊装孔以及第i′+2层第四吊点柱与第二上吊装孔之间均设置牵引部件，具体过程如下：
步骤6031、在第i′+2层第一吊点柱、第i′+2层第二吊点柱、第i′+2层第三吊点柱和第i′+2层第四吊点柱上分别安装第一挂件、第二挂件、第三挂件和第四挂件；
步骤6032、在第一挂件、第二挂件、第三挂件和第四挂件上分别钩挂第一手动葫芦、第二手动葫芦、第三手动葫芦和第四手动葫芦；
步骤6033、所述第一下吊装孔中穿设有第一牵引钢丝绳，所述第二下吊装孔中穿设有第二牵引钢丝绳，所述第一上吊装孔中穿设有第三牵引钢丝绳，所述第二上吊装孔中穿设有第四牵引钢丝绳；
步骤6034、将第一手动葫芦和第一牵引钢丝绳连接，第二手动葫芦和第二牵引钢丝绳连接，第三手动葫芦和第三牵引钢丝绳连接，第四手动葫芦和第四牵引钢丝绳连接。
上述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：所述第i′+2层楼梯楼板上设置有滑轮支撑机构，所述滑轮支撑机构包括设置在第i′+2层楼梯楼板上的中间预埋件、设置在中间预埋件上的底板、设置在底板上的伸缩杆和设置在伸缩杆顶部的顶板，以及设置在顶板顶部的U形安装座和设置在U形安装座上的定滑轮，所述第一牵引钢丝绳、第三牵引钢丝绳和第四牵引钢丝绳穿过定滑轮。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明根据建筑、结构设计图纸，建立非规则板柱剪力墙结构模型满足各个设计参数，且符合板柱剪力墙结构在实际施工情况下的施工结构，方法简单，另外基于有限元分析，可以确保精准对非规则板柱剪力墙结构模型进行分析，从而为非规则板柱剪力墙中不规则洞口处钢楼梯的吊装施工提供依据。
2、本发明非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法操作简便且使用效果好，首先是非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的建立，然后对非规则板柱剪力墙结构的有限元模型进行整体分析，以满足待施工的非规则板柱剪力墙的整体设计指标；接着进行钢楼梯安装位置起拱区域的获取、钢楼梯吊点柱位置的获取、主吊点结构的安装、钢楼梯的起吊和钢楼梯的安装，从而为非规则板柱剪力墙中不规则洞口处钢楼梯的吊装施工提供依据，提高非规则板柱剪力墙的整体性能。
3、本发明在建立非规则板柱剪力墙结构的有限元模型之后先对非规则板柱剪力墙结构的有限元模型进行整体分析，以满足待施工的非规则板柱剪力墙的整体设计指标，才进行钢楼梯安装位置起拱区域和钢楼梯吊点柱位置的分析，这样在非规则板柱剪力墙整体满足设计要求的情况下，通过进一步优化钢楼梯安装位置起拱区域和钢楼梯吊点柱位置工，进一步地减少吊装过程中对非规则板柱剪力墙的影响。
4、本发明在获取钢楼梯安装位置起拱区域的过程中，通过分析了各个楼梯楼板的挠度图，将楼梯楼板的挠度图上与多边形洞口所处轮廓之间小于250mm的红色区域作为楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，并获取楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域挠度的最大绝对值；便于进一步根据挠度的最大绝对值和起拱修正量，得到起拱高度，最后将起拱高度与起拱区域所处轮廓线上的两点之间的最大距离之比，得到起拱区域的起拱坡度，从而有效地考虑了非规则板柱剪力墙整体各层楼板中不规则洞口，有效地考虑了应力集中位置及挠度值大的区域的起拱，不仅提高了施工精确度，而且确保整体稳定性。
5、本发明在获取钢楼梯吊点柱位置的过程中，在第i层楼梯楼板和第i+1层楼梯楼板之间吊装钢楼梯时，获取第i′+2层第一吊点柱5和第i′+2层第二吊点柱6实现对钢楼梯的下端牵引，第i′+2层第三吊点柱3和第i′+2层第四吊点柱4实现对钢楼梯的上端牵引，通过主吊点结构实现对钢楼梯的起吊，且钢楼梯起吊时钢楼梯的踏面呈水平状态起吊，提高了起吊的稳定性，且方便对钢楼梯起吊过程中的校正。
6、本发明通过在第i层楼梯楼板和第i+1层楼梯楼板之间吊装钢楼梯，从而实现钢楼梯横跨多边形洞口的净空，提高了美观性；另外通过跨层的牵引，提高了吊装的安全性。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，通过非规则板柱剪力墙的有限元模型分析，为非规则板柱剪力墙不规则洞口处钢楼梯的吊装施工提供依据，提高钢楼梯与楼板连接位置的稳定性，且减少吊装过程中对非规则板柱剪力墙的影响。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的结构示意图。
图2为本第i′+2层楼梯楼板中各个柱的下端轴力图。
图3为本发明第i′层楼梯楼板的挠度图。
图4为本发明第i′层楼梯楼板和第i′+1层楼梯楼板之间吊装钢楼梯的结构示意图。
图5为本发明滑轮支撑机构的结构示意图。
图6为本发明非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法的流程框图。
1—第i′层楼梯楼板； 2—第i′+1层楼梯楼板；
3—第i′+2层第三吊点柱； 3-1—第三牵引钢丝绳；
3-2—第三抱箍； 3-3—第三螺栓； 3-4—第三手动葫芦；
4—第i′+2层第四吊点柱； 4-1—第四牵引钢丝绳；
4-2—第四抱箍； 4-3—第四螺栓； 4-4—第四手动葫芦；
5—第i′+2层第一吊点柱； 5-1—第一牵引钢丝绳；
5-2—第一抱箍； 5-3—第一螺栓； 5-4—第一手动葫芦；
6—第i′+2层第二吊点柱； 6-1—第二牵引钢丝绳；
6-2—第二抱箍； 6-3—第二螺栓； 6-4—第二手动葫芦；
7—钢楼梯； 7-1—第一下吊装孔； 7-2—第一上吊装孔；
7-3—主吊装孔； 8-1—第i′个下预埋件； 8-2—第i′个上预埋件；
8-3—第i′个连接板； 9-1—下端连接部； 9-2—上端连接部；
10—高强螺栓； 11—主吊钢丝； 12—第I层楼板；
12-1—第一预埋件； 12-2—第二预埋件； 15—工字钢；
13—第i′+2层楼梯楼板； 13-1—中间预埋件；
14—悬挂杆； 16—电动葫芦； 17—第i个多边形洞口；
18—滑轮支撑机构； 18-1—底板； 18-2—伸缩杆；
18-3—顶板； 18-4—U形安装座； 18-5—定滑轮；
19—第i′+2个电梯井洞口； 20—剪力墙； 21—第i层楼板；
22—柱。
具体实施方式
如图1至图6所示的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的建立：
步骤101、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件建立第i层非规则板柱剪力墙结构模型；其中，第i层非规则板柱剪力墙结构模型中第i层楼板上开设第i个多边形洞口；
步骤102、I次重复步骤101，建立非规则板柱剪力墙结构模型；其中，i为正整数，且1≤i≤I，I为大于5的正整数；
步骤二、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的整体分析：
采用计算机利用有限元分析软件，对步骤一中建立的非规则板柱剪力墙结构模型进行整体分析，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型；
步骤三、钢楼梯安装位置起拱区域的获取：
步骤301、将安装钢楼梯的楼板记作楼梯楼板；
步骤302、计算机利用有限元分析软件“楼板详细分析”中“运行分析和设计”的“工况”，设置网格尺寸；
步骤303、采用计算机利用有限元分析软件“楼板详细分析”中“挠度”工具，得到第i′层楼梯楼板的挠度图；其中，第i′层楼梯楼板上第j个网格对应的挠度值记作
Figure BDA0002970152680000112
i′和j均为正整数，i′为正整数且取值范围为3～I-3；
步骤304、采用计算机将第i′层楼梯楼板的挠度图上与第i′个多边形洞口所处轮廓之间小于250mm的红色区域作为第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，并获取第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域挠度的最大绝对值记作
Figure BDA0002970152680000111
步骤四、钢楼梯吊点柱位置的获取：
当在第i′层楼梯楼板1和第i′+1层楼梯楼板2之间吊装钢楼梯7时，获取钢楼梯吊点柱位置，具体过程如下：
步骤401、根据步骤二中构件分析结果，得到第i′+2层楼梯楼板13中各个柱的下端轴力；其中，柱包括圆柱和方柱，方柱贯穿剪力墙20，圆柱贯穿楼板；
步骤402、过第i′+2个电梯井洞口19的圆心且沿剪力墙20的Y轴方向的直线将第i′+2层楼梯楼板13中各个圆柱划分为第i′+2层第一组圆柱和第i′+2层第二组圆柱；其中，第i′+2层第一组圆柱和第i′+2层第二组圆柱均包括多个圆柱；
步骤403、根据第i′+2层楼梯楼板13中各个柱的下端轴力，将第i′+2层第一组圆柱按照下端轴力绝对值从大到小的顺序排序，得到最小轴力绝对值和次小轴力绝对值所对应的圆柱记作第i′+2层第一吊点柱5和第i′+2层第二吊点柱6；
根据第i′+2层楼梯楼板13中各个圆柱的下端轴力，将第i′+2层第二组圆柱按照下端轴力绝对值从大到小的顺序排序，得到次小轴力绝对值和最小轴力绝对值所对应的圆柱记作第i′+2层第三吊点柱3和第i′+2层第四吊点柱4；
步骤五、主吊点结构的安装：
步骤501、在第I层楼板12上第I个多边形洞口中的第一预埋件12-1与第二预埋件12-2之间安装两个工字钢15，并在两个工字钢15之间安装悬挂杆14；
步骤502、在悬挂杆14上钩挂电动葫芦16；
步骤六、钢楼梯的起吊：
当在第i′层楼梯楼板1和第i′+1层楼梯楼板2之间吊装钢楼梯7时，具体过程如下：
步骤601、过钢楼梯7的重心且沿钢楼梯7踏面的长度方向延伸至钢楼梯的两个侧壁上对称设置主吊装孔7-3；
步骤602、将钢楼梯7的重心到钢楼梯7的下端面的水平间距记作Lx，将钢楼梯7的重心到钢楼梯7的上端面的水平间距记作Ls，钢楼梯7的下端两侧对称设置有第一下吊装孔7-1和第二下吊装孔，钢楼梯的上端两侧对称设置有第一上吊装孔7-2和第二上吊装孔；其中，第一下吊装孔7-1和第二下吊装孔的中心到钢楼梯7的下端面的水平间距均为
Figure BDA0002970152680000121
第一上吊装孔7-2和第二上吊装孔的中心到钢楼梯7的上端面的水平间距均为
Figure BDA0002970152680000122
步骤603、在第i′+2层第一吊点柱5与第一下吊装孔7-1、第i′+2层第二吊点柱6与第二下吊装孔、第i′+2层第三吊点柱3与第一上吊装孔7-2以及第i′+2层第四吊点柱4与第二上吊装孔之间均设置牵引部件；
步骤604、两个所述主吊装孔7-3中穿设有主吊钢丝11，并将电动葫芦16与主吊钢丝11连接；
步骤605、操作电动葫芦16动作，电动葫芦16动作通过主吊钢丝11对钢楼梯7进行起吊，同时，操作人员分别手动操作牵引部件分别对钢楼梯7进行牵引，以使钢楼梯7起吊时钢楼梯7的踏面呈水平状态起吊；
步骤606、当钢楼梯7的下端起吊至第i′层楼梯楼板1上的第i′个下预埋件8-1，同时，钢楼梯7的上端起吊至第i′+1层楼梯楼板2上的第i′个上预埋件8-2；
步骤七、钢楼梯的安装：
步骤701、将钢楼梯7的下端连接部9-1和第i′个下预埋件8-1焊接；
步骤702、在第i′个上预埋件8-2上焊接两个第i′个连接板8-3，并将钢楼梯7的上端连接部9-2和第i′个连接板8-3通过高强螺栓10固连；其中，钢楼梯安装于第i′层楼梯楼板1和第i′+1层楼梯楼板2之间，所述钢楼梯7的上端连接部9-2位于两个第i′个连接板8-3之间。
本实施例中，步骤303第i′层楼梯楼板的挠度图中
Figure BDA0002970152680000131
小于-7mm的网格区域为红色，
Figure BDA0002970152680000132
处于[-7mm～-2mm]的网格区域为绿色，
Figure BDA0002970152680000133
处于(-2mm～0mm]的网格区域为浅蓝色，
Figure BDA0002970152680000134
大于0mm的网格区域为蓝色。
本实施例中，步骤101中根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件建立第i层非规则板柱剪力墙结构模型，具体过程如下：
步骤1011、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“结构”菜单中“轴网”工具，建立轴网，且轴网包括X方向和Y方向，并形成多边形洞口、电梯井洞口和托板形状；
步骤1012、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“结构”菜单中“标准层和楼层”，输入第i层的楼层高度；
步骤1013、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件构件中“柱”和“墙”工具，输入柱的直径以及剪力墙的墙厚，利用有限元分析软件“构件”中“特性”工具，输入柱和墙的材料均钢筋混凝土，得到柱22和剪力墙20；
步骤1014、根据结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“构件”菜单中“梁”和“楼板”工具，输入梁高度、楼板厚度、托板厚度；利用有限元分析软件“构件”中“特性”工具，输入梁、楼板和托板的材料均钢筋混凝土，形成第i层外边梁、第i层楼板21和托板；
步骤1015、根据结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“构件”菜单中“洞口”工具，在第i层的楼板上形成第i个多边形洞口17和第i个电梯井洞口完成第i层非规则板柱剪力墙结构模型的建立；其中，第i个电梯井洞口为圆形洞口。
本实施例中，步骤二中采用计算机利用有限元分析软件，对步骤一中建立的非规则板柱剪力墙结构模型进行整体分析，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型，具体过程如下：
步骤201、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“荷载”菜单中“构件荷载”工具，输入风荷载、地震作用和活荷载控制的荷载控制信息；采用计算机利用有限元分析软件“荷载”菜单中“构件荷载”，输入楼面恒荷载、楼面活荷载、梁恒荷载、梁活荷载；其中，楼面恒荷载包括钢楼梯恒荷载，楼面活荷载包括钢楼梯活荷载；
步骤202、采用计算机利用有限元分析软件“分析设计”菜单中“控制信息”工具，输入结构分析的控制信息、调整信息、设计信息和钢筋信息的设计参数；其中，当个别构件信息与主体结构信息不同时，通过“调整系数”工具对个别构件的设计参数进行调整；
步骤203、采用计算机利用有限元分析软件“分析设计”菜单中“分析”工具，计算运行，得到整体结构分析结果和构件分析结果，将整体结构分析结果、构件分析结果和设计指标进行比较，当整体结构分析结果不满足设计规范时，对步骤202中控制信息参数进行调整；当构件分析结果不满足设计规范时，对构件截面、构件材料和分析设计中的控制信息参数进行调整，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型。
本实施例中，步骤304中获取第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，之后还进行如下步骤：
步骤305、计算机根据
Figure BDA0002970152680000151
得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱高度H；其中，Yx表示起拱修正量，且Yx的取值范围2mm～3mm，[·]表示取整运算；
步骤306、计算机根据第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域所处轮廓线上的两点之间的最大距离记作Lmax；
步骤307、计算机根据
Figure BDA0002970152680000152
得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱坡度为θ。
本实施例中，步骤603中在第i′+2层第一吊点柱5与第一下吊装孔7-1、第i′+2层第二吊点柱6与第二下吊装孔、第i′+2层第三吊点柱3与第一上吊装孔7-2以及第i′+2层第四吊点柱4与第二上吊装孔之间均设置牵引部件，具体过程如下：
步骤6031、在第i′+2层第一吊点柱5、第i′+2层第二吊点柱6、第i′+2层第三吊点柱3和第i′+2层第四吊点柱4上分别安装第一挂件、第二挂件、第三挂件和第四挂件；
步骤6032、在第一挂件、第二挂件、第三挂件和第四挂件上分别钩挂第一手动葫芦5-4、第二手动葫芦6-4、第三手动葫芦3-4和第四手动葫芦4-4；
步骤6033、所述第一下吊装孔7-1中穿设有第一牵引钢丝绳5-1，所述第二下吊装孔中穿设有第二牵引钢丝绳6-1，所述第一上吊装孔7-2中穿设有第三牵引钢丝绳3-1，所述第二上吊装孔中穿设有第四牵引钢丝绳4-1；
步骤6034、将第一手动葫芦5-4和第一牵引钢丝绳5-1连接，第二手动葫芦6-4和第二牵引钢丝绳6-1连接，第三手动葫芦3-4和第三牵引钢丝绳3-1连接，第四手动葫芦4-4和第四牵引钢丝绳4-1连接。
如图5所示，本实施例中，所述第i′+2层楼梯楼板13上设置有滑轮支撑机构18，所述滑轮支撑机构18包括设置在第i′+2层楼梯楼板13上的中间预埋件13-1、设置在中间预埋件13-1上的底板18-1、设置在底板18-1上的伸缩杆18-2和设置在伸缩杆18-2顶部的顶板18-3，以及设置在顶板18-3顶部的U形安装座18-4和设置在U形安装座18-4上的定滑轮18-5，所述第一牵引钢丝绳5-1、第三牵引钢丝绳3-1和第四牵引钢丝绳4-1穿过定滑轮18-5。
本实施例中，实际使用时，I＝7，当i取1、2、7时，第i个多边形洞口为规则的矩形洞口；当i取3时，第c个多边形洞口为非规则的五边形洞口；当i取4、5、6时，第i个多边形洞口为非规则的六边形洞口。
如图3所示，本实施例中，i′＝3时，在第3层楼梯楼板和第4层楼梯楼板之间吊装钢楼梯7时，获取的第3层楼梯楼板的挠度图。
如图2所示，本实施例中，i′＝3时，第5层楼梯楼板中各个柱的下端轴力，则第5层楼梯楼板上存在第5个多边形洞口。
本实施例中，需要说明的是，非规则板柱剪力墙结构的非规则不仅体现在3层～6层的楼板上开设非规则的多边形洞口；还可体现在相邻两个圆柱之间的间距不相同，且相邻两个圆柱之间的间距位于4500mm～8450mm；以及剪力墙20相对板柱剪力墙结构平面的中心不对称。
本实施例中，实际使用时，托板位于柱22和第i层楼板21的连接处，且柱22穿过托板，托板的厚度为350mm，托板的长×宽为2000mm×2000mm。托板为钢筋混凝土板托。
本实施例中，实际使用时，X方向表示横向轴线方向，Y方向表示纵向轴线方向。
本实施例中，有限元分析软件可参考MIDASBuildings有限元分析软件。
本实施例中，网格尺寸为1m×1m。
本实施例中，整体结构分析结果包括刚重比、各层质量比、各层剪重比、各层位移、各层刚度、各层刚度比、各层受剪承载力。
本实施例中，构件分析结果包括轴压比、剪压比、超配筋验算结果。
本实施例中，第一挂件、第二挂件、第三挂件和第四挂件均为第一抱箍5-2、第二抱箍6-2、第三抱箍3-2和第四抱箍4-2，所述第一抱箍5-2中穿设有第一螺栓5-3，所述第二抱箍6-2中穿设有第二螺栓6-3，所述第三抱箍3-2中穿设有第三螺栓3-3，所述第四抱箍4-2中穿设有第四螺栓4-3，所述第一手动葫芦5-4钩挂在第一螺栓5-3上，所述第二手动葫芦6-4钩挂在第二螺栓6-3上，所述第三手动葫芦3-4钩挂在第三螺栓3-3上，所述第四手动葫芦4-4钩挂在第四螺栓4-3上。
本实施例中，获取钢楼梯吊点柱位置的过程中，在第i层楼梯楼板和第i+1层楼梯楼板之间吊装钢楼梯时，获取第i′+2层第一吊点柱5和第i′+2层第二吊点柱6实现对钢楼梯的下端牵引，第i′+2层第三吊点柱3和第i′+2层第四吊点柱4实现对钢楼梯的上端牵引，通过主吊点结构实现对钢楼梯的起吊，且钢楼梯起吊时钢楼梯的踏面呈水平状态起吊，提高了起吊的稳定性，且方便对钢楼梯起吊过程中的校正。
本实施例中，通过在第i层楼梯楼板和第i+1层楼梯楼板之间吊装钢楼梯，从而实现钢楼梯横跨多边形洞口的净空，提高了美观性；另外通过跨层的牵引，提高了吊装的安全性。
本实施例中，实际使用时，i′＝I-2时，在第i′层楼梯楼板1和第i′+1层楼梯楼板2之间吊装钢楼梯7，则按照步骤四至步骤七所述的方法进行吊装，其中，在第i′+1层楼梯楼板上选择吊点柱。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，获取钢楼梯安装位置起拱区域、楼板模板起拱位置、钢楼梯吊点柱位置和楼板混凝土浇筑顺序，从而为非规则板柱剪力墙中不规则洞口处钢楼梯的吊装施工提供依据，提高非规则板柱剪力墙的整体性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的建立：
步骤101、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件建立第i层非规则板柱剪力墙结构模型；其中，第i层非规则板柱剪力墙结构模型中第i层楼板上开设第i个多边形洞口；
步骤102、I次重复步骤101，建立非规则板柱剪力墙结构模型；其中，i为正整数，且1≤i≤I，I为大于5的正整数；
步骤二、非规则板柱剪力墙结构的有限元模型的整体分析：
采用计算机利用有限元分析软件，对步骤一中建立的非规则板柱剪力墙结构模型进行整体分析，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型；
步骤三、钢楼梯安装位置起拱区域的获取：
步骤301、将安装钢楼梯的楼板记作楼梯楼板；
步骤302、计算机利用有限元分析软件“楼板详细分析”中“运行分析和设计”的“工况”，设置网格尺寸；
步骤303、采用计算机利用有限元分析软件“楼板详细分析”中“挠度”工具，得到第i′层楼梯楼板的挠度图；其中，第i′层楼梯楼板上第j个网格对应的挠度值记作
Figure FDA0002970152670000012
i′和j均为正整数，i′为正整数且取值范围为3～I-3；
步骤304、采用计算机将第i′层楼梯楼板的挠度图上与第i′个多边形洞口所处轮廓之间小于250mm的红色区域作为第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，并获取第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域挠度的最大绝对值记作
Figure FDA0002970152670000011
步骤四、钢楼梯吊点柱位置的获取：
当在第i′层楼梯楼板(1)和第i′+1层楼梯楼板(2)之间吊装钢楼梯(7)时，获取钢楼梯吊点柱位置，具体过程如下：
步骤401、根据步骤二中构件分析结果，得到第i′+2层楼梯楼板(13)中各个柱的下端轴力；其中，柱包括圆柱和方柱，方柱贯穿剪力墙(20)，圆柱贯穿楼板；
步骤402、过第i′+2个电梯井洞口(19)的圆心且沿剪力墙(20)的Y轴方向的直线将第i′+2层楼梯楼板(13)中各个圆柱划分为第i′+2层第一组圆柱和第i′+2层第二组圆柱；其中，第i′+2层第一组圆柱和第i′+2层第二组圆柱均包括多个圆柱；
步骤403、根据第i′+2层楼梯楼板(13)中各个柱的下端轴力，将第i′+2层第一组圆柱按照下端轴力绝对值从大到小的顺序排序，得到最小轴力绝对值和次小轴力绝对值所对应的圆柱记作第i′+2层第一吊点柱(5)和第i′+2层第二吊点柱(6)；
根据第i′+2层楼梯楼板(13)中各个圆柱的下端轴力，将第i′+2层第二组圆柱按照下端轴力绝对值从大到小的顺序排序，得到次小轴力绝对值和最小轴力绝对值所对应的圆柱记作第i′+2层第三吊点柱(3)和第i′+2层第四吊点柱(4)；
步骤五、主吊点结构的安装：
步骤501、在第I层楼板(12)上第I个多边形洞口中的第一预埋件(12-1)与第二预埋件(12-2)之间安装两个工字钢(15)，并在两个工字钢(15)之间安装悬挂杆(14)；
步骤502、在悬挂杆(14)上钩挂电动葫芦(16)；
步骤六、钢楼梯的起吊：
当在第i′层楼梯楼板(1)和第i′+1层楼梯楼板(2)之间吊装钢楼梯(7)时，具体过程如下：
步骤601、过钢楼梯(7)的重心且沿钢楼梯(7)踏面的长度方向延伸至钢楼梯的两个侧壁上对称设置主吊装孔(7-3)；
步骤602、钢楼梯(7)的下端两侧对称设置有第一下吊装孔(7-1)和第二下吊装孔，钢楼梯的上端两侧对称设置有第一上吊装孔(7-2)和第二上吊装孔；
步骤603、在第i′+2层第一吊点柱(5)与第一下吊装孔(7-1)、第i′+2层第二吊点柱(6)与第二下吊装孔、第i′+2层第三吊点柱(3)与第一上吊装孔(7-2)以及第i′+2层第四吊点柱(4)与第二上吊装孔之间均设置牵引部件；
步骤604、两个所述主吊装孔(7-3)中穿设有主吊钢丝(11)，并将电动葫芦(16)与主吊钢丝(11)连接；
步骤605、操作电动葫芦(16)动作，电动葫芦(16)动作通过主吊钢丝(11)对钢楼梯(7)进行起吊，同时，操作人员分别手动操作牵引部件分别对钢楼梯(7)进行牵引，以使钢楼梯(7)起吊时钢楼梯(7)的踏面呈水平状态起吊；
步骤606、当钢楼梯(7)的下端起吊至第i′层楼梯楼板(1)上的第i′个下预埋件(8-1)，同时，钢楼梯(7)的上端起吊至第i′+1层楼梯楼板(2)上的第i′个上预埋件(8-2)；
步骤七、钢楼梯的安装：
步骤701、将钢楼梯(7)的下端连接部(9-1)和第i′个下预埋件(8-1)焊接；
步骤702、在第i′个上预埋件(8-2)上焊接两个第i′个连接板(8-3)，并将钢楼梯(7)的上端连接部(9-2)和第i′个连接板(8-3)通过高强螺栓(10)固连；其中，钢楼梯安装于第i′层楼梯楼板(1)和第i′+1层楼梯楼板(2)之间，所述钢楼梯(7)的上端连接部(9-2)位于两个第i′个连接板(8-3)之间。
2.按照权利要求1所述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤303第i′层楼梯楼板的挠度图中
Figure FDA0002970152670000031
小于-7mm的网格区域为红色，
Figure FDA0002970152670000032
处于[-7mm～-2mm]的网格区域为绿色，
Figure FDA0002970152670000033
处于(-2mm～0mm]的网格区域为浅蓝色，
Figure FDA0002970152670000041
大于0mm的网格区域为蓝色。
3.按照权利要求1所述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤101中根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件建立第i层非规则板柱剪力墙结构模型，具体过程如下：
步骤1011、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“结构”菜单中“轴网”工具，建立轴网，且轴网包括X方向和Y方向，并形成多边形洞口、电梯井洞口和托板形状；
步骤1012、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“结构”菜单中“标准层和楼层”，输入第i层的楼层高度；
步骤1013、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件构件中“柱”和“墙”工具，输入柱的直径以及剪力墙的墙厚，利用有限元分析软件“构件”中“特性”工具，输入柱和墙的材料均钢筋混凝土，得到柱(22)和剪力墙(20)；
步骤1014、根据结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“构件”菜单中“梁”和“楼板”工具，输入梁高度、楼板厚度、托板厚度；利用有限元分析软件“构件”中“特性”工具，输入梁、楼板和托板的材料均钢筋混凝土，形成第i层外边梁、第i层楼板(21)和托板；
步骤1015、根据结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“构件”菜单中“洞口”工具，在第i层的楼板上形成第i个多边形洞口(17)和第i个电梯井洞口完成第i层非规则板柱剪力墙结构模型的建立；其中，第i个电梯井洞口为圆形洞口。
4.按照权利要求1所述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤二中采用计算机利用有限元分析软件，对步骤一中建立的非规则板柱剪力墙结构模型进行整体分析，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型，具体过程如下：
步骤201、根据建筑、结构设计图纸，采用计算机利用有限元分析软件“荷载”菜单中“构件荷载”工具，输入风荷载、地震作用和活荷载控制的荷载控制信息；采用计算机利用有限元分析软件“荷载”菜单中“构件荷载”，输入楼面恒荷载、楼面活荷载、梁恒荷载、梁活荷载；其中，楼面恒荷载包括钢楼梯恒荷载，楼面活荷载包括钢楼梯活荷载；
步骤202、采用计算机利用有限元分析软件“分析设计”菜单中“控制信息”工具，输入结构分析的控制信息、调整信息、设计信息和钢筋信息的设计参数；其中，当个别构件信息与主体结构信息不同时，通过“调整系数”工具对个别构件的设计参数进行调整；
步骤203、采用计算机利用有限元分析软件“分析设计”菜单中“分析”工具，计算运行，得到整体结构分析结果和构件分析结果，将整体结构分析结果、构件分析结果和设计指标进行比较，当整体结构分析结果不满足设计规范时，对步骤202中控制信息参数进行调整；当构件分析结果不满足设计规范时，对构件截面、构件材料和分析设计中的控制信息参数进行调整，直至整体结构分析结果和构件分析结果满足设计规范要求，最终得到非规则板柱剪力墙结构模型。
5.按照权利要求1所述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤304中获取第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，之后还进行如下步骤：
步骤305、计算机根据
Figure FDA0002970152670000051
得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱高度H；其中，Yx表示起拱修正量，且Yx的取值范围2mm～3mm，[·]表示取整运算；
步骤306、计算机根据第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域，得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱区域所处轮廓线上的两点之间的最大距离记作Lmax；
步骤307、计算机根据
Figure FDA0002970152670000061
得到第i′层楼梯楼板中钢楼梯安装位置的起拱坡度为θ。
6.按照权利要求1所述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：步骤603中在第i′+2层第一吊点柱(5)与第一下吊装孔(7-1)、第i′+2层第二吊点柱(6)与第二下吊装孔、第i′+2层第三吊点柱(3)与第一上吊装孔(7-2)以及第i′+2层第四吊点柱(4)与第二上吊装孔之间均设置牵引部件，具体过程如下：
步骤6031、在第i′+2层第一吊点柱(5)、第i′+2层第二吊点柱(6)、第i′+2层第三吊点柱(3)和第i′+2层第四吊点柱(4)上分别安装第一挂件、第二挂件、第三挂件和第四挂件；
步骤6032、在第一挂件、第二挂件、第三挂件和第四挂件上分别钩挂第一手动葫芦(5-4)、第二手动葫芦(6-4)、第三手动葫芦(3-4)和第四手动葫芦(4-4)；
步骤6033、所述第一下吊装孔(7-1)中穿设有第一牵引钢丝绳(5-1)，所述第二下吊装孔中穿设有第二牵引钢丝绳(6-1)，所述第一上吊装孔(7-2)中穿设有第三牵引钢丝绳(3-1)，所述第二上吊装孔中穿设有第四牵引钢丝绳(4-1)；
步骤6034、将第一手动葫芦(5-4)和第一牵引钢丝绳(5-1)连接，第二手动葫芦(6-4)和第二牵引钢丝绳(6-1)连接，第三手动葫芦(3-4)和第三牵引钢丝绳(3-1)连接，第四手动葫芦(4-4)和第四牵引钢丝绳(4-1)连接。
7.按照权利要求6所述的一种非规则板柱剪力墙结构中钢楼梯的吊装施工方法，其特征在于：所述第i′+2层楼梯楼板(13)上设置有滑轮支撑机构(18)，所述滑轮支撑机构(18)包括设置在第i′+2层楼梯楼板(13)上的中间预埋件(13-1)、设置在中间预埋件(13-1)上的底板(18-1)、设置在底板(18-1)上的伸缩杆(18-2)和设置在伸缩杆(18-2)顶部的顶板(18-3)，以及设置在顶板(18-3)顶部的U形安装座(18-4)和设置在U形安装座(18-4)上的定滑轮(18-5)，所述第一牵引钢丝绳(5-1)、第三牵引钢丝绳(3-1)和第四牵引钢丝绳(4-1)穿过定滑轮(18-5)。
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