CN113107101B - 一种基于bim的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法 - Google Patents
一种基于bim的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,包括如下步骤:A1:利用BIM三维软件建模;A2:折线形钢管柱加工制作;A3:弧形箱梁加工制作;A4:折线形钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工。本发明通过三维模型交底,划分安装单元形成框架体系,梁柱同时吊装,预留活动衬条,钢梁精准定位焊接;通过弧形箱梁优化节点为一端牛腿固定,另一端梁托板辅助固定的形式,降低了现场安装难度;通过划分的小的安装单元形成稳定体系逐步扩大到整层结构形成整体稳定体系;通过以中庭钢柱为基础同时安装主梁及主梁两端的折线形钢管柱,使单个安装单元稳定。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域,尤其涉及一种基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法。
背景技术
随着建筑行业的发展,剧院、秀场、体育馆、展览馆、体育场等公建类钢结构单体大量出现造型奇特、轮廓优美、外立面基本均为空间异形结构,此类工程的施工方法是制约项目工期和保证安装精度的主要因素。钢结构二次深化设计复杂多样,难度大。为了实现建筑设计意图,保证设计造型不走样,钢结构和幕墙要做到无缝衔接,过程中的碰撞和优化调整难度和工作量都相当大。常规施工方法为先柱后梁,但空间异形外立面钢结构受自身造型影响,单独安装平面内外稳定性均不易保证,加固措施多,安装精度不易控制。
某项目钢结构工程主要结构类型为钢框架形式,主要由钢管柱+H型钢梁+箱型边梁+钢筋桁架式楼承板组成,空间异形结构,造型独特,外围造型不规则,外围钢柱均为折线型钢管柱,且内伸和外延错层布置,斜率各异。弧形边箱梁又分为单曲、双曲、内弧、外弧型,均布置于结构外边缘。构件加工质量及精度要求高,折线型柱、弧形边箱梁等节点多角度连接,钢柱最多达7个方向的牛腿与钢梁连接,且牛腿角度高低和方向各不相同,工厂组装定位困难,对构件加工质量及精度要求高。结构外围轮廓不规则造型要借助边箱梁辅助实现,边箱梁与折线柱起折点交叉连接,屋面钢梁跨度比较大,最大达30米,且折线斜柱重心与柱底形心不在上下一个垂直面,屋面层中庭无立柱,柱子安装临时固定困难。
发明内容
针对上述的技术问题,本发明提出一种基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,用以解决现有技术中的空间异形钢结构的安装困难的问题。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,包括如下步骤:
A1:利用BIM三维软件建模;
A2:折线形钢管柱加工制作;
A3:弧形箱梁加工制作;
A4:折线形钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工。
进一步地,所述步骤A2中的折线形钢管柱加工制作包括如下步骤:
A21:原材料预处理、下料并成型;
A22:利用胎架将折线形钢管柱的柱身及环板组立完成;
A23:在折线形钢管柱焊接折线柱牛腿;
A24:折线形钢管柱表面处理。
进一步地,所述步骤A3中的弧形箱梁加工制作包括如下步骤:
A31:本体制作;
A32:牛腿制作;
A33:利用胎架组焊本体和牛腿形成弧形箱梁;
A34:弧形箱梁表面处理。
进一步地,所述步骤A31中的本体制作包括如下步骤:
A311:本体翼板腹板下料并成型;
A312:装配下翼板、隔板、整体腹板和节点处分段腹板;
A313:节点处隔板U型焊接;
A314:装配上翼板和非节点处腹板。
进一步地,所述步骤A32中的牛腿制作包括如下步骤:
A321:牛腿翼板腹板下料并成型;
A322:装配下翼板、腹板和上翼板。
进一步地,所述步骤A4中的折线形钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工包括如下步骤:
A41:非屋面层安装;
A42:屋面层安装。
进一步地,所述步骤A41包括以中庭钢柱为中心,将每根主梁和主梁两端的折线形钢管柱划分为单个安装单元,包括如下步骤:
A411:安装中庭钢柱;
A412:以中庭钢柱为基础同时安装主梁及主梁两端的折线形钢管柱;
A413:安装主梁间的次梁;
A414:其余折线形钢管柱及配套钢梁安装,并安装补齐次梁和与次梁配套的折线形钢管柱;
A415:弧形箱梁与折线形钢管柱起折点交叉连接,弧形箱梁一端与折线柱牛腿连接并设置可伸缩调节的活动衬条;弧形箱梁另一端设有与另一个折线形钢管柱起折点形状契合的坡口,且在折线形钢管柱位于梁底板标高处设梁托板连接弧形箱梁和折线形钢管柱。
进一步地,所述步骤A42包括将一号钢梁和三号钢柱、二号钢梁和九号钢柱、三号钢梁和八号钢柱划分为三个安装单元,包括如下步骤:
A421:吊装临时支撑架就位,把一号钢梁吊至对应位置,同时吊起三号钢柱定位后进行加固,一号钢梁和三号钢柱牛腿位置通过高强螺栓连接;
A422:将二号钢梁吊装至对应位置,同时吊装九号钢柱定位后进行加固,二号钢梁和九号钢柱牛腿对接后通过高强螺栓连接;
A423:吊装并安装一号钢梁与二号钢梁之间的第一次梁;
A424:吊装三号钢梁和八号钢柱定位后进行加固;
A425:吊装并安装一号钢梁与三号钢梁之间的第二次梁;
A426:弧形箱梁与折线形钢管柱起折点交叉连接,弧形箱梁一端与折线柱牛腿连接并设置可伸缩调节的活动衬条;弧形箱梁另一端设有与另一个折线形钢管柱起折点形状契合的坡口,且在折线形钢管柱位于梁底板标高处设梁托板。
本发明的有益效果:本发明通过三维模型交底,划分安装单元形成框架体系,梁柱同时吊装,预留活动衬条,钢梁精准定位焊接;通过弧形箱梁优化节点为一端牛腿固定,另一端梁托板辅助固定的形式,降低了现场安装难度;通过划分的小的安装单元形成稳定体系逐步扩大到整层结构形成整体稳定体系;通过以中庭钢柱为基础同时安装主梁及主梁两端的折线形钢管柱,使单个安装单元稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为发明的折线形钢管柱与弧形箱梁连接的结构示意图;
图2为图1中A-A的截面示意图;
图3为发明的屋面层安装的结构示意图一;
图4为发明的屋面层安装的结构示意图二;
图5为发明的屋面层安装的结构示意图三;
图6为发明的屋面层安装的结构示意图四;
图7为发明的屋面层安装的结构示意图五;
图8为发明的屋面层安装的结构示意图六。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,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付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。
如图1所示,一种基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,包括如下步骤:
A1:利用BIM三维软件整体建模,钢结构深化模型完成后与幕墙设计模型进行结合,由BIM中心进行复核检查,提前对设计进行一次模型模拟和演练,对碰撞检查出来的问题进行优化和调整,实现无缝衔接;
A2:折线形钢管柱1加工制作,;
A3:弧形箱梁2加工制作;
A4:折线形钢管柱1与弧形箱梁2斜交连接施工。
进一步地,所述步骤A2中的折线形钢管柱1加工制作包括如下步骤:
A21:原材料预处理、下料并成型,包括钢板原材料进厂→钢板原材料预处理→数控切割下料→钢板卷圆→钢管成型→纵缝焊接→检测矫正→环缝焊接;
A22:利用胎架将折线形钢管柱1的柱身及环板组立完成,包括胎架放样制作,具体地,在平整的地面上铺设板厚大于25mm的钢板,在钢板上划出折线形钢管柱1的中心线以及折线柱牛腿11距折线形钢管柱1定位企口线等地样线形,并验收合格后,按照地样线形设置胎架;之后将折线形钢管柱1吊上胎架,采用线锤对准地样线形进行定位、固定,并用激光水平仪定位后切好对接口,对准地样线形将折线形钢管柱1的柱身及环板组立完成,包括拼装下弦内环板及加劲板→竖向加劲板→第二层内环板→拼装连接板、吊耳5等零部件→拼装悬挑钢板及加劲板→组装外加劲环板及竖向加劲板;
A23:在折线形钢管柱1焊接折线柱牛腿11;
A24:折线形钢管柱1表面处理,具体地,包括喷砂除锈和油漆喷涂。
进一步地,所述步骤A3中的弧形箱梁2加工制作包括如下步骤:
A31:本体制作以及校正;
A32:牛腿制作以及校正;
A33:利用胎架组焊本体和牛腿形成弧形箱梁;
A34:弧形箱梁2表面处理。
进一步地,所述步骤A31中的本体制作包括如下步骤:
A311:本体翼板腹板下料并成型,包括本体翼板腹板下料-腹板坡口加工-翼板腹板成型;
A312:装配下翼板、隔板、整体腹板和节点处分段腹板,包括将下翼板用卡具固定在制作平台上,按隔板位置先在翼板上画线,并点焊固定;将腹板置于流水线的滚道上,腹板装配随翼板弧度进行,装配到位即点焊固定;
A313:清除焊接位置表面的灰尘油污后进行节点处隔板U型焊接;
A314:装配上翼板和非节点处腹板;其中,在装配上翼板之前,对弧形箱梁2梁体内焊缝进行打磨清扫,装配上翼板时,保证内隔板与底板顶紧,且上翼板一端与弧形箱梁2平齐;之后对构件的弯曲变形需进行火焰加热校正,其中,半成品的弯曲变形可以将构件两端搁置,中间加压重,在距中间隔板~500mm处进行火焰烘烤,温度宜控制在700℃~800℃,自然冷却,严禁浇水。工件在校正时要搁置稳定,压重采用5~10吨钢质配重块;然后还要进行端铣,具体地,对弧形箱梁2的封板端(分段位置)进行铣削,将预留的加工余量铣削掉,铣削弧形箱梁2的另一端,并铣出坡口角度,加焊垫板条。
进一步地,所述步骤A32中的牛腿制作包括如下步骤:
A321:牛腿翼板腹板下料并成型;
A322:装配下翼板、腹板和上翼板。
进一步地,所述步骤A4中的折线形钢管柱1与弧形箱梁2斜交连接施工包括如下步骤:
A41:非屋面层安装;
A42:屋面层安装。
进一步地,所述步骤A41包括以中庭钢柱为中心,将每根主梁和主梁两端的折线形钢管柱1划分为单个安装单元,每个安装单元配套同时安装,不需要借助支撑架等其它措施就可以形成独立的框架单元,安装过程中测量人员跟踪测量,钢柱空间准确定位后进行临时加固,逐个主梁安装单元进行对称安装,直至主梁及外围配套斜柱安装完成,利用结构自身小单元形成稳定体系逐步扩大到整层结构形成整体稳定体系;包括如下步骤:
A411:安装中庭钢柱;
A412:以中庭钢柱为基础同时安装主梁及主梁两端的折线形钢管柱1,使单个安装小单元稳定;
A413:安装主梁间的次梁,使主梁独立稳定单元相互连接形成整体稳定框架体系;
A414:其余折线形钢管柱1及配套钢梁安装,并安装补齐次梁和与次梁配套的折线形钢管柱1;
A415:弧形箱梁2与折线形钢管柱1起折点交叉连接,弧形箱梁2一端与折线柱牛腿11连接并设置可伸缩调节的活动衬条4;弧形箱梁2另一端设有与另一个折线形钢管柱1起折点形状契合的坡口,且在折线形钢管柱1位于梁底板标高处设梁托板进行固定,校正加固后进行焊接连接弧形箱梁2和折线形钢管柱1。
进一步地,所述步骤A42包括将一号钢梁6和三号钢柱10、二号钢梁7和九号钢柱、三号钢梁8和八号钢柱9划分为三个安装单元,三个单元依次安装,包括如下步骤:
A421:在屋面对应一号钢梁6的位置吊装设置临时支撑架12,用第一吊车14和二号吊车13把一号钢梁6吊至对应位置,通过履带吊15同时吊起三号钢柱10就位后测量人员跟踪测量,准确定位后进行加固,一号钢梁6和三号钢柱10牛腿位置对准后通过高强螺栓连接,微调临时支撑架12,高强螺栓连接完毕后,第一吊车14和二号吊车13及履带吊15保持不动;
A422:在屋面对应二号钢梁7的位置通过第一吊车14把临时支撑架12吊装就位,二号吊车13将二号钢梁7吊装至屋面折线柱牛腿对应位置,同时第一吊车14吊装九号钢柱就位后测量人员跟踪测量,准确定位后进行加固,二号钢梁7和九号钢柱牛腿对接后通过高强螺栓连接;
A423:通过二号吊车13松钩后吊装并安装一号钢梁6与二号钢梁7之间的第一次梁17;
A424:在屋面对应三号钢梁8的位置通过第二吊车13把临时支撑架12吊装就位,通过第一吊车14吊装三号钢梁8,通过二号吊车13进行八号钢柱9的吊装就位后测量人员跟踪测量,准确定位后进行加固;
A425:二号吊车13不动,第一吊车14和履带吊15同时吊装并安装一号钢梁6与三号钢梁8之间的第二次梁3;
A426:该步骤的安装方法与非屋面层相同,具体地,弧形箱梁2与折线形钢管柱1起折点交叉连接,弧形箱梁2一端与折线柱牛腿11连接并设置可伸缩调节的活动衬条4;弧形箱梁2另一端设有与另一个折线形钢管柱1起折点形状契合的坡口,且在折线形钢管柱1位于梁底板标高处设梁托板进行固定,校正加固后进行焊接连接弧形箱梁2和折线形钢管柱1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,其特征在于,包括如下步骤:
A1:利用BIM三维软件建模;
A2:折线形钢管柱(1)加工制作;
A3:弧形箱梁(2)加工制作;
A4:折线形钢管柱(1)与弧形箱梁(2)斜交连接施工;
所述步骤A4中的折线形钢管柱(1)与弧形箱梁(2)斜交连接施工包括如下步骤:
A41:非屋面层安装;
A42:屋面层安装;
所述步骤A41包括以中庭钢柱为中心,将每根主梁和主梁两端的折线形钢管柱(1)划分为单个安装单元,包括如下步骤:
A411:安装中庭钢柱;
A412:以中庭钢柱为基础同时安装主梁及主梁两端的折线形钢管柱(1);
A413:安装主梁间的次梁;
A414:其余折线形钢管柱(1)及配套钢梁安装,并安装补齐次梁和与次梁配套的折线形钢管柱(1);
A415:弧形箱梁(2)与折线形钢管柱(1)起折点交叉连接,弧形箱梁(2)一端与折线柱牛腿(11)连接并设置可伸缩调节的活动衬条(4);弧形箱梁(2)另一端设有与另一个折线形钢管柱(1)起折点形状契合的坡口,且在折线形钢管柱(1)位于梁底板标高处设梁托板连接弧形箱梁(2)和折线形钢管柱(1);
所述步骤A42包括将一号钢梁(6)和三号钢柱(10)、二号钢梁(7)和九号钢柱、三号钢梁(8)和八号钢柱(9)划分为三个安装单元,包括如下步骤:
A421:吊装临时支撑架(12),把一号钢梁(6)吊至对应位置,同时吊起三号钢柱(10)定位后进行加固,一号钢梁(6)和三号钢柱(10)牛腿位置通过高强螺栓连接;
A422:将二号钢梁(7)吊装至对应位置,同时吊装九号钢柱定位后进行加固,二号钢梁(7)和九号钢柱牛腿对接后通过高强螺栓连接;
A423:吊装并安装一号钢梁(6)与二号钢梁(7)之间的第一次梁(17);
A424:吊装三号钢梁(8)和八号钢柱(9)定位后进行加固;
A425:吊装并安装一号钢梁(6)与三号钢梁(8)之间的第二次梁(3);
A426:弧形箱梁(2)与折线形钢管柱(1)起折点交叉连接,弧形箱梁(2)一端与折线柱牛腿(11)连接并设置可伸缩调节的活动衬条(4);弧形箱梁(2)另一端设有与另一个折线形钢管柱(1)起折点形状契合的坡口,且在折线形钢管柱(1)位于梁底板标高处设梁托板。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,其特征在于,所述步骤A2中的折线形钢管柱(1)加工制作包括如下步骤:
A21:原材料预处理、下料并成型;
A22:利用胎架将折线形钢管柱(1)的柱身及环板组立完成;
A23:在折线形钢管柱(1)焊接折线柱牛腿(11);
A24:折线形钢管柱(1)表面处理。
3.根据权利要求1或2所述的基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,其特征在于,所述步骤A3中的弧形箱梁(2)加工制作包括如下步骤:
A31:本体制作;
A32:牛腿制作;
A33:利用胎架组焊本体和牛腿形成弧形箱梁;
A34:弧形箱梁(2)表面处理。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,其特征在于,所述步骤A31中的本体制作包括如下步骤:
A311:本体翼板腹板下料并成型;
A312:装配下翼板、隔板、整体腹板和节点处分段腹板;
A313:节点处隔板U型焊接;
A314:装配上翼板和非节点处腹板。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的折线钢管柱与弧形箱梁斜交连接施工工法,其特征在于,所述步骤A32中的牛腿制作包括如下步骤:
A321:牛腿翼板腹板下料并成型;
A322:装配下翼板、腹板和上翼板。
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- 2021-05-19 CN CN202110544938.XA patent/CN113107101B/zh active Active
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