CN113137000A - 一种网壳拱形钢结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢结构技术领域，公开一种网壳拱形钢结构及其施工方法，网壳拱形钢结构包括框架结构以及设置于框架结构上的相互交叉的多个正向拱形组件和多个反向拱形组件，其中网壳拱形钢结构包括上下两层网状结构。该结构设计使得整个钢结构的刚度和强度增加，承载能力增强，能够提高建筑结构的稳定性。此外，本发明提供的网壳拱形钢结构，结构简单，组装方便，有利于后期的整体拼装。本发明提供的网壳拱形钢结构的施工方法，能够实现将多个网壳拱形钢结构依次滑移整体拼装，从而避免利用大型吊装设备高空散装，有效降低施工成本和安装风险，同时整体拼装能够保证钢结构的安装定位精度，提高建筑结构的稳定性，保证施工质量。

Description

一种网壳拱形钢结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及钢结构技术领域，尤其涉及一种网壳拱形钢结构及其施工方法。

背景技术

目前，钢结构在建筑工程技术领域的应用越来越广泛。大跨度屋面结构的应用也越来越多，由于大跨度屋面结构的自重较大，因此，对钢结构的设计合理性具有一定的要求。为了满足整体结构的使用功能，同时减小钢结构的自重、改善结构刚度，配有拉索的张弦梁结构越来越多的应用于大型的钢结构建筑中。张弦梁结构简洁、新颖，其受力合理，广泛用于场馆等大型公用建筑。

现有技术中，张弦梁结构大多为单层网结构，钢结构用量虽然降低了，但钢结构的稳定性较差，并且现有钢结构通常都是高空散装，需要支设多个支撑架并借助大型吊车施工，安装不便且施工成本高。

发明内容

基于以上问题，本发明的一个目的在于提供一种网壳拱形钢结构，承载能力强，稳定性好，便于安装。

本发明的另一个目的在于提供一种网壳拱形钢结构的施工方法，可操作性强，避免了高空散装，能够实现钢结构的整体拼装，降低施工成本。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种网壳拱形钢结构，包括：

框架结构，包括首尾相连的第一边杆、第一端桁架、第二边杆和第二端桁架；

多个正向拱形组件和多个反向拱形组件，多个所述正向拱形组件与多个所述反向拱形组件交叉设置，所述正向拱形组件的一端与所述第一边杆连接，另一端与所述第二边杆或所述第一端桁架连接，或所述正向拱形组件的一端与所述第二端桁架连接，另一端与所述第二边杆连接；

所述反向拱形组件的一端与所述第一边杆连接，另一端与所述第二边杆或所述第二端桁架连接，或所述反向拱形组件的一端与所述第一端桁架连接，另一端与所述第二边杆连接。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，每个所述正向拱形组件均包括上下相对的正向箱型拱和下拉索，每个所述反向拱形组件均包括上下相对的上拉索和反向箱型拱，所述上拉索包覆于多个所述正向箱型拱的外侧，所述下拉索包覆于多个所述反向箱型拱的外侧。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，还包括第一支座组件和第二支座组件，所述第一边杆和所述第二边杆上沿长度方向均间隔设置有多个所述第一支座组件，所述第一边杆的多个所述第一支座组件固定于预设安装位置的第一砼梁上，所述第二边杆的多个所述第一支座组件固定于预设安装位置的第二砼梁上，相交叉的所述正向箱型拱和所述反向箱型拱对应与同一个所述第一支座组件连接；

所述第一边杆和所述第二边杆的端部均设置有所述第二支座组件，所述第一端桁架和所述第二端桁架均通过所述第二支座组件与所述第一边杆和所述第二边杆连接。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，所述第一端桁架和所述第二端桁架均包括上弦杆、下弦杆以及夹设于所述上弦杆和所述下弦杆之间的腹杆，所述上弦杆和所述下弦杆上均设置有连接牛腿和连接耳板，所述正向箱型拱与所述上弦杆的连接牛腿连接，所述反向箱型拱与所述下弦杆的连接牛腿连接，所述上拉索与所述上弦杆的连接耳板铰接，所述下拉索与所述下弦杆的连接耳板铰接。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，所述第一支座组件和所述第二支座组件均包括支座以及设置于所述支座上的支柱，所述支柱上设置有安装板，所述第一支座组件的安装板上设置有第一连接件和第二连接件，所述正向箱型拱与所述第一连接件连接，所述反向箱型拱与所述第二连接件连接。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，所述第二支座组件的安装板上设置有第三连接件和呈夹角设置的两个第四连接件，所述第三连接件与所述正向箱型拱或所述反向箱型拱连接，一个所述第四连接件与所述上弦杆连接，另一个所述第四连接件与所述下弦杆连接。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，所述第一支座组件的安装板背向所述第一连接件的一侧、以及所述第二支座组件的安装板背向所述第三连接件的一侧均设置有第五连接件，所述第五连接件与所述第一边杆或所述第二边杆连接。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，每个所述正向箱型拱和每个所述反向箱型拱上均设置有限位部，所述第一边杆和所述第二边杆上均设置有第一耳板和第二耳板，所述上拉索的一端与所述第一边杆的第一耳板铰接，另一端依次穿过多个所述正向箱型拱的限位部，并与所述第二边杆的第一耳板或所述第二端桁架的上弦杆的连接耳板铰接，或所述上拉索的一端与所述第一端桁架的上弦杆的连接耳板铰接，另一端依次穿过多个所述正向箱型拱的限位部，并与所述第二边杆的第一耳板铰接；

所述下拉索的一端与所述第一边杆的第二耳板铰接，另一端依次穿过多个所述反向箱型拱的限位部，并与所述第二边杆的第二耳板或所述第一端桁架的下弦杆的连接耳板铰接，或所述下拉索的一端与所述第二端桁架的下弦杆的连接耳板铰接，另一端依次穿过多个所述反向箱型拱的限位部，并与所述第二边杆的第二耳板铰接。

作为本发明的网壳拱形钢结构的优选方案，所述网壳拱形钢结构还包括竖向立杆，交叉相对的所述正向箱型拱与所述反向箱型拱之间通过所述竖向立杆连接。

一种网壳拱形钢结构的施工方法，通过滑移工装将所述网壳拱形钢结构由拼装区推移并安装于预设安装位置，具体包括以下步骤：

根据施工条件利用数值模拟方法对网壳拱形钢结构进行建模计算，以得到满足起重要求的网壳拱形钢结构；

在拼装区搭设滑移钢梁，滑移钢梁上安装第一导轨，预设安装位置的第一砼梁和第二砼梁上安装第二导轨和嵌补导轨；

在拼装区拼装网壳拱形钢结构，并将滑移工装安装于网壳拱形钢结构的第一支座组件和第二支座组件上；

驱动滑移工装在第一导轨和第二导轨上滑动，以将网壳拱形钢结构由拼装区推移至预设安装位置；

拆除嵌补导轨并将第一支座组件和第二支座组件固定在第一砼梁和第二砼梁上，再拆除滑移工装。

本发明的有益效果为：

本发明提供的网壳拱形钢结构，包括框架结构以及设置于框架结构上的多个正向拱形组件和多个反向拱形组件。框架结构包括首尾相连的第一边杆、第一端桁架、第二边杆和第二端桁架；多个所述正向拱形组件与多个所述反向拱形组件交叉设置，正向拱形组件呈上拱形式，反向拱形组件呈下拱形式。其中，一部分正向拱形组件的一端与第一边杆连接，另一端与第二边杆或第一端桁架连接，另一部分正向拱形组件的一端与第二端桁架连接，另一端与第二边杆连接；一部分反向拱形组件的一端与第一边杆连接，另一端与第二边杆或第二端桁架连接，另一部分反向拱形组件的一端与第一端桁架连接，另一端与第二边杆连接。即，多个正向拱形组件和多个反向拱形组件相互交叉形成网壳拱形钢结构，其中包括上下两层网状结构。该结构设计使得整个钢结构的刚度和强度增加，承载能力增强，从而能够提高建筑结构的稳定性。此外，本发明只需将多个结构相同的正向拱形组件和多个结构相同的反向拱形组件交叉拼装即可，结构简单，组装方便，有利于后期的整体拼装。

本发明提供的网壳拱形钢结构的施工方法，在拼装区预先拼装网壳拱形钢结构，并通过滑移工装将网壳拱形钢结构由拼装区推移至预设安装位置，实现了将多个网壳拱形钢结构依次滑移整体拼装，从而避免利用大型吊装设备高空散装，有效降低施工成本和安装风险，同时整体拼装能够保证钢结构的安装定位精度，提高建筑结构的稳定性，保证施工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的整体结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的第一端桁架的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的正向拱形组件的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的反向拱形组件的结构示意图；

图5是图3中A处的局部放大图；

图6是图4中B处的局部放大图；

图7是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的第一支座组件结构示意图；

图8是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的第二支座组件的结构示意图；

图9是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的施工方法流程图；

图10是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构在拼装区的结构示意图；

图11是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构滑移至预设安装位置时的结构示意图；

图12是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的滑移工装安装示意图；

图13是本发明具体实施方式提供的滑移钢梁安装示意图；

图14是图13中C处的局部放大图；

图15是本发明具体实施方式提供的顶推装置的安装示意图；

图16是本发明具体实施方式提供的滑移工装的结构示意图；

图17是本发明具体实施方式提供的滑移工装的爆炸视图；

图18是本发明具体实施方式提供的滑移工装的侧视图；

图19是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的第一支座组件的第一安装示意图；

图20是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的第一支座组件的第二安装示意图；

图21是本发明具体实施方式提供的网壳拱形钢结构的支座预埋件的结构示意图。

图中：

1-第一边杆；2-第二边杆；3-第一端桁架；4-第二端桁架；5-正向拱形组件；

6-反向拱形组件；7-第一支座组件；8-第二支座组件；9-竖向立杆；10-滑移

工装；20-顶推装置；

11-第一耳板；12-第二耳板；

31-上弦杆；32-下弦杆；33-腹杆；311-连接牛腿；312-连接耳板；

51-正向箱型拱；52-下拉索；511-限位部；

61-反向箱型拱；62-上拉索；

71-支座；72-支柱；73-安装板；74-第一连接件；75-第二连接件；76第三连

接件；77-第四连接件；78-第五连接件；79-顶板；

101-支撑梁；102-纵向加强件；103-加劲肋；104-加强肋；105-限位板；106-限位加劲肋；107-滑移加强杆；108-第一限位块；109-第二限位块；

201-驱动件；202-夹轨器；203-顶推耳板；

301-第一砼梁；302-第二砼梁；303-第二导轨；304-嵌补导轨；305-导轨埋

件；306-紧固件；

400-滑移钢梁；401-第一导轨；402-钢梁埋件；

501-支座预埋件；502-锚筋。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图8所示，本实施例提供一种网壳拱形钢结构，可以应用于大型屋盖钢结构的建筑施工，该网壳拱形钢结构包括框架结构、正向拱形组件5和反向拱形组件6。

框架结构包括首尾相连的第一边杆1、第一端桁架3、第二边杆2和第二端桁架4；多个正向拱形组件5与多个反向拱形组件6交叉设置。其中，一部分正向拱形组件5的一端与第一边杆1连接，另一端与第二边杆2或第一端桁架3连接，另一部分正向拱形组件5的一端与第二端桁架4连接，另一端与第二边杆2连接；一部分反向拱形组件6的一端与第一边杆1连接，另一端与第二边杆2或第二端桁架4连接，另一部分反向拱形组件6的一端与第一端桁架3连接，另一端与第二边杆2连接。

本实施例提供的网壳拱形钢结构，将多个正向拱形组件5和多个反向拱形组件6相互交叉形成网壳拱形钢结构，其中包括上下两层网状结构。该结构设计使得整个钢结构的刚度和强度增加，承载能力增强，从而能够提高建筑结构的稳定性。此外，本实施例提供的网壳拱形钢结构只需将多个结构相同的正向拱形组件5和多个结构相同的反向拱形组件6交叉拼装即可，结构简单，组装方便，有利于后期的整体拼装。

如图1、图3和图4所示，可选地，每个正向拱形组件5均包括上下相对的正向箱型拱51和下拉索52，每个反向拱形组件6均包括上下相对的上拉索62和反向箱型拱61，上拉索62包覆于多个正向箱型拱51的外侧，下拉索52包覆于多个反向箱型拱61的外侧。即，本实施例中，每个正向箱型拱51均位于框架结构的跨间，并呈上拱形式。每个反向箱型拱61均位于框架结构的跨间，并呈下拱形式。上拉索62位于正向箱型拱51的上方，与多个依次排列的正向箱型拱51交叉，上拉索62的两端对应与第一边杆1、第二边杆2、第一端桁架3或第二端桁架4连接，张紧上拉索62能够将多个正向箱型拱51限位固定。同样地，下拉索52位于反向箱型拱61的下方，与多个依次排列的反向箱型拱61交叉，下拉索52的两端对应与第一边杆1、第二边杆2、第一端桁架3或第二端桁架4连接，张紧下拉索52能够将多个反向箱型拱61限位固定。

本实施例中，优选地，上拉索62和下拉索52均采用高钒索，高钒索具有较高的防腐蚀性能，整体抗滑位移性能好，可以很好的节省工序，且折弯性能好，整个索体的承载受力均匀分布。另外高钒索索体结构紧凑，具有一定的金属光泽更具有金属质感性，能够起到很好的美观效果。

可选地，网壳拱形钢结构还包括第一支座组件7和第二支座组件8，第一边杆1和第二边杆2上沿长度方向均间隔设置有多个第一支座组件7，第一边杆1的多个第一支座组件7固定于预设安装位置的第一砼梁301上，第二边杆2的多个第一支座组件7固定于预设安装位置的第二砼梁302上，相交叉的正向箱型拱51和反向箱型拱61对应与同一个第一支座组件7连接。即，正向箱型拱51和反向箱型拱61的交叉连接端通过一个第一支座组件7与第一边杆1或第二边杆2连接，参阅图1和图7。

可选地，第一边杆1和第二边杆2的端部均设置有第二支座组件8，第一端桁架3和第二端桁架4均通过第二支座组件8与第一边杆1和第二边杆2连接。参阅图1和图2，第二支座组件8安装于第一砼梁301和第二砼梁302的端部，第一端桁架3的两端分别使用一个第二支座组件8与第一边杆1和第二边杆2连接固定，第二端桁架4的两端分别使用一个第二支座组件8与第一边杆1和第二边杆2连接固定。

如图2所示，可选地，第一端桁架3和第二端桁架4均包括上弦杆31、下弦杆32以及夹设于上弦杆31和下弦杆32之间的腹杆33。本实施例中，优选地，上弦杆31呈上拱形式，下弦杆32呈下拱形式，以适应正向箱型拱51和反向箱型拱61的拱形变化。腹杆33在上弦杆31和下弦杆32之间间隔设置有多个，多个腹杆33的长度不等，以适应上弦杆31和下弦杆32的弧度变化。

进一步地，上弦杆31和下弦杆32上均设置有连接牛腿311和连接耳板312，正向箱型拱51与上弦杆31的连接牛腿311连接，反向箱型拱61与下弦杆32的连接牛腿311连接。上拉索62与上弦杆31的连接耳板312铰接，下拉索52与下弦杆32的连接耳板312铰接。本实施例中，连接牛腿311与连接耳板312呈夹角设置，连接牛腿311为中空结构。参阅图1，以第一端桁架3为例，由第一边杆1上延伸到第一端桁架3的正向箱型拱51与上弦杆31的连接牛腿311插接，然后再通过焊接等加固，插接方式安装方便，能够保证安装定位精度。由第二边杆2延伸至第一端桁架3的上拉索62与上弦杆31的连接耳板312铰接，具体地，上拉索62的连接端间隔设置有第一连接板和第二连接板，第一连接板和第二连接板上均开设有第一安装孔，连接耳板312上开设有第二安装孔，安装时将连接耳板312置于第一连接板和第二连接板之间，使第一安装孔和第二安装孔对位，再将销轴依次穿过第一安装孔第二安装孔，实现上拉索62与连接耳板312的铰接。铰接连接可以使上拉索62和下拉索52适应正向箱型拱51和反向箱型拱61的弧度变化，方便后期的张紧操作。

优选地，反向箱型拱61与下弦杆32的连接方式与上述正向箱型拱51与上弦杆31的连接方式相同，下拉索52与下弦杆32的铰接方式与上述的上拉索62与上弦杆31的铰接方式相同，此处不再重复。

进一步地，第二端桁架4的上弦杆31和下弦杆32与正向箱型拱51、反向箱型拱61、上拉索62以及下拉索52之间的连接方式与上述第一端桁架3的连接方式相同，此处不再赘述。

如图7和图8所示，可选地，第一支座组件7和第二支座组件8均包括支座71以及设置于支座71上的支柱72，支柱72上设置有安装板73，第一支座组件7的安装板73上设置有第一连接件74和第二连接件75，正向箱型拱51与第一连接件74连接，反向箱型拱61与第二连接件75连接。优选地，第一连接件74和第二连接件75均为中空结构，组装钢结构时，正向箱型拱51与第一连接件74插接，反向箱型拱61与第二连接件75插接，之后再通过焊接等加固。插接方式能够对正向箱型拱51和反向箱型拱61预定位，保证安装精度。

可选地，第二支座组件8的安装板73上设置有第三连接件76和呈夹角设置的两个第四连接件77，参阅图2。第三连接件76与正向箱型拱51或反向箱型拱61连接，一个第四连接件77与上弦杆31连接，另一个第四连接件77与下弦杆32连接。优选地，第三连接件76和两个第四连接件77均为中空结构。以第一端桁架3为例，由第一边杆1延伸至第一端桁架3的正向箱型拱51与第三连接件76插接，第一端桁架3的上弦杆31和下弦杆32分别与一个第四连接件77插接，之后通过焊接加固，组装方便。

优选地，支柱72间隔设置有两个，两个支柱72的顶端通过顶板79连接，安装板73位于两个支柱72之间。为保证两个支柱72间的连接强度，可在两个支柱72之间设置加固板，加固板位于安装板73的下方，具体可参阅图19。

如图2和图7所示，可选地，第一支座组件7的安装板73背向第一连接件74的一侧、以及第二支座组件8的安装板73背向第三连接件76的一侧均设置有第五连接件78，第五连接件78与第一边杆1或第二边杆2连接。具体地，第五连接件78的一端与安装板73焊接，另一端与第一边杆1或第二边杆2焊接，以使多个第一支座组件7和第二支座组件8与第一边杆1连接，以及多个第一支座组件7和第二支座组件8与第二边杆2连接。优选地，第五连接件78为中空结构，能够减轻整个钢结构的重量。

可选地，每个正向箱型拱51和每个反向箱型拱61上均设置有限位部511，如图5和图6所示。第一边杆1和第二边杆2上均设置有第一耳板11和第二耳板12，如图7所示。参阅图1和图4，一部分上拉索62的一端与第一边杆1的第一耳板11铰接，另一端依次穿过多个正向箱型拱51的限位部511，并与第二边杆2的第一耳板11或第二端桁架4的上弦杆31的连接耳板312铰接。另一部分上拉索62的一端与第一端桁架3的上弦杆31的连接耳板312铰接，另一端依次穿过多个正向箱型拱51的限位部511，并与第二边杆2的第一耳板11铰接。即，上拉索62包覆于多个正向箱型拱51的外侧，张紧多个上拉索62，以使多个上拉索62与多个正向箱型拱51交叉形成第一层网状结构。

参阅图1和图3，一部分下拉索52的一端与第一边杆1的第二耳板12铰接，另一端依次穿过多个反向箱型拱61的限位部511，并与第二边杆2的第二耳板12或第一端桁架3的下弦杆32的连接耳板312铰接。另一部分下拉索52的一端与第二端桁架4的下弦杆32的连接耳板312铰接，另一端依次穿过多个反向箱型拱61的限位部511，并与第二边杆2的第二耳板12铰接。即，下拉索52包覆于多个反向箱型拱61的外侧，张紧多个下拉索52，以使多个下拉索52与多个反向箱型拱61交叉形成第二层网状结构。

优选地，限位部511焊接在正向箱型拱51和反向箱型拱61上，限位部511上开设有穿孔，上拉索62和下拉索52穿过穿孔，以防止上拉索62脱离正向箱型拱51，下拉索52脱离反向箱型拱61，从而保证上拉索62能够对多个正向箱型拱51限位固定，下拉索52能够对多个反向箱型拱61限位固定。

如图1、图3和图4所示，可选地，网壳拱形钢结构还包括竖向立杆9，交叉相对的正向箱型拱51与反向箱型拱61之间通过竖向立杆9连接。本实施例中，交叉相对的正向箱型拱51与反向箱型拱61之间间隔设置有多个竖向立杆9，竖向立杆9的一端与正向箱型拱51焊接，另一端与反向箱型拱61焊接。通过多个竖向立杆9将正向箱型拱51和反向箱型拱61连接在一起，进一步增加了第一层网状结构与第二层网状结构之间的连接强度，从而提高整个网壳拱形钢结构的刚度和强度，提高承载能力。

如图9所示，本实施例还提供一种网壳拱形钢结构的施工方法，通过滑移工装10将网壳拱形钢结构由拼装区推移并安装于预设安装位置，具体包括以下步骤：

S1、根据施工条件利用数值模拟方法对网壳拱形钢结构进行建模计算，以得到满足起重要求的网壳拱形钢结构；

S2、在拼装区搭设滑移钢梁400，滑移钢梁400上安装第一导轨401，预设安装位置的第一砼梁301和第二砼梁302上安装第二导轨303和嵌补导轨304；

S3、在拼装区拼装网壳拱形钢结构，并将滑移工装10安装于网壳拱形钢结构的第一支座组件7和第二支座组件8上；

S4、驱动滑移工装10在第一导轨401和第二导轨303上滑动，以将网壳拱形钢结构由拼装区推移至预设安装位置；

S5、拆除嵌补导轨304并将第一支座组件7和第二支座组件8固定在第一砼梁301和第二砼梁302上，再拆除滑移工装10。

重复上述步骤，即可将多个网壳拱形钢结构依次滑移至预设安装位置，并整体拼装形成所需的建筑结构。

本实施例提供的网壳拱形钢结构的施工方法，能够实现将多个网壳拱形钢结构依次滑移整体拼装，从而避免利用大型吊装设备高空散装，有效降低施工成本和安装风险，同时整体拼装能够保证钢结构的安装定位精度，提高建筑结构的稳定性，保证施工质量。

其中步骤S1中的施工条件包括施工环境、建筑结构形式以及施工现场配置的吊装设备性能等。确定施工方案后，利用计算机仿真技术建模计算，得到满足起重要求的网壳拱形钢结构。即，保证网壳拱形钢结构各起吊部件的重量小于现场吊装设备的最大极限值，保证拼装网壳拱形钢结构时，吊装设备能够满足使用要求。优选地，网壳拱形钢结构各起吊部件的重量不超过吊装设备最大极限值的80％，保证吊装设备有20％的起吊余量，防止吊装设备故障。

利用计算机仿真技术建模计算时，调出CAD三维模型中网壳拱形钢结构各节点、端头对接接口的三维坐标值，以此作为网壳拱形钢结构的安装控制理论值。同时，根据其CAD三维模型，找出网壳拱形钢结构各拼装状态时的空间位置各节点、端头对接接口的三维坐标值，以此作为网壳拱形钢结构的拼装控制理论值，从而保证计算得到的每个网壳拱形钢结构符合建筑结构设计要求。

步骤S2中搭设滑移钢梁400时，在拼装区将滑移钢梁400固定在多个预先设置好的钢梁埋件402上，钢梁埋件402的规格优选为PL20×250×700，滑移钢梁400优选为亚字型箱型梁，规格为800×600×25×30，钢梁埋件402和滑移钢梁400的材质均为Q355B。然后在滑移钢梁400上沿长度方向安装第一导轨401，第一导轨401为U43钢轨。参阅图10和图11，滑移钢梁400设置有两个，分别与第一砼梁301和第二砼梁302对接，形成拼装平台。第一砼梁301和第二砼梁302上沿长度方向预先设置有多个导轨埋件305，优选地，每间隔1米设置一个导轨埋件305，导轨埋件305的规格为PL20×250×700。在第一砼梁301和第二砼梁302的导轨埋件305上均安装第二导轨303和嵌补导轨304，具体地，如图12和图13所示，第二导轨303与嵌补导轨304相邻设置，即两端第二导轨303之间接一段嵌补导轨304，在第一砼梁301和第二砼梁302的嵌补导轨304对应位置处安装第一支座组件7或第二支座组件8。嵌补导轨304与第二导轨303之间通过紧固件306可拆卸连接，以便于网壳拱形钢结构滑移到位后拆除嵌补导轨304，并将第一支座组件7或第二支座组件8固定于第一砼梁301和第二砼梁302上。第一砼梁301和第二砼梁302上对应设置有支座预埋件501，用于焊接第一支座组件7或第二支座组件8的支座71。

如图14所示，优选地，紧固件306包括长条连接板和多个紧固螺栓，长条连接板的一端通过紧固螺栓与第二导轨303连接，另一端通过紧固螺栓与嵌补导轨304连接。螺栓连接拆卸时，操作方便。

步骤S3中拼装网壳拱形钢结构的步骤包括：

(1)将第一端桁架3的上弦杆31和下弦杆32两端分别对应与第一边杆1和第二边杆2一端的第二支座组件8的第四连接件77插接，第二端桁架4的上弦杆31和下弦杆32两端分别对应与第一边杆1和第二边杆2另一端的第二支座组件8的第四连接件77插接；

(2)将正向箱型拱51的两端分别对应与第一边杆1上的第一支座组件7的第一连接件74、第二边杆2上的第一支座组件7的第一连接件74、第二支座组件8上的第三连接件76、第一端桁架3的上弦杆31的连接牛腿311或第二端桁架4的上弦杆31的连接牛腿311插接；将反向箱型拱61的两端分别对应与第一边杆1上的第一支座组件7的第二连接件75、第二边杆2上的第一支座组件7的第二连接件75、第二支座组件8上的第三连接件76、第一端桁架3的下弦杆32的连接牛腿311或第二端桁架4的下弦杆32的连接牛腿311插接；

(3)一部分上拉索62的一端与第一边杆1的第一耳板11铰接，另一端依次穿过多个正向箱型拱51的限位部511，并与第二边杆2的第一耳板11或第二端桁架4的上弦杆31的连接耳板312铰接；另一部分上拉索62的一端与第一端桁架3的上弦杆31的连接耳板312铰接，另一端依次穿过多个正向箱型拱51的限位部511，并与第二边杆2的第一耳板11铰接；

(4)一部分下拉索52的一端与第一边杆1的第二耳板12铰接，另一端依次穿过多个反向箱型拱61的限位部511，并与第二边杆2的第二耳板12或第一端桁架3的下弦杆32的连接耳板312铰接；另一部分下拉索52的一端与第二端桁架4的下弦杆32的连接耳板312铰接，另一端依次穿过多个反向箱型拱61的限位部511，并与第二边杆2的第二耳板12铰接；

(5)经“三检制”检验合格后，将上弦杆31和下弦杆32与第四连接件77焊接固定，正向箱型拱51与第一连接件74以及第三连接件76之间焊接固定，反向箱型拱61与第二连接件75以及第三连接件76之间焊接固定；

(6)根据预先设计的张拉方案对上拉索62和下拉索52进行张拉，具体地，分别按设计张拉值的30％、70％、105％进行“三级”张拉，直至张拉完成，至此网壳拱形钢结构拼装完成。

步骤S4中，网壳拱形钢结构的滑移过程可参阅图10和图11，图10为网壳拱形钢结构在拼装区拼装完成后的结构示意图，图11给出的是将网壳拱形钢结构由拼装区推移至预设安装位置后的示意图。

具体地，如图12所示，本实施例中，通过将滑移工装10安装于第二支座组件8上，并通过顶推装置20驱动滑移工装10在第一导轨401和第二导轨303上滑动，以将每个网壳拱形钢结构由拼装区推移至预设安装位置，进而整体拼装形成建筑结构。在网壳拱形钢结构滑移过程中，监测网壳拱形钢结构的滑移状态，保证其左右两侧同步滑移，避免偏离第一导轨401和第二导轨303。优选地，预设安装位置的终点设置有限位装置，以防止网壳拱形钢结构滑移过量。

可选地，安装滑移工装10时，每个第一支座组件7的两侧均安装一个滑移工装10，靠近滑移钢梁400的第二支座组件8两侧也各安装一个滑移工装10，且顶推装置20与靠近滑移钢梁400的滑移工装10连接。远离滑移钢梁400的第二支座组件8只在靠近第一支座组件7的一侧安装滑移工装10。

如图12所示，优选地，相邻两个滑移工装10之间设置有滑移加强杆107，在顶推滑移工装10移动的过程中，滑移加强杆107起到传递力的作用，能够保证相邻两个滑移工装10同步移动，以使整个网壳拱形钢结构平稳滑移，防止出现偏离轨道的情况，进而保证网壳拱形钢结构能够精准到位，减低安装误差率。

如图15所示，优选地，顶推装置20包括驱动件201、夹轨器202和顶推耳板203，夹轨器202能够与第一导轨401和第二导轨303滑动配合，顶推耳板203安装在滑移工装10上，驱动件201设置在夹轨器202上，驱动件201的输出端与顶推耳板203连接，以驱动滑移工装10在第一导轨401和第二导轨303上滑移，将网壳拱形钢结构由拼装区推移至预设安装位置。驱动件201优选为顶推油缸，也可以是电动气缸等。

本实施例中，如图16和图17所示，滑移工装10包括支撑梁101，支撑梁101上设置有纵向加强件102，纵向加强件102相对的两侧均设置加劲肋103，加劲肋103的底部与支撑梁101连接。加劲肋103增加了纵向加强件102与支撑梁101之间的连接强度，能够防止纵向加强件102在顶推网壳拱形钢结构的过程中发生变形。本实施例中，纵向加强件102的横截面呈工字型，纵向加强件102的上翼板和下翼板与支柱72抵接的部分向内凹设，形成圆弧过渡面，起到限位作用。圆弧过渡面的曲率与支柱72的外周面曲率相匹配，以使圆弧过渡面能够与支柱72的外周面贴合，防止顶推过程中滑移工装10脱离第一支座组件7或第二支座组件8。

进一步优选地，支撑梁101为工字型钢，工字型钢的腹板的两侧沿长度方向均间隔设置有多个加强肋104，每个加强肋104的顶端均与工字型钢的上翼板连接，下端均与工字型钢的下翼板连接，增加支撑梁101的刚度和强度，防止其变形损坏。

在滑移工装10上安装顶推耳板203时，先在加强肋104上焊接限位板105，限位板105贴设在加强肋104上，并向外延伸，限位板105上焊接限位加劲肋106，限位加劲肋106垂直于限位板105。然后在加强肋104与工字型钢的上翼板上焊接一平板，顶推耳板203焊接在平板上。平板与工字型钢的腹板平行，同时平板背向工字型钢腹板的一侧与限位加劲肋106贴合，即平板夹设于限位加劲肋106与加强肋104之间。限位板105和限位加劲肋106对顶推耳板203起到限位作用。

如图18所示，可选地，支撑梁101的底部间隔设置有第一限位块108和第二限位块109，第一导轨401或第二导轨303夹设于第一限位块108和第二限位块109之间，第一限位块108和第二限位块109对滑移工装10起到限位作用，防止顶推过程中滑移工装10偏离第一导轨401或第二导轨303，进一步提高网壳拱形钢结构的滑移稳定性。

步骤S5中，参阅图19和图20，图19表示的是嵌补导轨304未拆除时第一支座组件7的示意图，图20表示的是将嵌补导轨304拆除后第一支座组件7固定于第一砼梁301上的示意图。具体地，将网壳拱形钢结构推移至预设安装位置后，经测量微调，若符合安装要求，则解除紧固件306，将嵌补导轨304从第二导轨303上拆除，然后，利用支座71将支柱72与第一砼梁301和第二砼梁302上预设的支座预埋件501焊接，以将第一支座组件7和第二支座组件8固定于第一砼梁301和第二砼梁302上。支座预埋件501的结构如图21所示，支座预埋件501的下方焊接有多个锚筋502，在浇筑第一砼梁301和第二砼梁302时，将锚筋502插设于混凝土内，待第一砼梁301和第二砼梁302成型后，锚筋502便嵌设于第一砼梁301和第二砼梁302内，从而使支座预埋件501固定于第一砼梁301和第二砼梁302上，以便后续安装第一支座组件7和第二支座组件8。

本实施例中，优选地，支座71为球型支座。球型支座承载能力强，并且球型支座一方面可以传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；另一方面能够确保结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等要素效果下的自变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。

待第一支座组件7和第二支座组件8安装到位后，再拆除相应的滑移工装10和顶推装置20，以使整个网壳拱形钢结构安装到位。

最后，经“三检制”检验合格后焊接支柱72与球型支座间的缝隙，焊接完成并检验合格后，再拆除所有的滑移钢梁400和第一导轨401。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种网壳拱形钢结构，其特征在于，包括：

框架结构，包括首尾相连的第一边杆(1)、第一端桁架(3)、第二边杆(2)和第二端桁架(4)；

多个正向拱形组件(5)和多个反向拱形组件(6)，多个所述正向拱形组件(5)与多个所述反向拱形组件(6)交叉设置，所述正向拱形组件(5)的一端与所述第一边杆(1)连接，另一端与所述第二边杆(2)或所述第一端桁架(3)连接，或所述正向拱形组件(5)的一端与所述第二端桁架(4)连接，另一端与所述第二边杆(2)连接；

所述反向拱形组件(6)的一端与所述第一边杆(1)连接，另一端与所述第二边杆(2)或所述第二端桁架(4)连接，或所述反向拱形组件(6)的一端与所述第一端桁架(3)连接，另一端与所述第二边杆(2)连接。

2.根据权利要求1所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，每个所述正向拱形组件(5)均包括上下相对的正向箱型拱(51)和下拉索(52)，每个所述反向拱形组件(6)均包括上下相对的上拉索(62)和反向箱型拱(61)，所述上拉索(62)包覆于多个所述正向箱型拱(51)的外侧，所述下拉索(52)包覆于多个所述反向箱型拱(61)的外侧。

3.根据权利要求2所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，还包括第一支座组件(7)和第二支座组件(8)，所述第一边杆(1)和所述第二边杆(2)上沿长度方向均间隔设置有多个所述第一支座组件(7)，所述第一边杆(1)的多个所述第一支座组件(7)固定于预设安装位置的第一砼梁(301)上，所述第二边杆(2)的多个所述第一支座组件(7)固定于预设安装位置的第二砼梁(302)上，相交叉的所述正向箱型拱(51)和所述反向箱型拱(61)对应与同一个所述第一支座组件(7)连接；

所述第一边杆(1)和所述第二边杆(2)的端部均设置有所述第二支座组件(8)，所述第一端桁架(3)和所述第二端桁架(4)均通过所述第二支座组件(8)与所述第一边杆(1)和所述第二边杆(2)连接。

4.根据权利要求3所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，所述第一端桁架(3)和所述第二端桁架(4)均包括上弦杆(31)、下弦杆(32)以及夹设于所述上弦杆(31)和所述下弦杆(32)之间的腹杆(33)，所述上弦杆(31)和所述下弦杆(32)上均设置有连接牛腿(311)和连接耳板(312)，所述正向箱型拱(51)与所述上弦杆(31)的连接牛腿(311)连接，所述反向箱型拱(61)与所述下弦杆(32)的连接牛腿(311)连接，所述上拉索(62)与所述上弦杆(31)的连接耳板(312)铰接，所述下拉索(52)与所述下弦杆(32)的连接耳板(312)铰接。

5.根据权利要求4所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，所述第一支座组件(7)和所述第二支座组件(8)均包括支座(71)以及设置于所述支座(71)上的支柱(72)，所述支柱(72)上设置有安装板(73)，所述第一支座组件(7)的安装板(73)上设置有第一连接件(74)和第二连接件(75)，所述正向箱型拱(51)与所述第一连接件(74)连接，所述反向箱型拱(61)与所述第二连接件(75)连接。

6.根据权利要求5所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，所述第二支座组件(8)的安装板(73)上设置有第三连接件(76)和呈夹角设置的两个第四连接件(77)，所述第三连接件(76)与所述正向箱型拱(51)或所述反向箱型拱(61)连接，一个所述第四连接件(77)与所述上弦杆(31)连接，另一个所述第四连接件(77)与所述下弦杆(32)连接。

7.根据权利要求6所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，所述第一支座组件(7)的安装板(73)背向所述第一连接件(74)的一侧、以及所述第二支座组件(8)的安装板(73)背向所述第三连接件(76)的一侧均设置有第五连接件(78)，所述第五连接件(78)与所述第一边杆(1)或所述第二边杆(2)连接。

8.根据权利要求4所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，每个所述正向箱型拱(51)和每个所述反向箱型拱(61)上均设置有限位部(511)，所述第一边杆(1)和所述第二边杆(2)上均设置有第一耳板(11)和第二耳板(12)，所述上拉索(62)的一端与所述第一边杆(1)的第一耳板(11)铰接，另一端依次穿过多个所述正向箱型拱(51)的限位部(511)，并与所述第二边杆(2)的第一耳板(11)或所述第二端桁架(4)的上弦杆(31)的连接耳板(312)铰接，或所述上拉索(62)的一端与所述第一端桁架(3)的上弦杆(31)的连接耳板(312)铰接，另一端依次穿过多个所述正向箱型拱(51)的限位部(511)，并与所述第二边杆(2)的第一耳板(11)铰接；

所述下拉索(52)的一端与所述第一边杆(1)的第二耳板(12)铰接，另一端依次穿过多个所述反向箱型拱(61)的限位部(511)，并与所述第二边杆(2)的第二耳板(12)或所述第一端桁架(3)的下弦杆(32)的连接耳板(312)铰接，或所述下拉索(52)的一端与所述第二端桁架(4)的下弦杆(32)的连接耳板(312)铰接，另一端依次穿过多个所述反向箱型拱(61)的限位部(511)，并与所述第二边杆(2)的第二耳板(12)铰接。

9.根据权利要求2-8任一项所述的网壳拱形钢结构，其特征在于，还包括竖向立杆(9)，交叉相对的所述正向箱型拱(51)与所述反向箱型拱(61)之间通过所述竖向立杆(9)连接。

10.一种网壳拱形钢结构的施工方法，其特征在于，通过滑移工装(10)将所述网壳拱形钢结构由拼装区推移并安装于预设安装位置，具体包括以下步骤：

根据施工条件利用数值模拟方法对网壳拱形钢结构进行建模计算，以得到满足起重要求的网壳拱形钢结构；

在拼装区搭设滑移钢梁(400)，滑移钢梁(400)上安装第一导轨(401)，预设安装位置的第一砼梁(301)和第二砼梁(302)上安装第二导轨(303)和嵌补导轨(304)；

在拼装区拼装网壳拱形钢结构，并将滑移工装(10)安装于网壳拱形钢结构的第一支座组件(7)和第二支座组件(8)上；

驱动滑移工装(10)在第一导轨(401)和第二导轨(303)上滑动，以将网壳拱形钢结构由拼装区推移至预设安装位置；

拆除嵌补导轨(304)并将第一支座组件(7)和第二支座组件(8)固定在第一砼梁(301)和第二砼梁(302)上，再拆除滑移工装(10)。

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