CN113175089A - 一种大跨度重型悬挑桁架施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，包括下部首级临时支撑安装；于首级临时支撑上方安装吊挂梁；于吊挂结构上方安装悬挑桁架；于悬挑桁架的外侧安装边桁架并于悬挑桁架下弦与吊挂梁之间安装吊挂柱；于悬挑桁架下弦和上弦杆之间安装斜拉索，进行悬挑桁架预应力张拉；拆除临时支撑，并于边桁架的外侧安装幕墙桁架；安装出屋面结构，浇筑桁架混凝土楼板，完成悬挑桁架的施工。通过首级临时支撑的安装，便于吊挂梁的安装。通过二级临时支撑的设置，起到了对悬挑桁架进行支撑的目的，同时解决吊挂柱安装无法受压的问题。通过斜拉索进行预应力张拉，起到辅助承载悬挑桁架的载荷的目的，施工方法简便，施工质量易控制。

Description

一种大跨度重型悬挑桁架施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种大跨度重型悬挑桁架施工方法。

背景技术

近几十年来，随着人们在展览、文娱、体育等活动的急剧增长，及建筑技术的进步、新材料的不断涌现，多种空间结构形式，诸如网架、网壳、薄壳、悬索等得到了广泛的应用和飞速的发展。

在实际工程中由于建筑的使用功能的需求，会出现一些不规则的建筑，比如悬挑或悬挂结构体系，悬挑或悬挂结构体系为钢桁架体系，每榀桁架的上下弦杆分别悬挑于相邻的两层主结构楼层的外侧，具有体量大，结构复杂，施工精度要求高，施工危险性大等特点。而且整体稳定性较差，导致结构抗震性能降低，因此，悬挑或悬挂结构体系的施工是建筑领域的难题。

现有悬挑或悬挂结构的施工一般为：建筑结构主体施工时在相应位置预埋牛腿，待混凝土主体结构完成且强度达到100％后，利用塔吊吊装钢结构构件，并从地面搭设施工脚手架至钢结构所在楼层进行钢结构安装，这样的方式，由于脚手架搭设高度有限，一般只适用于地面高度不高，整个建筑结构不高的情况，不仅危险性较高，施工质量难以控制，而且不符合结构受力特点。

另一种为“从上而下”的施工方法：利用塔吊吊装钢结构构件并从屋顶利用吊篮至悬挑钢梁所在楼层进行施工。这种施工方式仍存在危险性较高，施工质量难以控制等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的悬挑或悬挂结构施工危险性较高，施工质量难以控制的问题，而提出的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的一个目的在于提供一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，包括以下步骤：

1).下部首级临时支撑安装；

2).于首级临时支撑上方安装吊挂结构，先于跨层桁架的侧边水平焊接吊挂结构的吊挂梁；

3).以吊挂梁作为支撑平台，于吊挂梁上方安装二级临时支撑并于二级临时支撑上方安装悬挑桁架，依次进行悬挑桁架下弦，立腹杆、上弦杆和斜腹杆的安装，点焊固定；

4).于悬挑桁架的外侧安装边桁架并于悬挑桁架下弦与吊挂梁之间安装吊挂结构的吊挂柱，焊接固定；

5).于悬挑桁架下弦和上弦杆之间安装斜拉索，进行悬挑桁架(3)预应力张拉；

6).拆除首级临时支撑和二级临时支撑，并于边桁架的外侧安装幕墙桁架；

7).安装出屋面结构，浇筑桁架混凝土楼板，完成悬挑桁架的施工。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述悬挑桁架预应力张拉采用至少两级张拉，首级张拉为设计值的60％，第二级张拉为设计值的100％。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述首级临时支撑和二级临时支撑拆卸在首级张拉之后且在第二级张拉之前。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述斜拉索为双斜拉索，两个斜拉索平行且间隔布置；

所述双斜拉索的两端分别设有端头，任一所述斜拉索的的其中一个所述端头连接在所述悬挑桁架下弦远离所述跨层桁架的一端的第二安装结构上，另一个所述端头连接在所述跨层桁架与所述上弦杆连接处的桁架立杆的顶端的第一安装结构上。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，在吊挂梁安装焊接后及边桁架、吊挂柱安装焊接完成后，均需进行变形测量。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述吊挂柱的两端分别设有销轴节点板，所述悬挑桁架下弦远离所述跨层桁架的一端底部及所述吊挂梁上分别设有与各自对应的销轴节点板配合的连接板；

所述吊挂柱适于通过销轴穿过对应的销轴节点板和连接板与所述悬挑桁架下弦及所述吊挂梁连接。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述吊挂梁的位于与所述首级临时支撑及所述二级临时支撑连接点的外侧开设有沿二级临时支撑轴向方向延伸的开槽，所述吊挂柱与所述吊挂梁连接的所述销轴节点板适于嵌设于所述开槽内并焊接固定。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述二级临时支撑和所述首级临时支撑处于同一竖直线上；和/或

所述吊挂梁的外侧面与所述悬挑桁架下弦的远离所述跨层桁架的端部相平。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述边桁架的截面与所述悬挑桁架的远离所述跨层桁架的一端的斜腹杆构成一个平行四边形结构。

可选的，所述的大跨度重型悬挑桁架施工方法，所述幕墙桁架的外边轮廓为圆弧形。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的大跨度重型悬挑桁架施工方法，通过首级临时支撑的安装，便于吊挂梁的安装。通过二级临时支撑的设置，起到了对悬挑桁架进行首级临时支撑的目的，同时也解决了吊挂柱安装无法受压的问题。通过斜拉索进行预应力张拉，起到辅助承载悬挑桁架的载荷的目的，便于边桁架和幕墙桁架的安装，施工方法简便，施工质量易控制。

2.本发明的大跨度重型悬挑桁架施工方法，斜拉索预应力张拉采用至少两级进行分级张拉，可以部分张拉后观察悬挑桁架结构变形情况，使得悬挑桁架结构的受力更加合理，保证施工过程中的安全性和施工质量。

3.本发明的大跨度重型悬挑桁架施工方法，斜拉索的两端分别通过连接跨层桁架的第一安装结构及连接悬挑桁架下弦的第二安装结构，从而使得拉索与悬挑桁架及跨层桁架的连接节点的接触面积更大，节点的应力分散，节点的结构稳定性更高。

4.本发明的大跨度重型悬挑桁架施工方法，吊挂柱通过销轴节点板和连接板与悬挑桁架下弦及吊挂梁形成销轴节点，增大了节点位置的接触面积，节点的应力分散，稳定性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的首级临时支撑安装的结构示意图；

图2为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的吊挂梁安装的结构示意图；

图3为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的二级临时支撑和悬挑桁架下弦安装的结构示意图；

图4为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的悬挑桁架的立腹杆和上弦杆安装的结构示意图；

图5为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的悬挑桁架的斜腹杆、边桁架和吊挂柱安装的结构示意图；

图6为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的斜拉索张拉的结构示意图；

图7为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的幕墙桁架安装的结构示意图；

图8为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的首级临时支撑和二级临时支撑拆卸后的安装结构示意图；

图9为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的出屋面结构和混凝土楼板浇筑后的结构示意图；

图10为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的斜拉索和跨层桁架的桁架立杆的连接节点的结构示意图；

图11为图10的第一安装结构省略了其中一个第一立板的结构示意图；

图12为本发明实施例中的大跨度重型悬挑桁架结构施工方法的斜拉索和悬挑桁架下弦的连接节点的结构示意图。

附图标记说明：

1、首级临时支撑；2、吊挂结构；21、吊挂梁；22、吊挂柱；3、悬挑桁架；31、悬挑桁架下弦；32、上弦杆；33、立腹杆；34、斜腹杆；4、边桁架；5、二级临时支撑；6、斜拉索；7、幕墙桁架；8、出屋面结构；9、桁架混凝土楼板；10、跨层桁架；101、桁架立杆；11、地面；12、第一安装结构；120、第一锚固结构；121、第一立板；122、第一加强板；13、第二安装结构；130、第二锚固结构；131、第二立板；132、第二加强板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

如图1至图12所示，本实施例的大跨度重型悬挑桁架结构，包括吊挂结构，吊挂结构包括吊挂梁21和吊挂柱22，悬挑桁架3，斜拉索6，边桁架4，幕墙桁架7和桁架混凝土楼板9。吊挂梁21水平焊接固定在跨层桁架10的外侧。悬挑桁架3包括与跨层桁架10焊接固定的悬挑桁架下弦31、与悬挑桁架下弦31平行设置的上弦杆32及焊接固定在悬挑桁架下弦31和上弦杆32之间的立腹杆33和斜腹杆34。二级临时支撑5竖向安装在悬挑桁架下弦31和吊挂梁21之间。斜拉索6一端连接在跨层桁架10与悬挑桁架3连接的桁架立杆的顶端，另一端连接在悬挑桁架下弦31的远离跨层桁架10的端部。边桁架4安装在悬挑桁架3远离跨层桁架10的一侧。幕墙桁架7挂设在边桁架4的外侧。桁架混凝土楼板9浇筑在悬挑桁架3的上弦杆32和边桁架4的上方。通过斜拉索6的设置，利用先安装好的跨层桁架10结构来辅助承载悬挑桁架3的荷载。

本实施例的大跨度重型悬挑桁架施工方法，包括以下步骤：

1).下部首级临时支撑1安装；

2).于首级临时支撑1上方安装吊挂结构2，先于跨层桁架10的侧边水平焊接吊挂结构2的吊挂梁21；

3).以吊挂梁21作为支撑平台，于吊挂梁21上方安装二级临时支撑并于二级临时支撑上方安装悬挑桁架3，依次进行悬挑桁架下弦31，立腹杆33、上弦杆32和斜腹杆34的安装，点焊固定；

4).于悬挑桁架3的外侧安装边桁架4并于悬挑桁架下弦31与吊挂梁21之间安装吊挂柱22，焊接固定；

5).于悬挑桁架下弦31和上弦杆32之间安装斜拉索6，进行悬挑桁架3预应力张拉；

6).拆除首级临时支撑1和二级临时支撑5，并于边桁架4的外侧安装幕墙桁架7；

7).安装出屋面结构8，浇筑桁架混凝土楼板9，完成悬挑桁架的施工。

可选的，悬挑桁架3预应力张拉采用至少两级张拉，比如两级、三级等等，本实施例优选采用两级张拉，具体为首级张拉为设计值的60％，第二级张拉为设计值的100％。如此设计，可以使得结构受力更加合理，相比于一级张拉，采用至少两级张拉可以在张拉一部分后，观察结构的变形情况，根据变形情况调整后续张拉次数。发明人经模拟计算和现场施工验证，采用两级张拉得到的结构受力最好，也即首级张拉为设计值的60％，随后拆卸首级临时支撑和二级临时支撑，在观察结构变形情况符合规范后，进行第二级张拉，也即第二级张拉为设计值的100％。这样更有利于悬挑桁架外侧的边桁架和幕墙桁架的安装。

可选的，首级临时支撑1和二级临时支撑5拆卸在首级张拉之后且在第二级张拉之前。需要说明的是，首级临时支撑1和二级临时支撑5拆卸前，应对悬挑桁架3内所有现场焊缝进行统一复查，确保所有焊缝质量合格。需要说明的是，二级临时支撑与首级临时支撑处于同一竖直线上。

可选的，如图10至图12所示，斜拉索6为双斜拉索，两个斜拉索6平行且间隔布置。双斜拉索的两端分别设有端头，任一斜拉索6的其中一个端头连接在下弦远离跨层桁架10的一端的第二安装结构13上，另一个端头连接在跨层桁架10与上弦杆32连接处的桁架立杆101的顶端的第一安装结构12上。具体的，对于第一安装结构12而言，第一安装结构12包括两块相对且间隔设置在桁架立杆101顶端两侧也即如图11所示的前后两侧的第一立板121和至少一个连接在两个第一立板121之间的第一加强板122，第一立板121与桁架立杆101焊接固定，第一加强板122与两个第一立板121焊接固定。第一锚固结构120包括两个且分别转动安装在两个第一立板121上。可选的，第一立板121的截面呈梯形。比如直角梯形。第二安装结构13包括两块相对且间隔设置在吊挂梁21的远离桁架立杆101的一端两侧也即如图12所示的前后两侧的第二立板131和至少一个连接在两个第二立板131之间的第二加强板132，第二立板131与吊挂梁21焊接固定且第二立板131的顶端延伸出吊挂梁21的顶端，第二加强板132与两个第二立板131焊接固定。第二锚固结构130包括两个且分别转动安装在两个第二立板131上。可选的，第二立板131的截面呈梯形。比如直角梯形。

可选的，吊挂柱22的两端分别设有销轴节点板，悬挑桁架下弦31远离跨层桁架10的一端底部及吊挂梁21上分别设有与各自对应的销轴节点板配合的连接板，吊挂柱22适于通过销轴穿过对应的销轴节点板和连接板与悬挑桁架下弦31及吊挂梁21连接。采用销轴节点板的节点连接结构，使得吊挂柱22在斜拉索6未张拉时可以对悬挑桁架3进行辅助支撑，在斜拉索6进行张拉时可以更好的适应张拉方向，减少节点处的应力。本实施例中采用先在吊挂梁21和悬挑桁架下弦31之间安装二级临时支撑5进行首级临时支撑，再安装吊挂柱22的正装工艺，解决了吊挂柱22不能受压的问题。

可选的，吊挂梁21的位于与首级临时支撑1及二级临时支撑5连接点的外侧开设有沿二级临时支撑5轴向方向延伸的开槽，吊挂柱22与吊挂梁21连接的销轴节点板适于嵌设于开槽内并焊接固定。可选的，本实施例的吊挂梁21为钢箱梁，开槽纵向贯穿钢箱梁的上下翼缘板。解决现有技术中采用直接焊接的方式导致节点处接触面积小，应力集中导致节点受损破坏，造成整个结构垮塌的风险。采用开槽，可以增大节点位置的接触面积，分散节点位置受到的应力。需要说的是，本实施例中采用全站仪对节点位置进行测量。可选的，吊挂梁21的外侧面与悬挑桁架下弦31的远离跨层桁架10的端部相平。也就是说吊挂梁21连接在悬挑桁架下弦31的外端底部。而二级临时支撑5支撑在悬挑桁架下弦31的外端部内侧。

可选的，边桁架4的截面与悬挑桁架3的远离跨层桁架10的一端的斜腹杆34构成一个平行四边形结构。具体的，平行四边形结构由两个三角形结构构成，三角形结构的稳定性更高，提高结构稳定性的同时，还可以提高美观性。

可选的，幕墙桁架7的外边轮廓为圆弧形。可以提高结构的美观性。

可选的，在吊挂梁21安装焊接后及悬挑桁架3斜腹杆34、吊挂柱22、边桁架4安装焊接完成后，均需进行变形测量。具体测量方法不做详细描述和限定，为现有常规测量方法。对于重型悬挑结构的安装，由于悬挑结构必须满足挠度变形的设计和使用要求，其变形难以满足设计和规范要求，因此在施工过程中应该采取准确的实时监控措施，可以有效控制变形。

需要说明的是，首级临时支撑1的顶部也即与吊挂梁21接触的一端设有千斤顶和调节钢板，首级临时支撑1的底部固定在地面11上。

需要说明的是，本实施例的吊挂梁21、二级临时支撑5、悬挑桁架下弦31、上弦杆32、立腹杆33、斜腹杆34、边桁架4、幕墙桁架7、出屋面结构8均采用塔吊吊装至所需高度进行施工。立腹杆33和悬挑桁架下弦31及上弦杆32之间采用点焊焊接。

需要说明的是，本实施例的跨层桁架10，悬挑桁架3，幕墙桁架7在出厂前，于工厂进行整体预拼装，及时修整桁架加工误差。施工过程中，悬挑桁架3、幕墙桁架7校正时应对左右桁架的轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综合考虑，全面兼顾，确保每个分项的偏差值都符合设计及规范要求。吊挂梁21和二级临时支撑5的吊挂结构2的设置，解决了吊挂柱22无法安装的问题，通过首级临时支撑1便于安装吊挂梁21，通过吊挂梁21和二级临时支撑5便于安装吊挂柱22及悬挑桁架3，通过斜拉索6预应力张拉，使得悬挑桁架3的结构受力更加合理，方便在悬挑桁架3外侧进行边桁架4和幕墙桁架7的施工安装。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1).下部首级临时支撑(1)安装；

2).于首级临时支撑(1)上方安装吊挂结构(2)，先于跨层桁架(10)的侧边水平焊接吊挂结构(2)的吊挂梁(21)；

3).以吊挂梁(21)作为支撑平台，于吊挂梁(21)上方安装二级临时支撑(5)并于二级临时支撑(5)上方安装悬挑桁架(3)，依次进行悬挑桁架下弦(31)，立腹杆(33)、上弦杆(32)和斜腹杆(34)的安装，点焊固定；

4).于悬挑桁架(3)的外侧安装边桁架(4)并于悬挑桁架下弦(31)与吊挂梁(21)之间安装吊挂结构(2)的吊挂柱(22)，焊接固定；

5).于悬挑桁架下弦(31)和上弦杆(32)之间安装斜拉索(6)，进行悬挑桁架(3)预应力张拉；

6).拆除首级临时支撑(1)和二级临时支撑(5)，并于边桁架(4)的外侧安装幕墙桁架(7)；

7).安装出屋面结构(8)，浇筑桁架混凝土楼板(9)，完成悬挑桁架(3)的施工。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述悬挑桁架(3)预应力张拉采用至少两级张拉，首级张拉为设计值的60％，第二级张拉为设计值的100％。

3.根据权利要求2所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述首级临时支撑(1)和二级临时支撑(5)拆卸在首级张拉之后且在第二级张拉之前。

4.根据权利要求2或3所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述斜拉索(6)为双斜拉索，两个斜拉索(6)平行且间隔布置；

所述双斜拉索的两端分别设有端头，任一所述斜拉索(6)的其中一个所述端头连接在所述悬挑桁架下弦(31)远离所述跨层桁架(10)的一端的第二安装结构(13)上，另一个所述端头连接在所述跨层桁架(10)与所述上弦杆(32)连接处的桁架立杆(101)的顶端的第一安装结构(12)上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，在吊挂梁(21)安装焊接后及边桁架(4)、吊挂柱(22)安装焊接完成后，均需进行变形测量。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述吊挂柱(22)的两端分别设有销轴节点板，所述悬挑桁架下弦(31)远离所述跨层桁架(10)的一端底部及所述吊挂梁(21)上分别设有与各自对应的销轴节点板配合的连接板；

所述吊挂柱(22)适于通过销轴穿过对应的销轴节点板和连接板与所述悬挑桁架下弦(31)及所述吊挂梁(21)连接。

7.根据权利要求6所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述吊挂梁(21)的位于与所述首级临时支撑(1)及所述二级临时支撑(5)连接点的外侧开设有沿二级临时支撑(5)轴向方向延伸的开槽，所述吊挂柱(22)与所述吊挂梁(21)连接的所述销轴节点板适于嵌设于所述开槽内并焊接固定；和/或

所述吊挂梁(21)的外侧面与所述悬挑桁架下(31)弦的远离所述跨层桁架(10)的端部相平。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述二级临时支撑(5)和所述首级临时支撑(1)处于同一竖直线上。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述边桁架(4)的截面与所述悬挑桁架(3)的远离所述跨层桁架(10)的一端的斜腹杆(34)构成一个平行四边形结构。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种大跨度重型悬挑桁架施工方法，其特征在于，所述幕墙桁架(7)的外边轮廓为圆弧形。

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