CN113323153A - 既有复杂空间内弯扭铝合金结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的既有复杂空间内弯扭铝合金结构及施工方法，铝合金结构包括下部基础和固定于该下部基础上的上部结构，该上部结构由多个网格式拼装段自下而上拼接形成指定形状，每个该拼装段均通过经弯扭处理的多个杆件连接而成，且相邻两个拼接段的多个该杆件一一对应连接。本发明通过分段预拼装杆件、空间点阵测量定位、内部支撑平台等，解决了现有技术中既有建筑内部的复杂金属结构建筑施工难度大、施工效率低和工期长的技术问题。本发明实现了现场的精确定位以及流水线作业，提高了生产效率，降低对既有建筑及周边施工的影响，缩短了工期，降低了工程成本，保障了施工质量和安全。

Description

既有复杂空间内弯扭铝合金结构及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特指一种既有复杂空间内弯扭铝合金结构及施工方法。

背景技术

目前国内对复杂金属结构建筑的建造，通常采用大型起重机械进行吊运安装，在既有复杂空间内部的具有艺术造型的大型金属结构建筑的施工过程中，常规传统的满堂脚手架因操作步骤复杂、工作量大、成本高等确定难以满足现场需求，安装完成的效果难以达到设计要求。

铝合金结构以其轻质、耐久、工业化生产、装配式安装、结构装饰一体化等特点，可实现复杂空间艺术造型，而得到了越来越广泛应用，但铝合金的施工存在弯扭杆件等，原材料的加工技术难、多曲面铝合金网壳结构的空间定位不准确、操作平台搭设复杂、材料运输不方便等技术难点，而导致施工效率低，工期长的问题。

发明内容

本发明提供了一种既有复杂空间内弯扭铝合金结构及施工方法，解决了现有技术中既有建筑内部的复杂金属结构建筑施工难度大、施工效率低和工期长的技术问题。

本发明的既有复杂空间内弯扭铝合金结构，包括下部基础和固定于该下部基础上的上部结构，该上部结构由多个网格式拼装段自下而上拼接形成指定形状，每个该拼装段均通过经弯扭处理的多个杆件连接而成，且相邻两个拼接段的多个该杆件一一对应连接。

本发明还提供了一种既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，包括如下步骤：

施工下部基础；

将上部结构分成多个拼装段，对每个该拼装段的多个杆件进行弯扭处理，使相应该拼装段可连接形成网格式，且使多个该拼装段可自下而上拼接形成指定形状，相邻两个拼装段的多个该杆件一一对应；

对该上部结构进行预拼装，并检测该上部结构的形状是否满足该指定形状：

若否，则拆除该上部结构，并返回至对多个杆件进行弯扭处理的步骤，调整多个杆件的弯扭程度；

若是，则拆除该上部结构，然后于该下部基础上实际拼装固定该上部结构。

本发明既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法进一步改进在于，该指定形状为双曲面形状，在将上部结构分成多个拼装段时，根据上部结构的整体曲线变化曲率大小将上部结构分为多个该拼装段。

本发明既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法进一步改进在于，在于该下部基础上实际拼装固定该上部结构之前，于下部基础上部利用既有建筑的各楼层的标高控制线布置高程控制网，采用已知的测量控制点作为测量基准点，布置平面控制网，根据该高程控制网和该平面控制网建立三维点阵测量体系。

本发明既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法进一步改进在于，在该下部基础上实际拼装固定该上部结构前，于该下部基础内安装支撑平台，在于该下部基础上拼装固定该上部结构时，于该支撑平台上自下而上搭设用于拼装固定该上部结构的脚手架。

本发明既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法进一步改进在于，该搭设脚手架的步骤包括：

在安装第一个拼装段之前，于该支撑平台上搭设第一层脚手架；

在安装第二个拼装段之前，于该第一层脚手架上搭设第二层脚手架；

以此类推，直至安装完所有拼装段后，拆除该脚手架。

本发明既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法进一步改进在于，在安装完所有拼装段一定时间后，检测地面沉降度是否符合要求，若是，则借助于该脚手架于该上部结构上安装玻璃，若否，则调整该上部结构，并重新检测该地面沉降度，直至符合要求。

本发明既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法进一步改进在于，在于该拼装段上安装玻璃时，自上而下安装玻璃，安装一层玻璃，拆除一层脚手架。

本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明通过分段预拼装杆件、空间点阵测量定位、内部支撑平台等，解决了现有技术中既有建筑内部的复杂金属结构建筑施工难度大、施工效率低和工期长的技术问题。本发明实现了现场的精确定位以及流水线作业，提高了生产效率，降低对既有建筑及周边施工的影响，缩短了工期，降低了工程成本，保障了施工质量和安全。

附图说明

图1为本发明的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的结构示意图。

图2为本发明的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的内部支撑平台示意图。

图3为本发明的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的拼装段示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图3所示，本发明的既有复杂空间内弯扭铝合金结构，包括下部基础1和固定于该下部基础1上的上部结构2，该上部结构2由多个网格式拼装段自下而上拼接形成指定形状，每个该拼装段均通过经弯扭处理的多个杆件连接而成，且相邻两个拼接段的多个该杆件一一对应连接。

本发明以设于既有建筑内部的瓶颈状的曲面铝合金网壳状结构为例进行叙述。该杆件优选为铝合金杆件。该下部结构为混凝土结构，该下部结构内设有预埋件，上部结构2通过与预埋件固定而实现与下部结构的固定。

如图2和图3所示，本发明还提供了一种复杂空间弯扭铝合金结构的施工方法，包括如下步骤：

施工下部基础1；

将上部结构2分成多个拼装段，对每个该拼装段的多个杆件进行弯扭处理，使相应该拼装段可连接形成网格式，且使多个该拼装段可自下而上拼接形成指定形状，相邻两个拼装段的多个该杆件一一对应；

对该上部结构2进行预拼装，并检测该上部结构2的形状是否满足该指定形状：

若否，则拆除该上部结构2，并返回至对多个杆件进行弯扭处理的步骤，调整多个杆件的弯扭程度；

若是，则拆除该上部结构2，然后于该下部基础1上实际拼装固定该上部结构2。

对杆件进行弯扭处理时，须对现有的杆件弯扭设备进行改进，使杆件经过弯扭处理后达到设计的弯扭程度。进行弯扭处理前，须进行三维建筑信息模型建立及虚拟论证，对混凝土结构与铝合金结构连接节点部位进行深化研究，完成须弥山上部铝合金结构装饰完成面的灯光效果、比例关系等方面的空间效果可实施性验证。通过弯扭机控制弯扭制作的角度，对较大弯扭角度杆件需进行重复多次弯扭(一般需10次左右)，之后进行弯扭校正过程，以解决须弥山铝合金曲率无重复，交叉处节点板任意曲面，杆件弯扭的加工难题。通过以上施工步骤以提高在有限的空间内进行复杂结构的安装施工的施工效率，降低对原有建筑及周边的影响。

优选的，如图3所示，该指定形状为双曲面形状，在将上部结构2分成多个拼装段时，根据上部结构2的整体曲线变化曲率大小将上部结构2分为多个该拼装段。

根据本实施例的建筑情况，将上部结构分为201、202、203、204、205、206、207、208、209九个拼将段，将上部结构通过曲率变化大小进行分段，对每一段进行拼装更加方便，容易调整，且安装拼装段前通过预拼装检测，拼装符合设计要求后再拆除运送至施工现场进行安装，为现场施工作业提供工期数据、技术支持，确保成品观感质量及结构精度，解决了由于结构截面呈环形导致预拼装过程中结构内应力不易控制，容易造成构件变形的难题。

优选的，在于该下部基础1上实际拼装固定该上部结构2之前，于下部基础1上部利用既有建筑的各楼层的标高控制线布置高程控制网，采用已知的测量控制点作为测量基准点，布置平面控制网，根据该高程控制网和该平面控制网建立三维点阵测量体系。

本发明采用“多点位分层测量”的施工方法，由于本建筑在室内施工，无法用GPS定位仪布置测量控制基准点，为保证铝合金网壳的安装精度，结合施工现场的测量条件，采用现有的测量控制点作为测量基准点，布置平面控制网，利用各层的标高控制线布置高程控制网。此测量方法简化了复杂三维空间数据，提高后场计算及现场放样效率。

优选的，在该下部基础1上实际拼装固定该上部结构2前，于该下部基础1内安装支撑平台3，在于该下部基础1上拼装固定该上部结构2时，于该支撑平台3上自下而上搭设用于拼装固定该上部结构2的脚手架4。

在搭设脚手架4时，预留材料的水平运输通道和垂直运输通道。本发明根据镂空网壳结构以及玻璃、装饰安装后的内外模架要求，应用AutoCAD、Revit等软件工具，准确搭建结构BIM模型对脚手架4与铝合金结构进行防碰撞分析，优化设计，结合现场在脚手架4中心预留垂直材料运输通道，实现操作平台设计及安装。材料水平运输可采用6.5m标准板车完成水平运输，板车自底部入口从水平运输通道运至垂直运输洞口正下方卸料，板车水平运输通道应做好警示标识，并安排专人监管。材料垂直运输可在顶部楼板上安装一台2t标准电动葫芦，通过脚手架4中间的垂直运输通道完成材料的处置运输。

优选的，该搭设脚手架4的步骤包括：

在安装第一个拼装段之前，于该支撑平台3上搭设第一层脚手架；

在安装第二个拼装段之前，于该第一层脚手架上搭设第二层脚手架；

以此类推，直至安装完所有拼装段后，拆除该脚手架4。

采用杆件安装与脚手架4搭设同步方案，即“边安装杆件边搭设脚手架4，脚手架4搭设贯穿整个杆件安装过程”。此方法有利于根据现场具体情况及时调整脚手架4的搭设，且在上方脚手架不高的情况下，更方便杆件的安装。

优选的，在安装完所有拼装段一定时间后，检测地面沉降度是否符合要求，若是，则借助于该脚手架于该上部结构上安装玻璃，若否，则调整该上部结构，并重新检测该地面沉降度，直至符合要求。

杆件安装完成后，考虑到结构沉降以及成品保护问题，进行为期1个月的结构卸载。监测时间在1个月内的整体沉降小于最大设计沉降值，并确保铝合金结构整体沉降稳定后，即可开始安装玻璃。保证了整体结构的安全及成品的质量。

优选的，在于该拼装段上安装玻璃时，自上而下安装玻璃，安装一层玻璃，拆除一层脚手架4。

安装玻璃时，采用自上而下安装，边安装玻璃，边拆除脚手架4的施工顺序，拆除一层脚手架4，安装一层玻璃，全部安装完成后，拆除全部脚手架4，解决了由于玻璃安装导致的网壳内外分割施工，实现了中间收窄的网壳结构的玻璃安装，避免了重复搭拆脚手架4，降低了施工难度及成本。

本发明通过分段预拼装杆件、空间点阵测量定位、内部支撑平台等，解决了现有技术中既有建筑内部的复杂金属结构建筑施工难度大、施工效率低和工期长的技术问题。本发明实现了现场的精确定位以及流水线作业，提高了生产效率，降低对既有建筑及周边施工的影响，缩短了工期，降低了工程成本，保障了施工质量和安全。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种既有复杂空间内弯扭铝合金结构，其特征在于，包括下部基础和固定于所述下部基础上的上部结构，所述上部结构由多个网格式拼装段自下而上拼接形成指定形状，每个所述拼装段均通过经弯扭处理的多个杆件连接而成，且相邻两个拼接段的多个所述杆件一一对应连接。

2.一种既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

施工下部基础；

将上部结构分成多个拼装段，对每个所述拼装段的多个杆件进行弯扭处理，使相应所述拼装段可连接形成网格式，且使多个所述拼装段可自下而上拼接形成指定形状，相邻两个拼装段的多个所述杆件一一对应；

对所述上部结构进行预拼装，并检测所述上部结构的形状是否满足所述指定形状：

若否，则拆除所述上部结构，并返回至对多个杆件进行弯扭处理的步骤，调整多个杆件的弯扭程度；

若是，则拆除所述上部结构，然后于所述下部基础上实际拼装固定所述上部结构。

3.根据权利要求2所述的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，其特征在于，所述指定形状为双曲面形状，在将上部结构分成多个拼装段时，根据上部结构的整体曲线变化曲率大小将上部结构分为多个所述拼装段。

4.根据权利要求2所述的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，其特征在于，在于所述下部基础上实际拼装固定所述上部结构之前，于下部基础上部利用既有建筑的各楼层的标高控制线布置高程控制网，采用已知的测量控制点作为测量基准点，布置平面控制网，根据所述高程控制网和所述平面控制网建立三维点阵测量体系。

5.根据权利要求2所述的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，其特征在于，在所述下部基础上实际拼装固定所述上部结构前，于所述下部基础内安装支撑平台，在于所述下部基础上拼装固定所述上部结构时，于所述支撑平台上自下而上搭设用于拼装固定所述上部结构的脚手架。

6.根据权利要求5所述的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，其特征在于，所述搭设脚手架的步骤包括：

在安装第一个拼装段之前，于所述支撑平台上搭设第一层脚手架；

在安装第二个拼装段之前，于所述第一层脚手架上搭设第二层脚手架；

以此类推，直至安装完所有拼装段后，拆除所述脚手架。

7.根据权利要求6所述的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，其特征在于，在安装完所有拼装段一定时间后，检测地面沉降度是否符合要求，若是，则借助于所述脚手架于所述上部结构上安装玻璃，若否，则调整所述上部结构，并重新检测所述地面沉降度，直至符合要求。

8.根据权利要求7所述的既有复杂空间内弯扭铝合金结构的施工方法，其特征在于，在于所述拼装段上安装玻璃时，自上而下安装玻璃，安装一层玻璃，拆除一层脚手架。

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