CN113622576A - 一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，属于建筑工程技术领域，包括利用形成闭合成环的立面结构作为转体单元的支承结构，立面结构与转体单元通过设置转铰连接，由提升设备将转体单元提升到位；在转体单元提升阶段，不同类型的转体单元分阶段提升，东西向的双片花瓣转体单元先对称提升，再对称提升南北向的双片花瓣转体单元，待屋盖结构的内压力环桁架形成闭合成环后，利用内压力环桁架作为单片花瓣转体单元的支承结构，提升单片花瓣转体单元；转体单元提升结束后，嵌补剩余杆件，卸载施工，完成钢罩棚的体系转换。本发明利用闭合成环的立面结构作为转体单元的支承结构，为钢罩棚屋盖结构空间转体施工创造了有利条件。

Description

一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，更具体的说是涉及一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法。

背景技术

近年来，随着体育场馆的不断涌现，其钢结构屋盖也呈现出了复杂多样、新颖独特的特点，成为了地标性的公共建筑。目前，体育场馆钢结构屋盖施工的常用方法有高空散装法、高空滑移法、整体提升法、整体顶升法、整体吊装法、分条或分块安装法。但是，针对超大型体育场馆钢结构屋盖的施工，对现有施工技术提出了更高要求，给工程技术人员提出了巨大挑战。

超大型体育场馆钢结构屋盖具有悬挑跨度大、构件尺寸大、构件重量重、结构高度高等特点，若采用高空散装法、高空滑移法，需布置大量的支撑胎架，且胎架安装高度高、高空吊装量大、焊接质量难，不利于施工成本、质量、安全的控制。而单一的整体提升法、整体顶升法、整体吊装法、分条或分块安装法已很难适用此类钢结构屋盖的施工。

因此，如何提供一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，解决超大型体育场馆钢结构屋盖特点带来的施工难题，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，以弥补现有施工技术的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，包括：利用形成闭合成环的立面结构作为转体单元的支承结构，立面结构与转体单元之间通过设置转铰连接，由提升设备将转体单元提升到位，其中，转体单元包括单片花瓣转体单元和双片花瓣转体单元；在转体单元提升阶段，不同类型的转体单元分阶段提升，东西向的双片花瓣转体单元先对称提升，再对称提升南北向的双片花瓣转体单元，待屋盖结构的内压力环桁架形成闭合成环后，利用内压力环桁架作为单片花瓣转体单元的支承结构，再提升单片花瓣转体单元；转体单元提升结束后，嵌补剩余杆件，再卸载施工，完成钢罩棚的体系转换。

优选的，包括如下步骤：

S1：主体混凝土结构施工并穿插施工临时支撑埋件；

S2：待主体混凝土结构施工完成后，安装支撑胎架；

S3：待支撑胎架安装完成后，根据施工面同步安装立面结构、转体单元、提升架A，在立面结构与转体单元之间安装转铰；

S4：待转体单元施工完成后，在转体单元上安装提拉点；

S5：待提升架A施工完成后，在提升架A上安装提升设备，安装提升钢绞线、背拉钢绞线、稳定钢绞线，并张紧背拉钢绞线和稳定钢绞线；

S6：待上述S5施工完成后，开始同步提升东西向的双片花瓣转体单元；

S7：待东西向的双片花瓣转体单元提升结束后，同步提升南北向的双片花瓣转体单元；

S8：待南北向的双片花瓣转体单元提升结束后，调节各双片花瓣转体单元的标高，并嵌补安装各双片花瓣转体单元之间的内压力环桁架嵌补段；

S9：待内压环桁架闭合成环后，在内压环桁架的上弦杆上安装提升架B；

S10：待提升架B安装完成后，同步提升单片花瓣转体单元；

S11：待单片花瓣转体单元提升结束后，嵌补安装单片花瓣转体单元与内压力环桁架和双片花瓣转体单元之间的嵌补段杆件，嵌补安装完成后拆除单片花瓣转体单元的加固杆件；

S12：待上述S11施工完成后，嵌补安装单片花瓣转体单元与双片花瓣转体单元之间剩余的单榀桁架及该区域的檩条；

S13：待上述S12施工完成后，焊接双片花瓣转体单元与立面结构相连的中间单榀桁架的嵌补段，采用钢板封装焊接各转体单元与立面结构相连的转铰。

S14：待上述S13施工完成后，逐级同步卸载提拉力，直至完成钢罩棚的体系转换；

S15：待卸载结束后，拆除支撑胎架、提升架的临时支撑，完成主体钢结构的施工。

优选的，步骤S3中，单片花瓣转体单元与立面结构之间安装一个转铰，每个双片花瓣转体单元与立面结构之间安装两个同心共轴的转铰。

优选的，在进行屋盖结构转体单元划分时，单片花瓣转体单元与双片花瓣转体单元和内压力环桁架之间是相互连接的，需要预留嵌补段进行后补安装，并需要对单片花瓣转体单元进行杆件加固，以形成稳定的单片花瓣转体单元。

优选的，步骤S4中，每个转体单元安装两个提拉点，且提拉点由耳板及销轴组成，形成一个可转动的转铰。

优选的，步骤S5中，提升钢绞线用于连接提升设备和转体单元；背拉钢绞线用于连接东西向、南北向对称布置的提升架A，形成自平衡体系，抵消提升架A在卸载前承受的水平力，使提升架A的竖向受力构件始终处于受压状态；稳定钢绞线作为提升架A的揽风系统，保证提升架A的整体稳定性。

优选的，步骤S6、步骤S7和步骤S10三个提升阶段中，转体单元在提升前，先进行试提升10cm，且静置至少一天，动态监测转体单元、提升架、转铰结构的应力、变形，并检查提升设备的工作状态。

优选的，步骤S13中，双片花瓣转体单元与立面结构之间有三个连接节点，在施工时两边节点通过转铰连接，中间节点的连接为断开状态，预留嵌补段。

本发明的有益效果在于：

(1)利用闭合成环的立面结构作为转体单元的支承结构，为钢罩棚屋盖结构空间转体施工创造了有利条件。

(2)转体单元沿看台结构卧拼，降低了支撑胎架高度，减少了高空吊装作业量，提高了焊接质量，保障了施工安全。

(3)利用形成闭环的内压力环桁架作为单片花瓣转体单元的提升支承结构，减少了提升架的布置数量，有效节约了施工成本。

(4)从开始提升到完成钢罩棚屋盖结构施工的时间短，有利于避免因长期高空作业施工而受到强对流天气等因素的影响，有效提高了安全保障。

(5)提升架A对称布置且采用钢绞线进行对拉，形成自平衡受力体系，解决了双片花瓣转体单元提升过程中水平力对提升架A的影响以及因场地受限提升架A的揽风系统难设计的问题。

(6)转体单元区域可以附带安装檩条一起提升，减少了檩条高空安装的作业量，提高了施工效率。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明钢罩棚的俯视图。

图2为本发明双片花瓣转体单元提升平面示意图。

图3为本发明单片花瓣转体单元提升平面示意图。

图4为本发明双片花瓣转体单元提升剖面示意图。

其中，图中：

1-屋盖结构；2-立面结构；3-单片花瓣转体单元；4-双片花瓣转体单元；5-提升架A；6-提升架B；7-提升钢绞线；8-背拉钢绞线；9-稳定钢绞线；10-转铰；11-单榀桁架；12-单榀桁架嵌补段；13-内压力环桁架嵌补段；14-主体混凝土结构；15-支撑胎架。

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。

请参阅附图1-4，本发明提供了一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，包括：将钢罩棚屋盖结构1划分为单片花瓣转体单元3和双片花瓣转体单元4，并利用形成闭合成环的立面结构2作为转体单元的支承结构，而立面结构2与转体单元之间通过设置转铰10连接，且由提升设备将转体单元提升到位。在转体单元提升阶段，不同类型的转体单元分阶段提升，即东西向的双片花瓣转体单元4先对称提升，再对称提升南北向的双片花瓣转体单元4，同时待屋盖结构1的内压力环桁架形成闭合成环后，利用内压力环桁架作为单片花瓣转体单元3的支承结构，再同时提升单片花瓣转体单元3。转体单元提升结束后，嵌补剩余杆件，再卸载施工，完成钢罩棚的体系转换。其中，钢罩棚由立面结构2和屋盖结构1组成，且东西向、南北向的两个双片花瓣转体单元4为对称结构，以及45°角之间的单片花瓣转体单元3为轴对称结构。

本发明包括如下步骤：

S1：主体混凝土结构14施工并穿插施工临时支撑埋件；

S2：待主体混凝土结构14施工完成后，安装支撑胎架15；

S3：待支撑胎架15安装完成后，根据施工面同步安装立面结构2、转体单元、提升架A5，同时在立面结构2与转体单元之间安装转铰10；

S4：待转体单元施工完成后，在转体单元上安装提拉点；

S5：待提升架A5施工完成后，在提升架A5上安装提升设备，同时安装提升钢绞线7、背拉钢绞线8、稳定钢绞线9，并张紧背拉钢绞线8和稳定钢绞线9；

S6：待上述S5施工完成后，开始同步提升东西向的双片花瓣转体单元4；

S7：待东西向的双片花瓣转体单元4提升结束后，同步提升南北向的双片花瓣转体单元4；

S8：待南北向的双片花瓣转体单元4提升结束后，调节各双片花瓣转体单元4的标高，并嵌补安装各双片花瓣转体单元4之间的内压力环桁架嵌补段13；

S9：待内压环桁架闭合成环后，在内压环桁架的上弦杆上安转提升架B6；

S10：待提升架B6安装完成后，同步提升单片花瓣转体单元3；

S11：待单片花瓣转体单元3提升结束后，嵌补安装单片花瓣转体单元3与内压力环桁架和双片花瓣转体单元4之间的嵌补段杆件，同时嵌补安装完成后拆除单片花瓣转体单元3的加固杆件；

S12：待上述S11施工完成后，嵌补安装单片花瓣转体单元3与双片花瓣转体单元4之间剩余的8片单榀桁架11及该区域的檩条；

S13：待上述S12施工完成后，焊接双片花瓣转体单元4与立面结构2相连的中间单榀桁架11的嵌补段，同时采用钢板封装焊接各转体单元与立面结构2相连的转铰10。

S14：待上述S13施工完成后，逐级同步卸载提拉力，直至完成钢罩棚的体系转换；

S15：待卸载结束后，拆除支撑胎架15、提升架等临时支撑，完成主体钢结构的施工。

本实施例中，步骤S3中，转体单元包括单片花瓣转体单元3和双片花瓣转体单元4，单片花瓣转体单元3与立面结构2之间安装一个转铰10，每个双片花瓣转体单元4与立面结构2之间安装两个同心共轴的转铰10。同时，一个双片花瓣转体单元4对应两个提升架A5，且同一轴测的提升架A5对称布置。此外，在进行屋盖结构1转体单元划分时，单片花瓣转体单元3与双片花瓣转体单元4和内压力环桁架之间是相互连接的，故需要预留嵌补段进行后补安装，同时需要对单片花瓣转体单元3进行杆件加固，以形成稳定的单片花瓣转体单元3。

本实施例中，步骤S4中每个转体单元安装两个提拉点，且提拉点由耳板及销轴组成，形成一个可转动的转铰10，避免提升钢绞线7在提升阶段产生扭转。

本实施例中，步骤S5中提升钢绞线7用于连接提升设备和转体单元；背拉钢绞线8用于连接东西向、南北向对称布置的提升架A5，形成自平衡体系，抵消提升架A5在卸载前承受的水平力，使提升架A5的竖向受力构件始终处于受压状态；稳定钢绞线9作为提升架A5的揽风系统，保证提升架A5的整体稳定性。

本实施例中，步骤S6、步骤S7和步骤S10三个提升阶段中，转体单元在提升前，先进行试提升10cm，且静置至少一天，同时动态监测转体单元、提升架、转铰10等结构的应力、变形，并检查提升设备的工作状态。待试提升阶段满足提升要求后，方可进行提升阶段的施工。

本实施例中，步骤S13中双片花瓣转体单元4与立面结构2之间有三个连接节点，在施工时两边节点通过转铰10连接，而中间节点的连接是断开的，且预留单榀桁架嵌补段12，即中间单榀桁架11在施工阶段处于悬挑状态。

本发明为一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，该方法是将钢罩棚屋盖结构划分为多组转体单元，并利用形成闭合成环的立面结构作为转体单元的支承结构，再将转体单元按组分阶段提升。

本发明利用闭合成环的立面结构作为转体单元的支承结构，为钢罩棚屋盖结构空间转体施工创造了有利条件。

本发明转体单元沿看台结构卧拼，降低了支撑胎架高度，减少了高空吊装作业量，提高了焊接质量，保障了施工安全。

本发明利用形成闭环的内压力环桁架作为单片花瓣转体单元的提升支承结构，减少了提升架的布置数量，有效节约了施工成本。

本发明从开始提升到完成钢罩棚屋盖结构施工的时间短，有利于避免因长期高空作业施工而受到强对流天气等因素的影响，有效提高了安全保障。

本发明提升架A对称布置且采用钢绞线进行对拉，形成自平衡受力体系，解决了双片花瓣转体单元提升过程中水平力对提升架A的影响以及因场地受限提升架A的揽风系统难设计的问题。

本发明转体单元区域可以附带安装檩条一起提升，减少了檩条高空安装的作业量，提高了施工效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，包括：利用形成闭合成环的立面结构作为转体单元的支承结构，立面结构与转体单元之间通过设置转铰连接，由提升设备将转体单元提升到位，其中，转体单元包括单片花瓣转体单元和双片花瓣转体单元；在转体单元提升阶段，不同类型的转体单元分阶段提升，东西向的双片花瓣转体单元先对称提升，再对称提升南北向的双片花瓣转体单元，待屋盖结构的内压力环桁架形成闭合成环后，利用内压力环桁架作为单片花瓣转体单元的支承结构，再提升单片花瓣转体单元；转体单元提升结束后，嵌补剩余杆件，再卸载施工，完成钢罩棚的体系转换。

2.根据权利要求1所述的一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：主体混凝土结构施工并穿插施工临时支撑埋件；

S2：待主体混凝土结构施工完成后，安装支撑胎架；

S3：待支撑胎架安装完成后，根据施工面同步安装立面结构、转体单元、提升架A，在立面结构与转体单元之间安装转铰；

S4：待转体单元施工完成后，在转体单元上安装提拉点；

S5：待提升架A施工完成后，在提升架A上安装提升设备，安装提升钢绞线、背拉钢绞线、稳定钢绞线，并张紧背拉钢绞线和稳定钢绞线；

S6：待上述S5施工完成后，开始同步提升东西向的双片花瓣转体单元；

S7：待东西向的双片花瓣转体单元提升结束后，同步提升南北向的双片花瓣转体单元；

S8：待南北向的双片花瓣转体单元提升结束后，调节各双片花瓣转体单元的标高，并嵌补安装各双片花瓣转体单元之间的内压力环桁架嵌补段；

S9：待内压环桁架闭合成环后，在内压环桁架的上弦杆上安装提升架B；

S10：待提升架B安装完成后，同步提升单片花瓣转体单元；

S11：待单片花瓣转体单元提升结束后，嵌补安装单片花瓣转体单元与内压力环桁架和双片花瓣转体单元之间的嵌补段杆件，嵌补安装完成后拆除单片花瓣转体单元的加固杆件；

S12：待上述S11施工完成后，嵌补安装单片花瓣转体单元与双片花瓣转体单元之间剩余的单榀桁架及该区域的檩条；

S13：待上述S12施工完成后，焊接双片花瓣转体单元与立面结构相连的中间单榀桁架的嵌补段，采用钢板封装焊接各转体单元与立面结构相连的转铰；

S14：待上述S13施工完成后，逐级同步卸载提拉力，直至完成钢罩棚的体系转换；

S15：待卸载结束后，拆除支撑胎架、提升架的临时支撑，完成主体钢结构的施工。

3.根据权利要求2所述的一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，步骤S3中，单片花瓣转体单元与立面结构之间安装一个转铰，每个双片花瓣转体单元与立面结构之间安装两个同心共轴的转铰。

4.根据权利要求3所述的一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，在进行屋盖结构转体单元划分时，单片花瓣转体单元与双片花瓣转体单元和内压力环桁架之间是相互连接的，需要预留嵌补段进行后补安装，并需要对单片花瓣转体单元进行杆件加固，以形成稳定的单片花瓣转体单元。

5.根据权利要求2所述的一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，步骤S4中，每个转体单元安装两个提拉点，且提拉点由耳板及销轴组成，形成一个可转动的转铰。

6.根据权利要求2所述的一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，步骤S5中，提升钢绞线用于连接提升设备和转体单元；背拉钢绞线用于连接东西向、南北向对称布置的提升架A，形成自平衡体系，抵消提升架A在卸载前承受的水平力，使提升架A的竖向受力构件始终处于受压状态；稳定钢绞线作为提升架A的揽风系统，保证提升架A的整体稳定性。

7.根据权利要求2所述的一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，步骤S6、步骤S7和步骤S10三个提升阶段中，转体单元在提升前，先进行试提升10cm，且静置至少一天，动态监测转体单元、提升架、转铰结构的应力、变形，并检查提升设备的工作状态。

8.根据权利要求2所述的一种超大型体育场馆钢罩棚屋盖结构空间转体施工方法，其特征在于，步骤S13中，双片花瓣转体单元与立面结构之间有三个连接节点，在施工时两边节点通过转铰连接，中间节点的连接为断开状态，预留嵌补段。

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