CN114033051A - 一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，涉及房屋建筑工程中的钢结构施工技术领域，包括：S1、下料组立探伤：下料组立完成后，对内部缺陷进行检验，S2、吊装受力分析：吊装前对各工况进行数值模拟，保证吊装方法均满足要求。采用制作独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，对称安装球形钢结构弧形柱，靠构件本身自成稳定体系，节省了常规拼装胎架和满堂支撑架，节省搭设脚手架和制作安装胎架工期，减少现场管理费和机械租赁费，减少了钢材用量，减少能耗，缩短工期，从而降低管理成本，降低材料生产、运输、使用过程中的能耗和污染，各技术使用，避免了高空散拼精度不足，安全性低，施工速度慢等弊端。
Description
技术领域
本发明涉及房屋建筑工程中的钢结构施工技术领域，具体为一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺。
背景技术
桁架由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构，桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构，桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度，桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量，常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
目前我国城市化发展进入了新的阶段，人民对城市建设与日常生活有了更多的高档次、高品位的需求，异型结构建筑层出不穷，高科技球幕影视体验馆的建设推广也成为发展趋势，球幕影院因其空间为球体，结构形式多采用异形钢结构，由于造型需要，多采用大型单曲面和双曲面桁架，大跨度单曲面和双曲面桁架的拼装和高空拼装在安全施工、精度控制、变形控制方面都是极大的挑战。
发明内容
本发明提供的发明目的在于提供一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺。采用制作独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，对称安装球形钢结构弧形柱，靠构件本身自成稳定体系，节省了常规拼装胎架和满堂支撑架，节省搭设脚手架和制作安装胎架工期，减少现场管理费和机械租赁费，减少了钢材的用量，减少能耗，缩短工期，从而降低管理成本，降低材料生产、运输、使用过程中的能耗和污染，通过BIM建模、构件深化、拼装模拟、吊装方案模拟、ANSYS有限元分析吊装变形及内力等信息化施工技术，确保了安装过程的安全、提高了构件加工和安装精度，减小了吊装变形，采用双机抬吊、高空焊接的方式安装，避免了高空散拼精度不足，安全性低，施工速度慢等弊端。
为了实现上述经济效益较好、环境节能效益较好的问题，本发明提供如下技术方案：一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、下料组立探伤：下料组立完成后，对内部缺陷进行检验。
步骤二、吊装受力分析：吊装前对各工况进行数值模拟，保证吊装方法均满足要求。
步骤三、球体中心支撑吊装：球体内部从球心竖直向下安装支撑看台钢结构圆盘桁架柱。
步骤四、球体北极圈吊装：球体上部北极圈位置调节固定以及角度调整。
步骤五、球体弧形柱、箱型梁吊装：安装竖向钢柱后，进行外围箱型梁吊装。
步骤六、双曲桁架柱吊装：球形钢结构和外侧附属结构形成整体后进行双曲桁架柱的安装。
步骤七、单曲桁架梁吊装：通过双机抬吊的方式安装单曲桁架梁。
步骤八、钢筋桁架楼承板及混凝土施工：根据设计要求绑扎附加钢筋，做好预留预埋后浇筑混凝土，形成完整受力体系。
进一步的，在步骤一中，所述下料采用等离子切割，整板弧形的方式，以确保弧形构件尺寸准确性，所述组立主要为箱型组立与H型钢组立，所述探伤采用超声波方式，若超声波不能做出判断，应采用摄像方式。
进一步的，在步骤三中，所述球体中心支撑吊装采用独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，同时，新增加的桁架柱临时支撑焊接于已有看台结构之上，临时支撑顶部用角钢和钢板网焊接制作操作平台。
进一步的，在步骤四中，中间临时支撑的四根方形截面钢柱顶部设置有四台千斤顶进行所述球体北极圈调节固定，以及后期整体结构形成整体后的施工卸载操作，所述球体北极圈的方向角度用全站仪精确测量。
进一步的，在步骤五中，所述竖向钢柱安装时，采取对称形式进行安装，以保证整体结构受力稳定，所述箱型梁一般由盖板、腹板、底板以及隔板组成，整体球体成型后，进行结构卸荷。
进一步的，在步骤六中，所述双曲桁架柱构件进场时为散件，现场进行地面拼装焊接，所述双曲桁架柱起吊后与地下室折角柱倾斜对接，采用连接钢板和螺栓临时固定。
进一步的，在步骤七中，所述单曲桁架梁主要在所述双曲桁架柱顶端，外围休闲走廊处，所述单曲桁架梁杆件截面为H型钢，采用工厂分段，现场对接，整体吊装。
进一步的，在步骤七中，所述双机抬吊可以减小因刚度不足引起的吊装变形，所述双机抬吊过程中，两台吊钩滑轮组均应保持垂直状态。
进一步的，在步骤八中，每层所述钢筋桁架楼承板的铺设宜从起始位置向一个方向铺设，随主体结构安装施工顺序，铺设相应各层的所述钢筋桁架楼承板。
进一步的，在步骤八中，所述钢筋桁架楼承板连接采用扣合方式，板与板之间的拉钩连接应紧密，保证所述混凝土施工时不漏浆，同时注意排板方向要一致。
本发明提供了一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，具备以下有益效果：采用制作独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，对称安装球形钢结构弧形柱，靠构件本身自成稳定体系，节省了常规拼装胎架和满堂支撑架，节省搭设脚手架和制作安装胎架工期，减少现场管理费和机械租赁费，减少了钢材的用量，减少能耗，缩短工期，从而降低管理成本，降低材料生产、运输、使用过程中的能耗和污染，通过BIM建模、构件深化、拼装模拟、吊装方案模拟、ANSYS有限元分析吊装变形及内力等信息化施工技术，确保了安装过程的安全、提高了构件加工和安装精度，减小了吊装变形，采用双机抬吊、高空焊接的方式安装，避免了高空散拼精度不足，安全性低，施工速度慢等弊端。
附图说明
图1为本发明一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺的流程图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、下料组立探伤：下料组立完成后，对内部缺陷进行检验。
步骤二、吊装受力分析：吊装前对各工况进行数值模拟，保证吊装方法均满足要求。
步骤三、球体中心支撑吊装：球体内部从球心竖直向下安装支撑看台钢结构圆盘桁架柱。
步骤四、球体北极圈吊装：球体上部北极圈位置调节固定以及角度调整。
步骤五、球体弧形柱、箱型梁吊装：安装竖向钢柱后，进行外围箱型梁吊装。
步骤六、双曲桁架柱吊装：球形钢结构和外侧附属结构形成整体后进行双曲桁架柱的安装。
步骤七、单曲桁架梁吊装：通过双机抬吊的方式安装单曲桁架梁。
步骤八、钢筋桁架楼承板及混凝土施工：根据设计要求绑扎附加钢筋，做好预留预埋后浇筑混凝土，形成完整受力体系。
具体的，在步骤一中，下料采用等离子切割，整板弧形的方式，以确保弧形构件尺寸准确性，组立主要为箱型组立与H型钢组立，探伤采用超声波方式，若超声波不能做出判断，应采用摄像方式。
具体的，在步骤三中，球体中心支撑吊装采用独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，同时，新增加的桁架柱临时支撑焊接于已有看台结构之上，临时支撑顶部用角钢和钢板网焊接制作操作平台。
具体的，在步骤四中，中间临时支撑的四根方形截面钢柱顶部设置有四台千斤顶进行球体北极圈调节固定，以及后期整体结构形成整体后的施工卸载操作，球体北极圈的方向角度用全站仪精确测量。
具体的，在步骤五中，竖向钢柱安装时，采取对称形式进行安装，以保证整体结构受力稳定，箱型梁一般由盖板、腹板、底板以及隔板组成，整体球体成型后，进行结构卸荷。
具体的，在步骤六中，双曲桁架柱构件进场时为散件，现场进行地面拼装焊接，双曲桁架柱起吊后与地下室折角柱倾斜对接，采用连接钢板和螺栓临时固定。
具体的，在步骤七中，单曲桁架梁主要在双曲桁架柱顶端，外围休闲走廊处，单曲桁架梁杆件截面为H型钢，采用工厂分段，现场对接，整体吊装。
具体的，在步骤七中，双机抬吊可以减小因刚度不足引起的吊装变形，双机抬吊过程中，两台吊钩滑轮组均应保持垂直状态。
具体的，在步骤八中，每层钢筋桁架楼承板的铺设宜从起始位置向一个方向铺设，随主体结构安装施工顺序，铺设相应各层的钢筋桁架楼承板。
具体的，在步骤八中，钢筋桁架楼承板连接采用扣合方式，板与板之间的拉钩连接应紧密，保证混凝土施工时不漏浆，同时注意排板方向要一致。
实施例的方法进行检测分析，并与现有技术进行对照，得出如下数据：
| 经济效益 | 环境节能效益 | |
| 实施例 | 较好 | 较好 |
| 现有技术 | 较差 | 较差 |
根据上述表格数据可以得出，当使用实施例时，采用制作独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，对称安装球形钢结构弧形柱，靠构件本身自成稳定体系，节省了常规拼装胎架和满堂支撑架，节省搭设脚手架和制作安装胎架工期，减少现场管理费和机械租赁费，减少了钢材的用量，减少能耗，缩短工期，从而降低管理成本，降低材料生产、运输、使用过程中的能耗和污染。
本发明提供了一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，包括以下步骤：步骤一、下料组立探伤：下料组立完成后，对内部缺陷进行检验，下料采用等离子切割，整板弧形的方式，以确保弧形构件尺寸准确性，组立主要为箱型组立与H型钢组立，探伤采用超声波方式，若超声波不能做出判断，应采用摄像方式，组立是设计的基础，组立就是把所有结构通过一张图表示出来，一般模具设计都是先在2D上排好组立图，然后再根据组立图来画3D，组立主要对构件的尺寸、焊缝的坡口及焊缝间隙进行控制，工厂焊接采用自动焊，减小人为操作误差，双曲桁架柱胎架，按三维坐标控制点设置，设置完毕后加固焊接后，再次复查，组立过程中对焊缝间隙、外形尺寸、起拱等方面进行严格控制，超声波探伤对全熔透的一、二级焊缝进行检查，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准，超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小，步骤二、吊装受力分析：吊装前对各工况进行数值模拟，保证吊装方法均满足要求，数值分析的软件是AYSYS有限元分析软件，软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块，ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上，自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球 、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点，自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体，步骤三、球体中心支撑吊装：球体内部从球心竖直向下安装支撑看台钢结构圆盘桁架柱，球体中心支撑吊装采用独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，同时，新增加的桁架柱临时支撑焊接于已有看台结构之上，临时支撑顶部用角钢和钢板网焊接制作操作平台，钢结构球体内部从球心竖直向下设计有支撑看台钢结构圆盘的桁架柱，上部无任何支撑，周边钢结构球面梁柱无法稳定拼接，因此采用独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，步骤四、球体北极圈吊装：球体上部北极圈位置调节固定以及角度调整，中间临时支撑的四根方形截面钢柱顶部设置有四台千斤顶进行球体北极圈调节固定，以及后期整体结构形成整体后的施工卸载操作，球体北极圈的方向角度用全站仪精确测量，步骤五、球体弧形柱、箱型梁吊装：安装竖向钢柱后，进行外围箱型梁吊装，竖向钢柱安装时，采取对称形式进行安装，以保证整体结构受力稳定，箱型梁一般由盖板、腹板、底板以及隔板组成，整体球体成型后，进行结构卸荷，由于球体上部北极圈位置已由千斤顶进行固定，为保证整体结构稳定性，上部竖向钢柱安装时，采取对称形式进行安装，以保证整体结构受力稳定，外围吊机将钢柱、钢梁等构件吊至相应位置后，先完成钢柱安装，后完成最上部小球盖得钢梁临时连接，之后对剩余杆件进行吊装安装，整体球体成型后，进行结构卸荷，步骤六、双曲桁架柱吊装：球形钢结构和外侧附属结构形成整体后进行双曲桁架柱的安装，双曲桁架柱构件进场时为散件，现场进行地面拼装焊接，双曲桁架柱起吊后与地下室折角柱倾斜对接，采用连接钢板和螺栓临时固定，焊接前先在地面安装调平胎架，根据三维坐标信息进行斜杆拼装，形成整体后进行吊装，根据设计柱体倾斜角度计算合适的吊点，起吊后与地下室折角柱倾斜对接，采用连接钢板和螺栓临时固定，步骤七、单曲桁架梁吊装：通过双机抬吊的方式安装单曲桁架梁，单曲桁架梁主要在双曲桁架柱顶端，外围休闲走廊处，单曲桁架梁杆件截面为H型钢，采用工厂分段，现场对接，整体吊装，双机抬吊可以减小因刚度不足引起的吊装变形，双机抬吊过程中，两台吊钩滑轮组均应保持垂直状态，组立过程中对焊缝间隙、外形尺寸、起拱等方面进行严格控制，步骤八、钢筋桁架楼承板及混凝土施工：根据设计要求绑扎附加钢筋，做好预留预埋后浇筑混凝土，形成完整受力体系，每层钢筋桁架楼承板的铺设宜从起始位置向一个方向铺设，随主体结构安装施工顺序，铺设相应各层的钢筋桁架楼承板，钢筋桁架楼承板连接采用扣合方式，板与板之间的拉钩连接应紧密，保证混凝土施工时不漏浆，同时注意排板方向要一致，铺设前，应按图纸所示的起始位置放设铺设时的基准线，钢筋桁架楼承板以钢筋为上弦、下弦及腹杆，通过电阻点焊连接而成的桁架叫做钢筋桁架，钢筋桁架与底板通过电阻点焊连接成整体的组合承重板叫做钢筋桁架楼承板，实现了机械化生产，有利于钢筋排列间距均匀、混凝土保护层厚度一致，提高了楼板的施工质量，减少现场钢筋绑扎工程量，加快施工进度，增加施工安全保证，拆装方便，可多次重复利用，节约钢材，大大提高了劳动生产率，有效降低了产品成本，可以满足现浇钢筋混凝土楼板承载力和变形的要求。
Claims (10)
1.一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、下料组立探伤：下料组立完成后，对内部缺陷进行检验；
S2、吊装受力分析：吊装前对各工况进行数值模拟，保证吊装方法均满足要求；
S3、球体中心支撑吊装：球体内部从球心竖直向下安装支撑看台钢结构圆盘桁架柱；
S4、球体北极圈吊装：球体上部北极圈位置调节固定以及角度调整；
S5、球体弧形柱、箱型梁吊装：安装竖向钢柱后，进行外围箱型梁吊装；
S6、双曲桁架柱吊装：球形钢结构和外侧附属结构形成整体后进行双曲桁架柱的安装；
S7、单曲桁架梁吊装：通过双机抬吊的方式安装单曲桁架梁；
S8、钢筋桁架楼承板及混凝土施工：根据设计要求绑扎附加钢筋，做好预留预埋后浇筑混凝土，形成完整受力体系。
2.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述下料采用等离子切割，整板弧形的方式，以确保弧形构件尺寸准确性，所述组立主要为箱型组立与H型钢组立，所述探伤采用超声波方式，若超声波不能做出判断，应采用摄像方式。
3.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S3中，所述球体中心支撑吊装采用独立方形截面钢结构桁架柱临时支撑，同时，新增加的桁架柱临时支撑焊接于已有看台结构之上，临时支撑顶部用角钢和钢板网焊接制作操作平台。
4.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S4中，中间临时支撑的四根方形截面钢柱顶部设置有四台千斤顶进行所述球体北极圈调节固定，以及后期整体结构形成整体后的施工卸载操作，所述球体北极圈的方向角度用全站仪精确测量。
5.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S5中，所述竖向钢柱安装时，采取对称形式进行安装，以保证整体结构受力稳定，所述箱型梁一般由盖板、腹板、底板以及隔板组成，整体球体成型后，进行结构卸荷。
6.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S6中，所述双曲桁架柱构件进场时为散件，现场进行地面拼装焊接，所述双曲桁架柱起吊后与地下室折角柱倾斜对接，采用连接钢板和螺栓临时固定。
7.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S7中，所述单曲桁架梁主要在所述双曲桁架柱顶端，外围休闲走廊处，所述单曲桁架梁杆件截面为H型钢，采用工厂分段，现场对接，整体吊装。
8.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S7中，所述双机抬吊可以减小因刚度不足引起的吊装变形，所述双机抬吊过程中，两台吊钩滑轮组均应保持垂直状态。
9.根据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S8中，每层所述钢筋桁架楼承板的铺设宜从起始位置向一个方向铺设，随主体结构安装施工顺序，铺设相应各层的所述钢筋桁架楼承板。
10.据权利要求1所述的一种基于钢结构球幕影院工程大跨度双曲桁架施工工艺，其特征在于，在步骤S8中，所述钢筋桁架楼承板连接采用扣合方式，板与板之间的拉钩连接应紧密，保证所述混凝土施工时不漏浆，同时注意排板方向要一致。
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