CN114718325B - 一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，解决了单元桁架大部分工序是在空中进行焊接施工，由于空中施工难度大，空中施工场地较窄，导致单元桁架的拼装速度缓慢，施工周期较长的问题。本发明在工厂中将单元桁架的各杆件预制完成后，运输到施工现场，通过胎架进行精准拼装，解决了因单榀桁架较大、异形等不易或无法运输的情形。单元桁架的各杆件通过胎架进行拼装，所有径向主桁架的角度一致，拼装精度易于控制。在施工时，大大降低了单元桁架在空中的焊接施工量，使得单元桁架的施工进程得以快速推进，大大减少了单元桁架的施工周期。同时通过降低高空焊接作业量，也降低了空中施工的安全风险。

Description

一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法
技术领域
本发明涉及曲面钢桁架施工技术领域，特别是指一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法。
背景技术
随着时代的快速发展，人民的生活水平日益提高，已在全国掀起了全民健身的热潮。随之而来的是全国各地的场馆类建筑应运而生。然而，各类建筑已不仅仅局限于对使用功能的要求，还更注重于依靠建筑外形来寓意某种理念、民族特征、区域特色等。考虑钢筋混凝土的局限性，更多的公共建筑、基础设施已不能完全表达设计理念，更多的依靠钢结构来实现外形复杂、高度较高、跨度较大等特征，以实现建筑物使用功能的要求和设计理念的表达等。
体育场馆类及大型基础设施的钢结构工程，通常工程量较大、施工工序复杂，受外界影响因素多，需多方面综合考虑可能的影响因素，并采取相应的应对措施。
本发明需要解决的是如图1所示的内圈悬挑的全钢结构的环形钢桁架的施工难题。该环形钢桁架的主要难点在于：（1）传统的单元桁架的大部分工序是在空中进行焊接施工，由于空中施工难度大，空中施工场地较窄，导致单元桁架的拼装速度缓慢，施工周期较长；（2）单榀桁架的重量重、高度较高，本发明所用的单榀桁架由于内端未设支撑，其内端处于悬挑状态，与传统的单榀桁架在两端均设支撑的结构具有较大差异，因此需要在施工时考虑到临时支撑体系的安装和卸荷，而目前未公开有适用于本发明所需的环形钢桁架的临时支撑体系的施工方案。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的传统的单元桁架大部分工序是在空中进行焊接施工，由于空中施工难度大，空中施工场地较窄，导致单元桁架的拼装速度缓慢，施工周期较长的问题，本发明提出了一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法。
本发明的技术方案是：一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，包括以下步骤：
S1、在土建结构施工过程中同步将用以安装外环支座和内环支座的钢骨柱的底部预埋于土建结构混凝土内，并将钢骨柱柱顶标高及中心坐标复测校核无误后浇筑混凝土；
S2、绘制管桁架的三维模型，对施工场地进行测量，根据测量数据和管桁架的三维模型数据建立对应的施工坐标系；
S3、根据钢结构深化图，在工厂中预制单元桁架的各杆件；
S4、平整施工现场的场地，并在施工现场组装胎架，将预制好的各杆件运输到施工现场，将单元桁架的各杆件在胎架上进行拼装以得到第一径向边桁架、径向中桁架、第二径向边桁架、第一环向桁架、第二环向桁架、第三环向桁架和第一单层网壳；
S5、根据管桁架的三维模型计算出各个单元桁架的临时支撑点，根据临时支撑点和临时支撑体系的材料规格建立临时支撑体系施工坐标；
S6、根据临时支撑体系施工坐标对施工场地进行放样，得到临时支撑体系的施工放样区，在施工放样区安装临时支撑体系；
S7、根据设定的安装起点，将第一径向边桁架、径向中桁架和第二径向边桁架以从左到右的方向依次分别吊装到临时支撑体系顶部的支撑平台上；
S8、在第一径向边桁架、径向中桁架和第二径向边桁架上沿从上到下的顺序依次完成第一环向桁架、第二环向桁架、第三环向桁架的安装，形成纵横交错的骨架网；
S9、将第一单层网壳焊接在骨架网的网格内以填充间隙，形成单元桁架，将单元桁架朝向前侧的下端与外环支座顶部的连接基件焊接；
S10、将单元桁架的下端与外环支座固定连接，将外环支座固定在地面上，将单元桁架的底侧中部与斜撑杆焊接连接，将斜撑杆的下端与内侧的钢骨柱的顶部焊接以形成内环支座；
S11、重复S7~S10，完成第二个单元桁架的安装，然后在第一个单元桁架和第二个单元桁架之间安装第二单层网壳，以使第二单层网壳填充第一个单元桁架和第二个单元桁架之间的间隙；
S12、重复步骤S7~S11，安装完成最后一个单元桁架，得到成型的双曲面悬挑空间管桁架；
S13、对双曲面悬挑空间管桁架进行验收合格后，拆除临时支撑体系，并将拆除后的临时支撑体系的各配件运输出双曲面悬挑空间管桁架的内部。
优选的，双曲面悬挑空间管桁架为花苞状结构，双曲面悬挑空间管桁架的俯视角度的结构为环形结构。
优选的，临时支撑体系包含有临时外支撑架和临时内支撑架，临时外支撑架和临时内支撑架的顶部均设有支撑平台，支撑平台用以支撑第一径向边桁架、径向中桁架或第二径向边桁架的下弦杆；
步骤S6中临时支撑体系的安装如下，将临时外支撑架、临时内支撑架放置在施工放样区的对应节点区域，然后采用斜向设置的缆绳将临时外支撑架和临时内支撑架固定在地面上。
优选的，临时支撑体系包含有n个施工时循环交替使用的临时支撑单元，n大于等于3；
一个临时支撑单元用以支撑一个单元桁架，每个临时支撑单元均包含有临时外支撑架和临时内支撑架；
步骤S12中，当第n个临时支撑单元上安装好单元桁架后，拆除第二个单元桁架下方的临时支撑单元，将拆下的临时支撑单元组装到将要安装的第n+1个单元桁架下方；
当第n+1个单元桁架安装完毕后，拆除第三个单元桁架下方的临时支撑单元，并将拆下的临时支撑单元安装到第n+2个单元桁架下方，重复上述步骤，直至最后一个单元桁架安装完成，拆除全部的临时支撑单元。
优选的，临时外支撑架和临时内支撑架均沿其周向等距设置多个缆绳，缆绳的下端与锚固连接件的上部固定连接，锚固连接件插入地面，并且锚固连接件的下部被浇筑入混凝土内。
优选的，当临时内支撑架的底部架设在看台上时，在临时内支撑架的底部安装临时支撑底座，临时支撑底座横跨至少两个看台台阶，临时支撑底座的顶部水平；
在看台台阶下方设置加固支撑架，加固支撑架的下端抵靠在地面上，加固支撑架的上端抵靠在临时支撑底座对看台台阶的施力区域的下方。
优选的，步骤S3中，同时在工厂预制的还有水平桁架标准节；
当临时内支撑架高度超过10m时，在进行步骤S7时，在临时内支撑架上沿水平方向依次拼接水平桁架标准节以形成水平桁架，相邻的临时内支撑架通过水平桁架形成一个受力整体。
优选的，在每一个临时支撑单元拆除之前，均需对该单元桁架及其连接结构的各个连接节点进行超声波探伤、表面涂装的验收，验收合格后再进行临时支撑单元的拆除。
优选的，内环支座包括焊接在钢骨柱上的四根斜撑杆；
前侧的两个斜撑杆形成从前向后、从上向下倾斜的V型结构I，前侧的两个斜撑杆的上端分别与第三环向桁架和第一径向边桁架的底部连接节点、第三环向桁架和第二径向边桁架的底部连接节点固定连接；
后侧的两个斜撑杆形成从后向前、从下向上倾斜的V型结构II，后侧的两个斜撑杆的上端分别与第二环向桁架和第一径向边桁架的底部连接节点、第二环向桁架和第二径向边桁架的底部连接节点固定连接。
优选的，外环支座包括混凝土基座、第一连接基件、第二连接基件和第三连接基件；
外环支座所对应的钢骨柱预埋在混凝土基座内，第一连接基件、第二连接基件和第三连接基件的下端均与外环支座所对应的钢骨柱的顶部焊接连接；
第一连接基件用以与第一径向边桁架的下端焊接连接；
第二连接基件用以与径向中桁架的下端焊接连接；
第三连接基件用以与第二径向边桁架的杆件下端焊接连接。
本发明的有益效果是：（1）本发明在工厂中将单元桁架的各杆件预制完成后，运输到施工现场，通过胎架进行精准拼装，解决了因单榀桁架较大、异形等不易或无法运输的情形。
（2）单元桁架的各杆件通过胎架进行拼装，所有径向主桁架的角度一致，拼装精度易于控制。
（3）经胎架拼装后得到的单元桁架的装配构件：径向主桁架、环向桁架和单层网壳，径向主桁架、环向桁架和单层网壳作为单元桁架主要骨架，其焊接施工基本都在地面上完成，然后再把径向主桁架、环向主桁架、单层网壳依次吊装到临时支撑体系进行焊接拼施工，大大降低了单元桁架在空中的焊接施工量，使得单元桁架的施工进程得以快速推进，大大减少了单元桁架的施工周期。同时通过降低高空焊接作业量，也降低了空中施工的安全风险。
（4）本发明在地面上采用胎架仅拼装完成径向主桁架、环向主桁架、单层网壳，而不是把单元桁架全部拼装完成后再进行吊装，是为了避免单元桁架全部在地面上拼装后在进行吊装时，由于单元桁架的自重过大，不仅导致自身易发生形变，导致吊机转运时比较困难，施工人员通过全站仪对单元桁架进行复核，指挥吊机进行单元桁架的微调时也比较困难，难以快速完成单元桁架的复核微调工序。
（5）构建的临时支撑体系能够拆除后进行周转使用，降低了临时支撑体系的成本投入。
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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中的双曲面悬挑空间管桁架的整体三维轴测示意图；
图2为图1的俯视角度的结构示意图；
图3为图1中的单元桁架的结构示意图；
图4为图3中的第一径向边桁架的结构示意图；
图5为图3中的外环支座与单元桁架的连接结构放大图；
图6为实施例中的节点连接件的结构示意图；
图7为实施例1中的临时支撑体系与单元桁架的施工顺序示意图；
图8为实施例1中的临时支撑体系与单元桁架的实际施工示意图；
图9为图8中的临时内支撑架的结构示意图；
图10为图8中的临时内支撑架与看台的连接结构结构示意图；
图11为图10中的看台内部的加固支撑架的结构示意图；
图12为实施例1中的胎架的结构示意图；
图中，1、单元桁架；
2、第一径向边桁架；
201、上弦杆，201-1、第一上分段节点，201-2、第二上分段节点，201-3、第三上分段节点，201-4、第四上分段节点；
202、下弦杆，202-1、第一下分段节点，202-2、第二下分段节点，202-3、第三下分段节点，202-4、第四下分段节点，202-5、第五下分段节点；
203、腹杆；
3、径向中桁架，4、第二径向边桁架，5、第一环向桁架，6、第二环向和桁架，7、第三环向桁架，8、第一单层网壳，9、第二单层网壳；
10、外环支座；
1001、混凝土基座，1002、第一连接基件，1003、第二连接基件，1004、第三连接基件；
11、内环支座，1101、斜撑杆，12、节点连接件，13、临时外支撑架，14、临时内支撑架，15、支撑架标准节，16、水平桁架，17、支撑平台，18、缆绳，19、临时支撑底座，20、看台，21、加固支撑架；
22、胎架基座，23、胎架下横梁，24、胎架立柱，25、胎架上横梁，26、胎架斜撑。
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付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。
实施例1：一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，包括以下步骤：
S1、在土建结构施工过程中同步将用以安装外环支座10和内环支座11的钢骨柱的底部预埋于土建结构混凝土内，并将钢骨柱柱顶标高及中心坐标复测校核无误后浇筑混凝土。
S2、绘制管桁架的三维模型（如图1和图2所示），对施工场地进行测量，根据测量数据和管桁架的三维模型数据建立对应的施工坐标系。
S3、根据钢结构深化图，在工厂中预制单元桁架1的各杆件（为了快速在添加上完成各杆件的拼装，各杆件在工厂预制时需打上对应的标记，以进行快速区分）、外环支座10所需的连接基件、内环支座11所需的斜撑杆1101、支撑架标准节15、水平桁架标准节和支撑平台17和水平桁架标准节。
S4、平整施工现场的场地，并在施工现场组装胎架，预制好的各杆件运输到施工现场进行拼装，具体步骤如下：
S4.1、为了保证构件拼装的精度，防止构件在拼装的过程中由于胎架的不均匀沉降而导致出现拼装误差，组装场地要求与履带吊作业道路均需进行场地道路修整，做法采用原始土层平整压实、铺设800厚碎石垫层进行压实，再在碎石垫层上面铺设钢路基箱；
S4.2、采用25吨吊车，在施工现场根据单元桁架（1）的设计图拼装胎架。径向主桁架（第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4）造型为双曲面桁架结构，径向主桁架拼装过程中精度控制是关键；拼装过程中，杆件拼装以及焊接作业都会对胎架产生作用力，因此胎架调节立杆必须保证稳定，为此采用HN300*150型钢拼装成如图12所示的胎架基座22，然后在胎架基座22的上部固定胎架立柱24。胎架基座22、胎架下横梁23、胎架立柱24均采用HN250*125型钢制作，两侧的胎架立柱24高4.5米，胎架斜撑26采用HN175*90型钢，便于径向主桁架脱胎吊装。
在胎架制作时，首先以一个制备好的径向主桁架作为基准，通过三维软件找出径向主桁架的每个就黑点中心线的交汇点和偏移两侧200mm位置的相对坐标点，完成胎架基座22的组装。
然后在胎架基座22上利用全站仪进行放样，通过调整一个制备好、作为样本的上弦杆的前后长度来调整上弦杆某一节点的垂直高度（上弦杆为曲杆），完成左右两侧的胎架基座22的校准复测后，在两侧的胎架基座22之间焊接胎架下横梁23，以完成胎架基座22的相对固定。
然后，在胎架基座22上焊接胎架立柱24，并在胎架立柱24上焊接对应高度的胎架上横梁25，上弦杆的每一根杆段至少需两个前后设置间隔设置的胎架上横梁25进行支撑。
然后，在胎架立柱24的前后两侧焊接胎架斜撑26，完成对胎架立柱24的支撑。
在全部的胎架上横梁25安装完成后，在胎架上横梁25上作出对应的标记，以在后期再次组装上弦杆时，把上弦杆的对应杆段快速放置到对应的胎架上横梁25上，使径向主桁架的拼装速度大大加快，而且拼装精度大大提高。
最后，对制作完成的胎架进行整体检测和验收。
S4.3、根据单元桁架（1）的设计图，如图12所示，在胎架上制备径向主桁架（第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4）、环向桁架（第一环向桁架5、第二环向桁架6、第三环向桁架7）、第一单层网壳8和第二单层网壳9。
S4.4、根据管桁架的三维模型计算出临时支撑体系的安装节点和安装高度，然后依此将支撑架标准节15对接拼装得到临时外支撑架13和临时内支撑架14，将支撑平台17安装在临时外支撑架13和临时内支撑架14的顶部。
支撑架标准节15的相互拼装方式与脚手架的搭建方式基本相同，此处不再进行详细赘述。
支撑平台17包括一个平板和焊接在平板上的竖板，竖板的上部开设有上开口的半圆槽，施工时，以第一径向边桁架2为例，第一径向边桁架2底部的下弦杆202搭在半圆槽内。
S5、根据管桁架的三维模型计算出各个单元桁架1的临时支撑点，根据临时支撑点和临时支撑体系的材料规格建立临时支撑体系施工坐标。
S6、根据临时支撑体系施工坐标对施工场地进行放样，得到临时支撑体系的施工放样区。
S7、构建临时支撑体系：
S7.1、将临时外支撑架13、临时内支撑架14放置在施工放样区的对应节点区域，如图7、图8和图9所示，在临时外支撑架13和临时内支撑架14的四个周侧面上等距设置八个缆绳18，缆绳18的下端与锚固连接件的上部固定连接，锚固连接件插入地面，并且锚固连接件的下部被浇筑入混凝土内，以防止临时外支撑架13和临时内支撑架14倾覆。
本实施例中缆绳18采用的直径大于9.3mm的钢丝绳，缆绳18地面夹角为45~60度。
S7.2、如图8所示，当临时内支撑架14的底部架设在看台上时，在临时内支撑架14的底部安装临时支撑底座19，本实施例中的临时支撑底座19横跨三个看台台阶。
如图10和图11所示，临时支撑底座19包括位于顶部的方形框架和焊接在方形框架底部的两个支腿，方形框架搭在其中一个看台台阶上，支腿支撑在最另一个看台台阶上，临时内支撑架14的底部通过螺栓固定安装在方形框架上。
为了对看台台阶进行加固，防止看台台阶在临时内支撑架14重压下发生形变，如图11所示，在看台台阶下方设置加固支撑架21，加固支撑架21为支腿加底座的结构，加固支撑架21的下端抵靠在地面上，加固支撑架21的上端抵靠在临时支撑底座19对看台台阶的施力区域的下方。
S7.3、当临时内支撑架14高度超过10m时，在进行步骤S7时，在临时内支撑架14上沿水平方向依次拼接水平桁架标准节以形成水平桁架16，相邻的临时内支撑架14通过水平桁架16形成一个受力整体。
S7.4、成型后的临时支撑体系如图7所示，本发明的临时支撑体系包含4个施工时循环交替使用的临时支撑单元。
如图8所示，每一个临时支撑单元包含有两个相邻的临时外支撑架13和三个相邻的临时内支撑架14。
一个临时支撑单元在使用时用以承载一个单元桁架1的搭建施工。
S8、将连接基件吊装至外环支座10安装所对应的钢骨柱处，将连接基件、斜撑杆1101分别与对应的钢骨柱焊接，然后在钢骨柱处浇筑混凝土，形成外环支座10，并依次完成全部的外环支座10施工，形成如图8所示的结构。
外环支座10的具体结构如图3和图5所示，外环支座10包括混凝土基座1001、第一连接基件1002、第二连接基件1003和第三连接基件1004。
外环支座10所对应的钢骨柱预埋在混凝土基座1001内，第一连接基件1002、第二连接基件1003和第三连接基件1004的下端均与外环支座10所对应的钢骨柱的顶部焊接连接。
第一连接基件1002的顶部用以与第一径向边桁架2的下端焊接连接。
第二连接基件1003的顶部用以与径向中桁架3的下端焊接连接。
第三连接基件1004的顶部用以与第二径向边桁架4的杆件下端焊接连接。
S9、根据设定的安装起点（安装起点可任意设定），按单元桁架1在管桁架的三维模型内的排列方向，通过Tekla Structures三维模型，利用软件计算三个径向主桁架（第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4）的重心位置。
第一径向边桁架2和第二径向边桁架4吊装主吊选择400t履带吊在外环作业，吊钩与内环支座11所在的支座点在下放时保持在一条垂线上。吊点设置在支撑点两侧的上弦杆与腹杆交接位置，采用捆绑方式吊装，吊装钢丝绳直径为50mm。辅吊选择180t履带吊，起吊径向主桁架的悬挑端部，在内环辅助作业。130t履带吊，起吊径向边桁架的最下端在外环辅助作业，与外环支座10配合。径向中桁架3采用400t履带吊独自完成吊装就位工作。
依据上述起吊方式，在起吊前，首先一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4得到杆件上设置反光贴，然后将第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4以从左到右的方向依次分别吊装到临时支撑体系顶部的支撑平台17上；然后在第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4上沿从上到下的顺序依次完成第一环向桁架5、第二环向桁架6、第三环向桁架7的安装，得到纵横交错的骨架网；在将第一单层网壳8焊接在骨架网的网格内以填充间隙；
采用全站仪复核第一环向桁架5、第二环向桁架6、第三环向桁架7上的反光贴所在的空间坐标，对第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4微调复核，直至空间坐标无误后，完成单元桁架1的安装。
如图3和图8所示，成型后的单元桁架1为内外双曲面的花瓣形状，单元桁架1朝向后侧的上端处于悬挑状态。
第一径向边桁架2的下端与第一连接基件1002的顶部焊接连接。
径向中桁架3的下端与第二连接基件1003的顶部焊接连接。
第二径向边桁架4的杆件下端与第三连接基件1004的顶部焊接连接。
节点连接件12为铸钢管件，用以安装在单元桁架1的杆件连接节点处，以使相邻的杆件能够在汇集的交点处正常连接，以第一径向边桁架2为示例，节点连接件12安装在第三下分段节点202-3、第四下分段节点202-4、第五下分段节点202-5处，以完成下弦杆202与腹杆203、斜撑杆1101、环向桁架的杆件的连接。
S10、将四根斜撑杆1101吊装至内环支座11安装所对应的钢骨柱处，并四根将斜撑杆1101的下端与对应的钢骨柱焊接，然后在该钢骨柱的下部浇筑混凝土，形成如图3所示的内环支座11。
然后，前侧的两个斜撑杆1101形成从前向后、从上向下倾斜的V型结构I，前侧的两个斜撑杆1101的上端分别与第三环向桁架7和第一径向边桁架2的底部连接节点、第三环向桁架7和第二径向边桁架4的底部连接节点焊接连接。
后侧的两个斜撑杆1101形成从后向前、从下向上倾斜的V型结构II，后侧的两个斜撑杆1101的上端分别与第二环向桁架6和第一径向边桁架2的底部连接节点、第二环向桁架6和第二径向边桁架4的底部连接节点焊接连接。
S11、重复S9~S10，完成第二个单元桁架1的安装，然后在第一个单元桁架1和第二个单元桁架1之间安装第二单层网壳9，以使第二单层网壳9填充第一个单元桁架1和第二个单元桁架1之间的间隙。
S12、重复步骤S9~S11，如图7所示，当第四个临时支撑单元上安装好单元桁架1后，拆除第二个单元桁架1下方的临时支撑单元，将拆下的临时支撑单元组装到将要安装的第五个单元桁架1下方。
当第五个单元桁架1安装完毕后，拆除第三个单元桁架1下方的临时支撑单元，并将拆下的临时支撑单元安装到第六个单元桁架1下方，重复上述步骤，直至最后一个单元桁架1安装完成，得到成型的双曲面悬挑空间管桁架。
在每一个临时支撑单元拆除之前，均需对该单元桁架1及其连接结构的各个连接节点进行超声波探伤、表面涂装的验收，验收合格后再进行临时支撑单元的拆除。
随安装进度，后序工程有序按计划的每安装一个单元桁架，后序卸荷一个临时支撑单元，卸荷后的临时支撑单元周转至下一个待安装的单元桁架位置，有效的减少了临时支撑体系的投入，降低了构建临时支撑体系的成本投入。
S13、对双曲面悬挑空间管桁架进行验收合格后，拆除临时支撑体系，并将拆除后的临时支撑体系的各配件运输出双曲面悬挑空间管桁架的内部。
采用本发明制备成型的管桁架（体育馆工程上部屋面罩棚的空间钢桁架结构），如图1所示，其外轮廓呈正圆形，直径约270m，罩棚宽约57.1m，最大悬挑长度约25m，罩棚结构最高点标高48.40m（上弦中心）。
整个管桁架由18片造型相同的单元桁架1组成，以“花瓣”为母体，每个单元包含大、小两种花瓣组，每个大花瓣单元由径向主桁架、环向桁架及桁架间的第二单层网壳9构成，其中径向主桁架采用倒三角形，径向主桁架最大悬挑长度约37.6m，桁架肩部高度8m，前端收至2.8m。
三个径向主桁架（第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4）之间设置了三道环向桁架（第一环向桁架5、第二环向桁架6、第三环向桁架7），分别位于径向主桁架的悬挑前端（第一径向边桁架2的第五下分段节点202-5所在的环向区域）及钢结构上支座两个支承位置（第一径向边桁架2的第四下分段节点202-4和第三下分段节点202-3所在的环向区域），环最大跨度约31m，最大高度约5m。
径向主桁架和环向桁架之间区域采用第一单层网壳8填充，第一单层网壳8支承于径向主桁架和环向桁架上弦，构成“小花瓣”。
每个单元桁架1分别由外环支座10作为单元桁架的下部支撑点，且第一径向边桁架2、径向中桁架3和第二径向边桁架4通过第一连接基件1002、第二连接基件1003和第三连接基件1004与外环支座柱顶板焊接连接。
第一连接基件1002、第二连接基件1003和第三连接基件1004通过圆管杆件连接成一个整体（图5为单元桁架与外环支座连接示意图）。
内环支座11上部的四根斜撑杆1101，每两根分别作为单元桁架的第一径向边桁架2和第二径向边桁架4的上部支撑点。
内环支座11及外环支座10所需的杆钢骨柱均为Q355B的型钢柱。
实施例2：一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，本实施例中，临时支撑体系包含有3个施工时循环交替使用的临时支撑单元。其它施工过程以及结构均与实施例1相同。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不受上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在土建结构施工过程中同步将用以安装外环支座（10）和内环支座（11）的钢骨柱的底部预埋于土建结构混凝土内，并将钢骨柱柱顶标高及中心坐标复测校核无误后浇筑混凝土；
S2、绘制管桁架的三维模型，对施工场地进行测量，根据测量数据和管桁架的三维模型数据建立对应的施工坐标系；
S3、根据钢结构深化图，在工厂中预制单元桁架（1）的各杆件；
S4、平整施工现场的场地，并在施工现场组装胎架，将预制好的各杆件运输到施工现场，将单元桁架（1）的各杆件在胎架上进行拼装以得到第一径向边桁架（2）、径向中桁架（3）、第二径向边桁架（4）、第一环向桁架（5）、第二环向桁架（6）、第三环向桁架（7）和第一单层网壳（8）；
S5、根据管桁架的三维模型计算出各个单元桁架（1）的临时支撑点，根据临时支撑点和临时支撑体系的材料规格建立临时支撑体系施工坐标；
S6、根据临时支撑体系施工坐标对施工场地进行放样，得到临时支撑体系的施工放样区，在施工放样区安装临时支撑体系；
S7、根据设定的安装起点，将第一径向边桁架（2）、径向中桁架（3）和第二径向边桁架（4）以从左到右的方向依次分别吊装到临时支撑体系顶部的支撑平台（17）上；
S8、在第一径向边桁架（2）、径向中桁架（3）和第二径向边桁架（4）上沿从上到下的顺序依次完成第一环向桁架（5）、第二环向桁架（6）、第三环向桁架（7）的安装，形成纵横交错的骨架网；
S9、将第一单层网壳（8）焊接在骨架网的网格内以填充间隙，形成单元桁架（1），将单元桁架（1）朝向前侧的下端与外环支座（10）顶部的连接基件焊接；
S10、将单元桁架（1）的下端与外环支座（10）固定连接，将外环支座（10）固定在地面上，将单元桁架（1）的底侧中部与斜撑杆（1101）焊接连接，将斜撑杆（1101）的下端与内侧的钢骨柱的顶部焊接以形成内环支座（11）；
S11、重复S7~S10，完成第二个单元桁架（1）的安装，然后在第一个单元桁架（1）和第二个单元桁架（1）之间安装第二单层网壳（9），以使第二单层网壳（9）填充第一个单元桁架（1）和第二个单元桁架（1）之间的间隙；
S12、重复步骤S7~S11，安装完成最后一个单元桁架（1），得到成型的双曲面悬挑空间管桁架；
S13、对双曲面悬挑空间管桁架进行验收合格后，拆除临时支撑体系，并将拆除后的临时支撑体系的各配件运输出双曲面悬挑空间管桁架的内部。
2.如权利要求1所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：双曲面悬挑空间管桁架为花苞状结构，双曲面悬挑空间管桁架的俯视角度的结构为环形结构。
3.如权利要求1或2所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：临时支撑体系包含有临时外支撑架（13）和临时内支撑架（14），临时外支撑架（13）和临时内支撑架（14）的顶部均设有支撑平台（17），支撑平台（17）用以支撑第一径向边桁架（2）、径向中桁架（3）或第二径向边桁架（4）的下弦杆；
步骤S6中临时支撑体系的安装如下，将临时外支撑架（13）、临时内支撑架（14）放置在施工放样区的对应节点区域，然后采用斜向设置的缆绳（18）将临时外支撑架（13）和临时内支撑架（14）固定在地面上。
4.如权利要求3所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：临时支撑体系包含有n个施工时循环交替使用的临时支撑单元，n大于等于3；
一个临时支撑单元用以支撑一个单元桁架（1），每个临时支撑单元均包含有临时外支撑架（13）和临时内支撑架（14）；
步骤S12中，当第n个临时支撑单元上安装好单元桁架（1）后，拆除第二个单元桁架（1）下方的临时支撑单元，将拆下的临时支撑单元组装到将要安装的第n+1个单元桁架（1）下方；
当第n+1个单元桁架（1）安装完毕后，拆除第三个单元桁架（1）下方的临时支撑单元，并将拆下的临时支撑单元安装到第n+2个单元桁架（1）下方，重复上述步骤，直至最后一个单元桁架（1）安装完成，拆除全部的临时支撑单元。
5.如权利要求4所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：临时外支撑架（13）和临时内支撑架（14）均沿其周向等距设置多个缆绳（18），缆绳（18）的下端与锚固连接件的上部固定连接，锚固连接件插入地面，并且锚固连接件的下部被浇筑入混凝土内。
6.如权利要求5所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：当临时内支撑架（14）的底部架设在看台上时，在临时内支撑架（14）的底部安装临时支撑底座（19），临时支撑底座（19）横跨至少两个看台台阶，临时支撑底座（19）的顶部水平；
在看台台阶下方设置加固支撑架（21），加固支撑架（21）的下端抵靠在地面上，加固支撑架（21）的上端抵靠在临时支撑底座（19）对看台台阶的施力区域的下方。
7.如权利要求6所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：步骤S3中，同时在工厂预制的还有水平桁架标准节；
当临时内支撑架（14）高度超过10m时，在进行步骤S7时，在临时内支撑架（14）上沿水平方向依次拼接水平桁架标准节以形成水平桁架（16），相邻的临时内支撑架（14）通过水平桁架（16）形成一个受力整体。
8.如权利要求4-7中任一项所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：在每一个临时支撑单元拆除之前，均需对该单元桁架（1）及其连接结构的各个连接节点进行超声波探伤、表面涂装的验收，验收合格后再进行临时支撑单元的拆除。
9.如权利要求8所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：内环支座（11）包括焊接在钢骨柱上的四根斜撑杆（1101）；
前侧的两个斜撑杆（1101）形成从前向后、从上向下倾斜的V型结构I，前侧的两个斜撑杆（1101）的上端分别与第三环向桁架（7）和第一径向边桁架（2）的底部连接节点、第三环向桁架（7）和第二径向边桁架（4）的底部连接节点固定连接；
后侧的两个斜撑杆（1101）形成从后向前、从下向上倾斜的V型结构II，后侧的两个斜撑杆（1101）的上端分别与第二环向桁架（6）和第一径向边桁架（2）的底部连接节点、第二环向桁架（6）和第二径向边桁架（4）的底部连接节点固定连接。
10.如权利要求8所述的一种体育场双曲面悬挑空间管桁架施工方法，其特征在于：外环支座（10）包括混凝土基座（1001）、第一连接基件（1002）、第二连接基件（1003）和第三连接基件（1004）；
外环支座（10）所对应的钢骨柱预埋在混凝土基座（1001）内，第一连接基件（1002）、第二连接基件（1003）和第三连接基件（1004）的下端均与外环支座（10）所对应的钢骨柱的顶部焊接连接；
第一连接基件（1002）用以与第一径向边桁架（2）的下端焊接连接；
第二连接基件（1003）用以与径向中桁架（3）的下端焊接连接；
第三连接基件（1004）用以与第二径向边桁架（4）的杆件下端焊接连接。
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