CN114934596B - 一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法及机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法及机构，包括选择提升吊点位置、安装分配桁架、安装提升装置定位提升结构、组装钢屋盖、监测系统布设、预提升、正式提升、钢屋盖安装，该施工方法充分利用地下室支撑框架框架结构的侧移刚度小、承载能力大的特点，在提升过程中，将钢屋盖和提升装置的重力以及分配桁架自重传递到地下室框架结构上，防止地下室顶板应力集中，产生局部破坏，且分配桁架柱脚能够有效防止提升装置侧移，有效保护地下混凝土结构。

Description

一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法及机构

技术领域

本发明涉及一种体育馆钢屋盖施工方法，特别是一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法及机构。

背景技术

体育强国建设目标不断向前推进，公共体育资源管理机制持续深化改革，体育场馆、大型全民健身场地等基础设施建设在各大城市同步开展。

当前体育馆屋盖体系广泛采用钢结构作为支撑体系，以减少上部结构的自重，增强屋盖网架的刚度和整体稳定；通常支点较少的网架或跨度较大的重型屋盖采用整体提升法进行屋盖的安装，减少高空作业，加快施工进度。以往的体育馆建设绝大多数没有地下室结构，因此整体提升可以直接将力传给基础，不会对主体部分造成破坏，但随着市场经济的完善和国土空间资源的优化，地下室建设逐渐纳入体育场馆的设计范围，意味着在整体提升过程中，钢屋盖和提升装置的重力仅通过地面的支撑点传给地下室结构再传给基础，对地下室结构承载能力和变形能力以及节点强度提出了更高的要求。

发明内容

本发明提供了一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法及机构，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法，包括：

步骤一；安装分配桁架：根据地下室支撑框架与四个吊点的位置固定分配桁架，将分配桁架与地下室支撑框架上的预埋件连接固定；

步骤二；定位提升结构：将提升装置固定到分配桁架上，在提升装置顶部的下方垂直设置提升设备，提升设备下放至地面；

步骤三；组装钢屋盖：将钢屋盖上弦杆、下弦杆以及中部桁架结构焊接在一起，并将下弦杆与提升设备底部固定结构锁死；

步骤四；模拟提升：对各个组件以及钢屋盖的各个位置应力、位移进行模拟，分析提升时的稳定性并且对各个位置进行微调；

步骤五；预提升：在模拟提升完成后正式提升之前，先通过提升设备对钢屋盖进行预提升，使钢屋盖各个位置全部稳定的脱离拼装胎架；

步骤六；正式提升：以预提升结束的终点为起点，通过提升设备继续提升钢屋盖至提升装置预设的吊点上，提升过程中实时调整各个提升装备上的输出功率，使钢屋盖的保持平稳姿态上升；

步骤七；钢屋盖安装：待钢屋盖提升至合适的位置后，将钢屋盖锁紧固定，拆卸提升设备等组件，完成钢屋盖的安装提升作业。

作为进一步改进的，在步骤一中，还包括：根据钢屋盖的形状设置多组吊点数据组合，吊点数据组合为至少四个吊点的组合，选择位于地下室支撑框架上的吊点数据组合。

作为进一步改进的，所述吊点数据组合选择的地下室支撑框架至少包括两面以上的墙体，至少一个吊点位于地下室的承重墙顶部。

作为进一步改进的，所述不同分配桁架底部的柱脚朝向均不同。

作为进一步改进的，在步骤二中，还包括：提升装置固定提升设备的节点与提升设备的提升节点处于同一直线上，令钢屋盖沿着提升装置的内侧上升。

作为进一步改进的，在步骤六中，还包括：通过布设在分配桁架、地下室支撑框架、提升装置、提升设备、钢屋盖上的传感器获取多项数据，并将数据汇总至后台，通过后台实时控制提升设备的输出功率。

本发明还公开了一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工机构，包括：

固定在地下室支撑框架上的若干分配桁架；

锁紧固定在所述分配桁架上的提升装置；

设置在所述提升装置顶部中心的液压提升设备，所述液压提升设备的底部通过钢绞线垂直连接有一吊具，所述吊具固定在钢屋盖上。

作为进一步改进的，所述地下室支撑框架包括至少两面支撑墙的顶面或者承重柱，所述地下室支撑框架上固定有预埋件，所述预埋件的中心位于所述承重柱的中心或者两面所述支撑墙的交点，所述分配桁架通过一柱脚锁紧在预埋件上。

作为进一步改进的，所述吊具的底部固定有一联系杆件，所述联系杆件上设置有一钢立板，所述钢立板上开设有容纳孔，所述容纳孔用于容纳所述钢屋盖的下弦杆。

作为进一步改进的，所述钢立板的两侧还设置有用于夹持所述下弦杆的夹板，所述夹板上连接有推杆电机。

本发明的有益效果是：

1.本发明适用于拟建筑物带有地下室，并且屋盖体系为钢结构网架或钢结构网架与桁架组成的结构，实现钢结构体系的整体拼装和提升，实现钢结构体系的整体拼装和多个节点的稳定同步提升，同时在体育场馆内提升能够减低风荷载对提升装置和钢屋盖的干扰，降低结构摆幅，提高稳定性。

2.本发明充分利用地下室支撑框架的侧移刚度小、承载能力大的特点，提升过程中，将钢屋盖和提升装置的重力以及分配桁架自重传递到地下室框架结构上，防止地下室顶板应力集中，产生局部破坏，且柱脚能够有效防止提升装置侧移，有效保护地下混凝土结构。

3.本发明在施工过程中，在不同构件上布设测点和传感器，能够实时调整各个提升设备的输出功率，通过互联网终端实现实时监控提升全过程的结构应力应变和提升高度，充分利用单点提升和整体的特点，保证钢屋盖及提升胎架应力和变形情况均在控制范围内，确保钢屋盖提升的自主性和可控性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明提供的一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工机构的正视结构示意图。

图2是本发明提供的一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法的俯视结构示意图。

图3是本发明提供的一种钢立板与下弦柱配合的正视结构示意图。

图4是本发明提供的一种钢立板与下弦柱配合的侧视结构示意图。

图5是本发明提供的一种夹板与下弦杆配合的侧视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在现有的钢结构整体提升技术当中，虽然其整体的桁架结构也是采用提升设备将桁架提升到设计安装位置上，无论是提升装置的自重还是桁架的重力均直接传给基础，不需要考虑上部结构对地面以下部分的影响，故提升设备安装的节点可直接根据需要吊装的高度和提升结构特点进行设计，施工方法较为的简单。

但若是在主体结构具备地下室的条件下，安装提升装置时需要考虑提升装置传力方式以及提升重量对地下室的影响，若安装在地下室顶板或承载力较低的位置，可能导致结构变形过大甚至破坏，造成事故。

为了避免上述情况，本发明提供了一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法，具体包括：

选择提升吊点位置：根据钢屋盖的特征和地下室结构特点模拟计算得到四个最佳吊点位置，即提升重量能够均衡分配至吊点并传给地下室框架结构。

其中，考虑提升区域设有一层地下室结构，同时在提升过程中钢屋盖会发生竖向位移和杆件应力的变化，本发明依据钢屋盖的形状、重量、提升空间以及节点杆件数量的特点，通过分区试点模拟计算，得到提升状态下结构受力变形与正常使用状态最为相近的四个吊点位置，使提升对地下室结构的影响最小。

安装分配桁架分配桁架布置在地下室框架结构上方，柱脚与地下室框架柱刚性连接，分配桁架和地下室顶板之间预埋钢板，不与地下室顶板直接接触，分配桁架在提升过程中，将钢屋盖、提升胎架、液压提升设备的重力以及分配桁架自重传递到地下室框架结构上；

其中，分配桁架采用平面钢桁架体系，在提升的过程，将钢屋盖、提升装置、提升设备的重力以及分配桁架的自动传递到地下室支撑框架，防止地下室顶板应力集中，产生局部的破坏，由于不同的钢屋盖的形状不同，故在设计吊点的时候吊点的位置也不同，但是为了稳定提升，故最少采用四个吊点同时起吊的方法，在设置吊点的过程中，可根据实际环境计算出多组吊点的具体位置，有的吊点可能位于地下室的支撑薄弱部位，有的吊点可能位于地下室的地下室支撑框架上，选用地下室支撑框架上的吊点，可使在传递作用力时做到有的放矢，整体结构更加的稳定。

但是，若处于地下室支撑框架上的吊点的情况较多，优选的，选择地下室支撑框架至少包括两面以上的墙体，也可以为三面或者四面，提高分配桁架与地下室支撑框架的接触面积，从而减少与地下室顶部薄弱区域的接触面积，由提高支撑面积从而达到提高支撑效果的作用。

在实际布设中，为了让分配桁架与地下室支撑框架上预埋件更好的连接，会在分配桁架的底部设置柱脚，柱脚与预埋件刚性连接，抵抗上部构件的水平剪切力，防止发生侧移，但是，可以预见的是，若所有的柱脚全部设置在一个方向上，则当顶部吊升的钢屋盖受外力干扰对其中一向施加压力时，则对应的柱脚受影响较大，故在不同分配桁架底部的柱脚朝向均不同，柱脚的支撑结构均固定在远离钢屋盖的外侧方向，当钢屋盖受外力，如风力影响时带动提升设备向外摆动时，可通过柱脚的支撑结构进行对抗，且不同位置的柱脚均能对抗来自不同方向上的外力。

步骤二；定位提升结构：将提升装置固定到分配桁架上，在提升装置顶部的下方垂直设置提升设备，提升设备下放至地面；

其中，在本实施例中，提升设备为液压提升结构，在初始阶段，提升设备下放至地面，随后与钢屋盖固定后逐步提升，在现有的一些结构当中，往往采用在顶部固定提升机，后通过提升机下放钢绞线的方式对钢屋盖进行提升，但是采用这种方式提升的话，由于提升设备的固定点与发力点不在同一个位置，当外力出现较大干扰的情况下，提升设备容易发生侧翻的现象，故将提升设备直接设置在提升装置顶部内部的中心，与提升装置之间没有经过任何中转结构，当在提升钢屋盖时，能够在同一直线上直接受力，降低可能出现的危险事故的几率。

步骤三；组装钢屋盖：将钢屋盖上弦杆、下弦杆以及中部桁架结构焊接在一起，并将下弦杆与提升设备底部固定结构锁死；

采用上述的方式，虽然提高了安全性能，但是难以避免的是，钢屋盖在提升的过程中容易与提升装置发生碰撞，故在提升设备与钢屋盖的固定过程中，仅需与钢屋盖的下弦杆连接固定，此时，仅有下弦杆在提升装置内运动，整个钢屋盖的大部分桁架结构处于四个提升装置之间的间隙中，导致钢屋盖在提升过程中不会触碰到提升装置，保证了平稳、安全的同时，不会降低对钢屋盖的提升效率。

步骤四；模拟提升：对各个组件以及钢屋盖的各个位置应力、位移进行模拟，分析提升时的稳定性并且对各个位置进行微调；

在提升装置的搭建过程中，在提升装置的外侧拉结多根缆风绳，缆风绳的固定点位于地下室支撑框架位置或者地下室覆盖的区域外，并且，在提升前进行监测布点、仪器架设，形成完整的测量网络系统，其中监测内容主要有：钢绞线偏角、吊点相对高度、胎架垂直度和沉降、结构应力和位移等，再利用数据监测统计分析技术，实现整体提升负载均衡、动作同步等多种功能，具体的手段为在不同构件上布设监测点和传感器，传感器的类型为：压力传感器、位移传感器、加速度传感器、风速传感器等，在施工前期，需要布设监测系统，对提升过程中涉及安全和质量的点位进行监测，再利用数据监测统计分析技术，实现整体提升负载均衡、动作同步等多种功能，在模拟提升过程中建立提升数据库，生成各测点的理论预警阈值，实际提升过程中，测点实时传感监测并传输给主控计算机，主控计算机对比分析信息源，确定下一步加载指令，通过预构建的方式，能够避免一旦使用时立刻出现失误的现象，提高提升的成功率。

步骤五；预提升：在模拟提升完成后正式提升之前，先通过提升设备对钢屋盖进行预提升，使钢屋盖各个位置全部稳定的脱离拼装胎架；

步骤六；正式提升：以预提升结束的终点为起点，通过提升设备继续提升钢屋盖至提升装置预设的吊点上，提升过程中实时调整各个提升装备上的输出功率，使钢屋盖的保持平稳姿态上升；

提升设备为整体提升过程提供动力，与主控计算机关联，通过测量网络系统反馈的数据，能够实时调整整体提升或单点提升的提升高度；再根据高差数据，对整个或个别提升设备下的各个吊点进行同步微动调整，使四个吊点上的钢屋盖能够以平稳、水平的方式被提升，即便出现外部影响因素，例如，在东南方向上突然出现强风，导致东南方向上的钢屋盖突然被往上托，则对其对向上的提升设备则可加大提升力，从而使两端的力度平衡，也可同时提升其他三个方向上的提升力，达到整体平衡，同理，也可降低东南方向上提升设备的提升力，以达到整体平衡的效果。

步骤七；钢屋盖安装：待钢屋盖提升至合适的位置后，将钢屋盖锁紧固定，拆卸提升设备等组件，完成钢屋盖的安装提升作业。

参照图1-5所示，本发明的另一实施例还提供了一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工机构，具体包括：固定在地下室支撑框架上的若干分配桁架1；锁紧固定在所述分配桁架1上的提升装置2；设置在所述提升装置2顶部中心的液压提升设备3，所述液压提升设备3的底部通过钢绞线4垂直连接有一吊具5，所述吊具5固定在钢屋盖A上。

其中，在本实施例中，所述提升装置2是由提升胎架、分配桁架1和液压提升设备3组成；所述提升胎架由一对格构式提升架、联系杆件6、缆风绳、刚性垫块和分配梁组成；所述格构式提升架顶部通过刚性垫块与分配梁焊接相连，分配梁跨中安装液压提升设备3，液压提升设备3配有钢绞线4，钢绞线4下端与吊具5相连接，吊具5吊挂焊接在下弦杆A1的环形钢立板7，与钢结构桁架下弦杆A1连接；所述格构式提升架安装在分配桁架1上方，其中，提升胎架为现有技术，本领域人员能够理解，在图中不做详细标记。

进一步的，所述地下室支撑框架包括至少两面支撑墙的顶面或者承重柱，所述地下室支撑框架上固定有预埋件，所述预埋件的中心位于所述承重柱的中心或者两面所述支撑墙的交点，所述分配桁架1通过一柱脚锁紧在预埋件上。

由于钢屋盖A是从提升装置2的中间穿过的，故液压提升设备3没办法固定在钢屋盖A的中部，故在本案中，从钢屋盖A的下弦杆A1进行固定，具体的固定结构为：所述吊具5的底部固定有一联系杆件6，所述联系杆件6上设置有一钢立板7，所述钢立板7上开设有容纳孔71，所述容纳孔71用于容纳所述钢屋盖A的下弦杆A1，能够将体型巨大的钢屋盖A通过四边的下弦杆A1与液压提升设备3形成配合，使四边能够得到提升，桁架结构不与提升装置2互卡，且通过下弦杆A1与容纳孔71的配合方式，在配合时不易发生脱落或者松动的现象，相比于螺栓等锁紧的方式，更加的稳固。

在当前整体提升施工方法中，钢屋盖A与钢绞线4通常采用两侧焊接耳板的方式进行连接固定，易在焊缝周围发生应力集中，可能导致构件产生较大变形，影响安装精度，故本发明通过下弦杆A1与容纳孔71的配合方式，不仅解决了钢屋盖A与吊具5之间的矛盾，还使下弦杆A1与钢立板7之间实现了可分离的情况，但是下弦杆A1与容纳孔71仍有一定几率在较大幅度的摆动下出现分离的现象，故在所述钢立板7的两侧还设置有用于夹持所述下弦杆的夹板72，所述夹板72上连接有推杆电机73，在提升的过程中，通过控制推杆电机73的方式，驱动夹板72将下弦杆A1位于容纳孔71内部的两端夹住，促使其无法摆动，从而使整个钢屋盖A即便受外力，也是整体摆动，不会出现下弦杆A1从容纳孔71脱落的现象，能够有效提高吊点强度。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法，其特征在于，包括：

步骤一；安装分配桁架：根据地下室支撑框架与四个吊点的位置固定分配桁架，将分配桁架与地下室支撑框架上的预埋件连接固定；

步骤二；定位提升结构：将提升装置固定到分配桁架上，在提升装置顶部的下方垂直设置提升设备，提升设备下放至地面；

步骤三；组装钢屋盖：将钢屋盖上弦杆、下弦杆以及中部桁架结构焊接在一起，并将下弦杆与提升设备底部固定结构锁死；

步骤四；模拟提升：对各个组件以及钢屋盖的各个位置应力、位移进行模拟，分析提升时的稳定性并且对各个位置进行微调；

步骤五；预提升：在模拟提升完成后正式提升之前，先通过提升设备对钢屋盖进行预提升，使钢屋盖各个位置全部稳定的脱离拼装胎架；

步骤六；正式提升：以预提升结束的终点为起点，通过提升设备继续提升钢屋盖至提升装置预设的吊点上，提升过程中实时调整各个提升装备上的输出功率，使钢屋盖的保持平稳姿态上升；

步骤七；钢屋盖安装：待钢屋盖提升至合适的位置后，将钢屋盖锁紧固定，拆卸提升设备的组件，完成钢屋盖的安装提升作业；

在步骤一中，还包括：

根据钢屋盖的形状设置多组吊点数据组合，吊点数据组合为至少四个吊点的组合，选择位于地下室支撑框架上的吊点数据组合。

2.根据权利要求1所述的一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法，其特征在于，所述吊点数据组合选择的地下室支撑框架至少包括两面以上的墙体，至少一个吊点位于地下室的承重墙顶部。

3.根据权利要求1所述的一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法，其特征在于，不同所述分配桁架底部的柱脚朝向均不同。

4.根据权利要求1所述的一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法，其特征在于，在步骤二中，还包括：

提升装置固定提升设备的节点与提升设备的提升节点处于同一直线上，令钢屋盖沿着提升装置的内侧上升。

5.根据权利要求1所述的一种设有地下室结构的体育馆钢屋盖提升施工方法，其特征在于，在步骤六中，还包括：

通过布设在分配桁架、地下室支撑框架、提升装置、提升设备、钢屋盖上的传感器获取多项数据，并将数据汇总至后台，通过后台实时控制提升设备的输出功率。