CN114991305B - 全柔性轮辐式索网结构及其无胎架空中变形整体提升方法 - Google Patents

Abstract

全柔性轮辐式索网结构及其无胎架空中变形整体提升方法，包括安装钢结构外环桁架；按照变形后的位置在场内铺放内环索和环索夹；在地面和看台上铺放径向索和构造索；提升设备与径向索连接；内环索、径向索和构造索通过索夹连接，四个位置的构造索断开，提升长轴上径向索；提升短轴上径向索；结构整体越过看台，提升短轴上径向索和下径向索恢复成设计形状；连接四角的构造索结构成为整体；整体提升全部上径向索，同时短轴下径向索辅助调整；按照先长后短对称安装上径向索；按照先短后长对称安装下径向索，施工完成。本发明所有拉索和索夹的铺放组装工作均在地面和看台上进行，无高空作业，质量和安全有保证，施工效率高，缩短工期，节省费用。

Description

全柔性轮辐式索网结构及其无胎架空中变形整体提升方法

技术领域

本发明属于大跨度空间索结构技术领域，特别是一种全柔性轮辐式索网结构及其无胎架空中变形整体提升方法。

背景技术

全柔性轮辐式索网结构是一种新型的轮辐式索网结构，由内环索、外环钢结构、径向索和构造索组成，特点是结构不设撑杆，除外环钢结构外，全部由拉索组成。环索、径向索和构造索空间相互作用形成结构整体刚度，结构受力复杂。

常规的轮辐式索网结构的施工成型方法有两种。一种是满堂支架法：在场内和看台上搭设支撑胎架至索网结构设计位置，在胎架上铺放组装拉索和索夹，径向索与外环钢结构安装连接，张拉径向索结构成型后拆除支架。满堂支架施工需要搭设大量脚手架，措施费用高，施工周期长，高空作业多；拉索规格和长度大时高空施工和成品保护难度大。

另一种是整体提升安装法，是按结构设计位置投影到看台和地面铺放组装拉索，整体提升进行安装。环索的不同部位分别在地面和看台上，需要搭设支撑胎架以及环索施工马道用来提供环索和环索夹的施工操作空间，操作面小且高空作业。与满堂支架法相比需要少量支撑架，但是需要提升设备数量较多。环索和环索夹脱离胎架时由于滑动对胎架和看台产生很大扰动，技术和安全风险较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种全柔性轮辐式索网结构及其无胎架空中变形整体提升方法，要解决现有满堂支架法需要搭设大量脚手架，措施费用高，施工周期长，高空作业多，拉索规格和长度大时高空施工和成品保护难度大的技术问题；还要解决现有整体提升安装法操作面小且高空作业，需要提升设备数量较多，对胎架和看台产生很大扰动，安全风险较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全柔性轮辐式索网结构，包括本体，本体位于地面结构的上方，所述地面结构包括中心地面区和四周的环形看台区，所述本体包括钢结构外环桁架、内环索、径向索和构造索，所述钢结构外环桁架包括上弦杆、下弦内杆、下弦外杆、内腹杆、外腹杆和连接腹杆，所述上弦杆与下弦内杆形成内桁单架，内腹杆的两端分别固定连接在上弦杆与下弦内杆之间，所述上弦杆与下弦外杆形成外桁单架，外腹杆的两端分别固定连接在上弦杆与下弦外杆之间，所述连接腹杆的两端分别固定连接在下弦内杆与下弦外杆之间，

所述径向索拉接于钢结构外环桁架和内环索之间，包括上径向索和下径向索，上径向索和下径向索交替间隔设置，上径向索的内端通过环索夹与内环索连接，上径向索的外端与上弦杆锚固，下径向索的内端通过环索夹与内环索连接，下径向索的外端与下弦内杆锚固，构造索通过构造索夹与径向索连接，所述构造索包括构造主索和构造次索，所述构造主索纬向成环间隔设置，所述构造主索的两端分别固定连接在相邻的上径向索与下径向索之间，所述构造次索的两端分别固定连接在相邻的构造主索之间、与构造主索成三角形，

所述本体的平面投影整体为椭圆形，投影区按角部分界线位置分为按长、短轴方向对称的四个区域，分别为长轴向区域和短轴向区域，所述钢结构外环桁架和内环索的平面投影均为椭圆形，所述内环索在长轴向区域的平面投影在中心地面区，内环索在短轴向区域的平面投影有部分在环形看台区上。

一种全柔性轮辐式索网结构的无胎架空中变形整体提升方法，施工步骤如下：

步骤一，安装钢结构外环桁架：对钢结构外环桁架施工，完成闭合成环；

所述径向索的外端与钢结构外环桁架均通过锚固结构锚固，所述锚固结构包括固定在钢结构外环桁架上的径向索锚固耳板，径向索锚固耳板的两侧还分别设有提升设备的提升耳板，径向索锚固耳板与提升耳板平行，所述径向索锚固耳板与提升耳板与钢结构外环桁架一同加工安装；

步骤二，采用有限元分析软件对施工过程进行仿真模拟，计算结构变形以设计内环索和环索夹的铺放位置，以保证长轴向外扩、短轴向内收为基准，其中内环索的短轴向区域向中心地面区收缩，使其绕过避开环形看台区然后平面投影在中心地面区上；

同时还对结构的变形和恢复过程，提升过程中拉索与钢结构、看台的空间相对位置进行模拟，以确定现场施工的定点放样位置，确保提升变形过程中内环索和径向索不与环形看台区的看台发生接触挤压；

步骤三，根据步骤二的计算坐标在现场定点放样，对中心地面区的地面进行平整，对铺放内环索和环索夹的区域以及吊车行走工作区域进行压实处理；然后按照长轴向外扩、短轴向内收变形后的位置在中心地面区铺放内环索并安装环索夹；在环索夹与中心地面区的地面之间铺设增加相对滑动性的双层木模板，然后将内环索和环索夹进行组装，环索夹螺栓扭矩达到设计值；

步骤四，在地面和看台上铺放径向索和构造索：

其中径向索在环形看台区的铺放位置处采用木板进行保护，径向索的内端与环索夹连接，径向索的外端铺放在环形看台区的看台上并采取防止下滑的临时固定措施；

步骤五，将提升结构与径向索组装连接：

所述提升结构包括提升插耳、钢绞线、提升承力架和千斤顶；所述提升插耳通过提升销轴与步骤一中的提升耳板连接，钢绞线的上端穿入提升插耳用锚具固定，径向索的索头与提升承力架的中部连接，承力架的两端后侧分别设有千斤顶，钢绞线的下端穿入承力架的两端和千斤顶；钢绞线在提升插耳和提升承力架之间顺直平行，每根钢绞线位置相互对应；

步骤六，对内环索与径向索之间、径向索与构造索之间分别通过对应的环索夹和构造索夹连接组装，四个投影区的角部分界线位置的构造索断开不连接：

其中下径向索的构造索夹在看台上安装，然后通过提升结构对上径向索进行初步提升，提升上径向索脱离看台0.8m的高度后，操作人员在看台上，在上径向索上安装构造索夹，然后连接构造索；四个投影区的角部分界线位置的构造索只安装一端连接，另一端断开不连接，以满足空中变形的需要；

步骤七，提升长轴向区域的上径向索，带动长轴向区域的内环索和环索夹脱离中心地面区的地面：

提升时从长轴向区域的中间位置上径向索开始，对称向两侧依次进行，提升上径向索使连接的环索夹按顺序脱离中心地面区的地面；

步骤八，提升短轴向区域的上径向索，带动短轴向区域的内环索和环索夹按顺序脱离中心地面区的地面，

水平方向保持铺放时的形状，垂直方向为长轴向高、短轴向低，短轴向中间位置最低点越过看台边缘；

步骤九，本体的结构整体越过看台高度后，提升短轴向区域的上径向索和下径向索，进行空中变形使内环索在短轴向外扩，长轴向内收，恢复成原始设计形状：

提升过程中，先保持长轴向区域的径向索固定，提升短轴向区域的上径向索和下径向索，短轴向结构高度提升的同时水平外扩，长轴向结构在短轴向结构的带动下，被动进行高度提升和水平内缩；

步骤十，本体恢复成原始设计形状后，连接四个角部分界线位置的构造索，结构成为整体：其中四个角部分界线位置的径向索同时提升，然后调整后使结构恢复成设计的形状，最后连接角部分界线位置的构造索；

步骤十一，整体提升全部上径向索，同时短轴向区域的下径向索辅助调整：

本体恢复成设计状态后，开始整体同步提升，通过提升全部上径向索，辅助以短轴向区域的下径向索牵引，过程中对结构空间坐标和提升力随时监测，根据监测结果对偏差进行调整，使结构保持设计形态整体向上提升；

步骤十二，上径向索提升至径向索锚固耳板，按照先长轴向后短轴向的顺序对称将上径向索安装到位：

所有上径向索同步提升前进，实时监测动态调整，过程中同步控制环索夹坐标偏差不大于5cm，结构整体提升至上径向索距离安装位置15cm时，开始分批对称安装上径向索，根据上径向索的规格和成型索力，上径向索的安装顺序为从长轴向区域的中间位置开始，依次对称向两侧进行，直至连接至短轴向区域的中间位置；

步骤十三，按照先短轴向后长轴向的顺序对称安装下径向索，施工完成：

上径向索安装完成后，根据下径向索的规格和成型索力，下径向索的安装顺序为从短轴向区域的中间位置开始，依次对称向两侧进行，直至连接至长轴向区域的中间位置。

所述步骤二至步骤十三中，全程采用有限元计算软件对施工过程进行详细的模拟计算，在过程中根据实际情况进行调整，计算得到每一步的提升力、拉索索力、结构变形、钢结构应力的数据，作为施工过程的监测控制依据，径向索力监测通过提升设备油压数值，油压表和千斤顶配套标定使用；坐标监测采用全站仪监测每个环索夹中心点，控制原则为通过提升或固定不提升其中一个位置的径向索，来纠正相应位置的偏差，在施工过程中通过实测值与计算值的对比分析，对出现的偏差进行分析然后进行施工调整。

提升结构的使用过程为：将液压油管连接千斤顶和液压泵，通过千斤顶活塞出缸，缸体后端工具锚咬合钢绞线后退，千斤顶向前顶进提升承力架和径向索；千斤顶回缸后端工具锚咬合钢绞线固定，缸体收回，反复运动使径向索间歇前进。

所述步骤七和步骤八中，每个环索夹脱离地面开始提升，是相连的上径向索和已脱离的内环索牵引共同作用，通过控制各径向索的提升，使结构按照顺序依次脱离。

所述步骤九中，短轴向区域的径向索的提升顺序为从短轴向区域的中间位置开始，对称向角部分界线位置依次累积进行，即自最低点中间位置的短轴向中间位置的环索夹提升至与两侧相邻环索夹高度后，同一高度的三个环索夹的径向索同时提升，至再相邻的环索夹高度后，同一高度的五个环索夹的径向索同时提升，依次至四个角部分界线位置。

所述步骤十二和步骤十三中，径向索的安装方法为采用提升结构施加压力至安装索力，对齐径向索锚固耳板和径向索的索头销轴孔，然后安装连接销轴，通过调节拉索调节丝杆长度消除钢结构安装的误差，保证调节丝杆在索头内的最小锚固长度。

其中长轴向的下径向索安装时，将对应相邻位置的上径向索提升设备倒换至下径向索进行安装和使用，下径向索安装完成后，拆除工装设备，施工完成。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明为全柔性轮辐式索网结构及其无胎架空中变形整体提升方法，将结构分为长、短轴向对称四个区；提升的施工步骤依次包括：安装钢结构外环桁架；按照长轴向外扩、短轴向内收变形后的位置在场内地面铺放内环索并安装环索夹；在地面和看台上铺放径向索和构造索；提升工装设备与径向索组装连接；内环索、径向索和构造索通过索夹连接组装，四个角部位置的构造索断开，提升长轴向上径向索，使长轴向环索和环索夹脱离地面；提升短轴向上径向索，使短轴向环索和环索夹脱离地面；结构整体越过看台高度后，提升短轴向上径向索和下径向索，使内环索短轴向外扩，长轴向内收，恢复成设计形状；结构恢复设计形状后，连接四角位置的构造索，结构成为整体；整体提升全部上径向索，同时短轴向下径向索辅助调整；上径向索提升至径向索锚固耳板，按照先长轴向后短轴向的顺序对称安装上径向索；按照先轴短向后长轴向的顺序对称安装下径向索，施工完成。

本发明在整体提升安装法的基础上，按照结构整体变形后的位置，使内环索和索夹避开看台在地面进行铺放组装，提升至越过看台后通过空中变形恢复成设计形态，然后整体提升安装。本发明的索网结构设计形态进行变形铺放，避开环索与看台冲突位置后空中变形恢复设计形态的方法，最终可以实现：内环索和环索夹在场内地面铺放组装，不设置支撑胎架，径向索和提升设备工装在地面和看台上铺放组装，构造索在看台上安装，不设置支撑胎架。所有拉索和索夹的铺放和组装工作均在地面和看台上进行，无高空作业，质量和安全有保证，施工效率高，缩短工期，节省费用。

本发明的提升结构在看台上组装连接后连续作业，直至径向索安装完成，稳定性持续性好。根据径向索索力采用不同性能的提升安装设备和安装顺序，设备利用率高，安全储备合理，施工效率高，能显著缩短工期，节省费用。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是全柔性轮辐式索网结构的三维轴测立体示意图。

图2是各部位构件连接的放大示意图。

图3是长轴向区域、短轴向区域及角部分界线位置示意图。

图4是结构设计平面位置和变形铺放位置示意图。

图5是上径向索提升结构脱离地面顺序和上径向索安装顺序图。

图6是空中变形过程提升短向径向索顺序图。

图7是下径向索安装顺序图。

图8是提升结构示意图。

附图标记：1－钢结构外环桁架、101－上弦杆、102－下弦内杆、103－下弦外杆、104－内腹杆、105－外腹杆、106－连接腹杆、2－内环索、3－上径向索、4－下径向索、5－构造索、51－构造主索、52－构造次索、6－环索夹、7－构造索夹、8－长轴向区域、9－短轴向区域、10－角部分界线、11－变形后铺放位置、12－结构设计平面位置、13－看台平面位置、14－径向索锚固耳板、15－提升耳板、16－提升插耳、17－钢绞线、18－提升承力架、19－千斤顶、20－中心地面区、21－环形看台区、23－提升销轴、24－连接销轴。

具体实施方式

实施例参见图1-2所示，以某体育场的全柔性轮辐式波折形索网结构屋盖为例，该索网由10根内环索2，48根上径向索3和48根下径向索4交替布置，上径向索3连接于上弦杆101，下径向索4连接于下弦杆，成辐射波折形布置。具体如下：

这种全柔性轮辐式索网结构，包括本体，本体位于地面结构的上方，所述地面结构包括中心地面区20和四周的环形看台区21，所述本体包括钢结构外环桁架1、内环索2、径向索和构造索5，所述钢结构外环桁架1包括上弦杆101、下弦内杆102、下弦外杆103、内腹杆104、外腹杆105和连接腹杆106，所述上弦杆101与下弦内杆102形成内桁单架，内腹杆104的两端分别固定连接在上弦杆101与下弦内杆102之间，所述上弦杆101与下弦外杆103形成外桁单架，外腹杆105的两端分别固定连接在上弦杆101与下弦外杆103之间，所述连接腹杆106的两端分别固定连接在下弦内杆102与下弦外杆103之间。

所述径向索拉接于钢结构外环桁架1和内环索2之间，包括上径向索3和下径向索4，上径向索3和下径向索4交替间隔设置，上径向索3的内端通过环索夹6与内环索2连接，上径向索3的外端与上弦杆101锚固，下径向索4的内端通过环索夹6与内环索2连接，下径向索4的外端与下弦内杆102锚固，构造索5通过构造索夹7与径向索连接，所述构造索5包括构造主索51和构造次索52，所述构造主索51纬向成环间隔设置，所述构造主索51的两端分别固定连接在相邻的上径向索3与下径向索4之间，所述构造次索52的两端分别固定连接在相邻的构造主索51之间、与构造主索51成三角形。

参见图3所示，所述本体的平面投影整体为椭圆形，投影区按角部分界线10位置分为按长、短轴方向对称的四个区域，分别为长轴向区域8和短轴向区域9，所述钢结构外环桁架1和内环索2的平面投影均为椭圆形，所述内环索2在长轴向区域8的平面投影在中心地面区20，内环索2在短轴向区域9的平面投影有部分在环形看台区21上。

参见图4所示，其中结构设计平面位置12为全柔性轮辐式索网结构的平面投影线，此时可以看到其与看台平面位置13无法绕开，因此设计其变形后铺放位置11如图所示，避开看台平面位置13。

这种全柔性轮辐式索网结构的无胎架空中变形整体提升方法，施工步骤具体如下：

步骤一，安装钢结构外环桁架1：对钢结构外环桁架1施工，完成闭合成环；

所述径向索的外端与钢结构外环桁架1均通过锚固结构锚固，所述锚固结构包括固定在钢结构外环桁架1上的径向索锚固耳板14，径向索锚固耳板14的两侧还分别设有提升设备的提升耳板15，径向索锚固耳板14与提升耳板15平行，所述径向索锚固耳板14与提升耳板15与钢结构外环桁架1一同加工安装。

步骤二，采用有限元分析软件对施工过程进行仿真模拟，计算结构变形以设计内环索2和环索夹6的铺放位置，以保证长轴向外扩、短轴向内收为基准，其中内环索2的短轴向区域9向中心地面区20收缩，使其绕过避开环形看台区21然后平面投影在中心地面区20上；

同时还对结构的变形和恢复过程，提升过程中拉索与钢结构、看台的空间相对位置进行模拟，以确定现场施工的定点放样位置，确保提升变形过程中内环索2和径向索不与环形看台区21的看台发生接触挤压。

步骤三，根据步骤二的计算坐标在现场定点放样，对中心地面区20的地面进行平整，对铺放内环索2和环索夹6的区域以及吊车行走工作区域进行压实处理；然后按照长轴向外扩、短轴向内收变形后的位置在中心地面区20铺放内环索2并安装环索夹6；在环索夹6与中心地面区20的地面之间铺设增加相对滑动性的双层木模板，利于环索夹6脱离地面时与地面相对滑动，然后将内环索2和环索夹6进行组装，环索夹6螺栓扭矩达到设计值。

步骤四，在地面和看台上铺放径向索和构造索5：

其中径向索在环形看台区21的铺放位置处采用木板进行保护，径向索的内端与环索夹6连接，径向索的外端铺放在环形看台区21的看台上并采取防止下滑的临时固定措施。

步骤五，将提升结构与径向索组装连接：

参见图8所示，所述提升结构包括提升插耳16、钢绞线17、提升承力架18和千斤顶19；所述提升插耳16通过提升销轴23与步骤一中的提升耳板15连接，钢绞线17的上端穿入提升插耳16用锚具固定，径向索的索头与提升承力架18的中部连接，承力架的两端后侧分别设有千斤顶19，钢绞线17的下端穿入承力架的两端和千斤顶19；钢绞线17在提升插耳16和提升承力架18之间顺直平行，每根钢绞线17位置相互对应。

步骤六，对内环索2与径向索之间、径向索与构造索5之间分别通过对应的环索夹6和构造索夹7连接组装，四个投影区的角部分界线10位置的构造索5断开不连接：

其中下径向索4的构造索夹7在看台上安装，然后通过提升结构对上径向索3进行初步提升，提升上径向索3脱离看台0.8m的高度后，操作人员在看台上，在上径向索3上安装构造索夹7，然后连接构造索5；四个投影区的角部分界线10位置的构造索5只安装一端连接，另一端断开不连接，以满足空中变形的需要。

步骤七，参见图5所示顺序，提升长轴向区域8的上径向索3，带动长轴向区域8的内环索2和环索夹6脱离中心地面区20的地面：

提升时从长轴向区域8的中间位置上径向索3开始，对称向两侧依次进行，提升上径向索3使连接的环索夹6按顺序脱离中心地面区20的地面。

步骤八，提升短轴向区域9的上径向索3，带动短轴向区域9的内环索2和环索夹6按顺序脱离中心地面区20的地面，

水平方向保持铺放时的形状，垂直方向为长轴向高、短轴向低，短轴向中间位置最低点越过看台边缘。

所述步骤七和步骤八中，每个环索夹6脱离地面开始提升，是相连的上径向索3和已脱离的内环索2牵引共同作用，通过控制各径向索的提升，使结构按照顺序依次脱离。

步骤九，本体的结构整体越过看台高度后，提升短轴向区域9的上径向索3和下径向索4，进行空中变形使内环索2在短轴向外扩，长轴向内收，恢复成原始设计形状：

参见图6所示顺序，提升过程中，先保持长轴向区域8的径向索固定，提升短轴向区域9的上径向索3和下径向索4，短轴向结构高度提升的同时水平外扩，长轴向结构在短轴向结构的带动下，被动进行高度提升和水平内缩。

短轴向区域9的径向索的提升顺序为从短轴向区域9的中间位置开始，对称向角部分界线10位置依次累积进行，即自最低点中间位置的短轴向中间位置的环索夹6提升至与两侧相邻环索夹6高度后，同一高度的三个环索夹6的径向索同时提升，至再相邻的环索夹6高度后，同一高度的五个环索夹6的径向索同时提升，依次至四个角部分界线10位置。

步骤十，本体恢复成原始设计形状后，连接四个角部分界线10位置的构造索5，结构成为整体：其中四个角部分界线10位置的径向索同时提升，然后调整后使结构恢复成设计的形状，最后连接角部分界线10位置的构造索5。

步骤十一，整体提升全部上径向索3，同时短轴向区域9的下径向索4辅助调整：

本体恢复成设计状态后，开始整体同步提升，通过提升全部上径向索3，辅助以短轴向区域9的下径向索4牵引，过程中对结构空间坐标和提升力随时监测，根据监测结果对偏差进行调整，使结构保持设计形态整体向上提升。

步骤十二，上径向索3提升至径向索锚固耳板14，按照先长轴向后短轴向的顺序对称将上径向索3安装到位：

所有上径向索3同步提升前进，实时监测动态调整，过程中同步控制环索夹6坐标偏差不大于5cm，结构整体提升至上径向索3距离安装位置15cm时，开始分批对称安装上径向索3。根据上径向索3的规格和成型索力，参见图5所示顺序，上径向索3的安装顺序为从长轴向区域8的中间位置开始，依次对称向两侧进行，直至连接至短轴向区域9的中间位置。

步骤十三，按照先短轴向后长轴向的顺序对称安装下径向索4，施工完成：

上径向索3安装完成后，根据下径向索4的规格和成型索力，参见图7所示顺序，下径向索4的安装顺序为从短轴向区域9的中间位置开始，依次对称向两侧进行，直至连接至长轴向区域8的中间位置。

步骤十二和步骤十三中，径向索的安装方法为采用提升结构施加压力至安装索力，对齐径向索锚固耳板14和径向索的索头销轴孔，然后安装连接销轴24，通过调节拉索调节丝杆长度消除钢结构安装的误差，保证调节丝杆在索头内的最小锚固长度。

其中下径向索4时，将对应相邻位置的上径向索3提升结构倒换至下径向索4进行安装和使用，原地倒换使效率较高，下径向索4安装完成后，拆除工装设备，施工完成。

本发明的所述步骤二至步骤十三中，全程采用有限元计算软件对施工过程进行详细的模拟计算，在过程中根据实际情况进行调整，计算得到每一步的提升力、拉索索力、结构变形、钢结构应力的数据，作为施工过程的监测控制依据，径向索力监测通过提升设备油压数值，油压表和千斤顶19配套标定使用；坐标监测采用全站仪监测每个环索夹6中心点，控制原则为通过提升或固定不提升其中一个位置的径向索，来纠正相应位置的偏差，在施工过程中通过实测值与计算值的对比分析，对出现的偏差进行分析然后进行施工调整。

其中提升结构的使用过程为：将液压油管连接千斤顶19和液压泵，通过千斤顶19活塞出缸，缸体后端工具锚咬合钢绞线17后退，千斤顶19向前顶进提升承力架18和径向索；千斤顶19回缸后端工具锚咬合钢绞线17固定，缸体收回，反复运动使径向索间歇前进。

Claims (6)

1.一种全柔性轮辐式索网结构的无胎架空中变形整体提升方法，其特征在于：

所述全柔性轮辐式索网结构包括本体，本体位于地面结构的上方，所述地面结构包括中心地面区（20）和四周的环形看台区（21），所述本体包括钢结构外环桁架（1）、内环索（2）、径向索和构造索（5），所述钢结构外环桁架（1）包括上弦杆（101）、下弦内杆（102）、下弦外杆（103）、内腹杆（104）、外腹杆（105）和连接腹杆（106），所述上弦杆（101）与下弦内杆（102）形成内桁单架，内腹杆（104）的两端分别固定连接在上弦杆（101）与下弦内杆（102）之间，所述上弦杆（101）与下弦外杆（103）形成外桁单架，外腹杆（105）的两端分别固定连接在上弦杆（101）与下弦外杆（103）之间，所述连接腹杆（106）的两端分别固定连接在下弦内杆（102）与下弦外杆（103）之间，

所述径向索拉接于钢结构外环桁架（1）和内环索（2）之间，包括上径向索（3）和下径向索（4），上径向索（3）和下径向索（4）交替间隔设置，上径向索（3）的内端通过环索夹（6）与内环索（2）连接，上径向索（3）的外端与上弦杆（101）锚固，下径向索（4）的内端通过环索夹（6）与内环索（2）连接，下径向索（4）的外端与下弦内杆（102）锚固，构造索（5）通过构造索夹（7）与径向索连接，所述构造索（5）包括构造主索（51）和构造次索（52），所述构造主索（51）纬向成环间隔设置，所述构造主索（51）的两端分别固定连接在相邻的上径向索（3）与下径向索（4）之间，所述构造次索（52）的两端分别固定连接在相邻的构造主索（51）之间、与构造主索（51）成三角形，

所述本体的平面投影整体为椭圆形，投影区按角部分界线（10）位置分为按长、短轴方向对称的四个区域，分别为长轴向区域（8）和短轴向区域（9），所述钢结构外环桁架（1）和内环索（2）的平面投影均为椭圆形，所述内环索（2）在长轴向区域（8）的平面投影在中心地面区（20），内环索（2）在短轴向区域（9）的平面投影有部分在环形看台区（21）上，

施工步骤如下：

步骤一，安装钢结构外环桁架（1）：对钢结构外环桁架（1）施工，完成闭合成环；

所述径向索的外端与钢结构外环桁架（1）均通过锚固结构锚固，所述锚固结构包括固定在钢结构外环桁架（1）上的径向索锚固耳板（14），径向索锚固耳板（14）的两侧还分别设有提升设备的提升耳板（15），径向索锚固耳板（14）与提升耳板（15）平行，所述径向索锚固耳板（14）与提升耳板（15）与钢结构外环桁架（1）一同加工安装；

步骤二，采用有限元分析软件对施工过程进行仿真模拟，计算结构变形以设计内环索（2）和环索夹（6）的铺放位置，以保证长轴向外扩、短轴向内收为基准，其中内环索（2）的短轴向区域（9）向中心地面区（20）收缩，使其绕过避开环形看台区（21）然后平面投影在中心地面区（20）上；

同时还对结构的变形和恢复过程，提升过程中拉索与钢结构、看台的空间相对位置进行模拟，以确定现场施工的定点放样位置，确保提升变形过程中内环索（2）和径向索不与环形看台区（21）的看台发生接触挤压；

步骤三，根据步骤二的计算坐标在现场定点放样，对中心地面区（20）的地面进行平整，对铺放内环索（2）和环索夹（6）的区域以及吊车行走工作区域进行压实处理；然后按照长轴向外扩、短轴向内收变形后的位置在中心地面区（20）铺放内环索（2）并安装环索夹（6）；在环索夹（6）与中心地面区（20）的地面之间铺设增加相对滑动性的双层木模板，然后将内环索（2）和环索夹（6）进行组装，环索夹（6）螺栓扭矩达到设计值；

步骤四，在地面和看台上铺放径向索和构造索（5）：

其中径向索在环形看台区（21）的铺放位置处采用木板进行保护，径向索的内端与环索夹（6）连接，径向索的外端铺放在环形看台区（21）的看台上并采取防止下滑的临时固定措施；

步骤五，将提升结构与径向索组装连接：

所述提升结构包括提升插耳（16）、钢绞线（17）、提升承力架（18）和千斤顶（19）；所述提升插耳（16）通过提升销轴（23）与步骤一中的提升耳板（15）连接，钢绞线（17）的上端穿入提升插耳（16）用锚具固定，径向索的索头与提升承力架（18）的中部连接，承力架的两端后侧分别设有千斤顶（19），钢绞线（17）的下端穿入承力架的两端和千斤顶（19）；钢绞线（17）在提升插耳（16）和提升承力架（18）之间顺直平行，每根钢绞线（17）位置相互对应；

步骤六，对内环索（2）与径向索之间、径向索与构造索（5）之间分别通过对应的环索夹（6）和构造索夹（7）连接组装，四个投影区的角部分界线（10）位置的构造索（5）断开不连接：

其中下径向索（4）的构造索夹（7）在看台上安装，然后通过提升结构对上径向索（3）进行初步提升，提升上径向索（3）脱离看台0.8m的高度后，操作人员在看台上，在上径向索（3）上安装构造索夹（7），然后连接构造索（5）；四个投影区的角部分界线（10）位置的构造索（5）只安装一端连接，另一端断开不连接，以满足空中变形的需要；

步骤七，提升长轴向区域（8）的上径向索（3），带动长轴向区域（8）的内环索（2）和环索夹（6）脱离中心地面区（20）的地面：

提升时从长轴向区域（8）的中间位置上径向索（3）开始，对称向两侧依次进行，提升上径向索（3）使连接的环索夹（6）按顺序脱离中心地面区（20）的地面；

步骤八，提升短轴向区域（9）的上径向索（3），带动短轴向区域（9）的内环索（2）和环索夹（6）按顺序脱离中心地面区（20）的地面；

水平方向保持铺放时的形状，垂直方向为长轴向高、短轴向低，短轴向中间位置最低点越过看台边缘；

步骤九，本体的结构整体越过看台高度后，提升短轴向区域（9）的上径向索（3）和下径向索（4），进行空中变形使内环索（2）在短轴向外扩，长轴向内收，恢复成原始设计形状：

提升过程中，先保持长轴向区域（8）的径向索固定，提升短轴向区域（9）的上径向索（3）和下径向索（4），短轴向结构高度提升的同时水平外扩，长轴向结构在短轴向结构的带动下，被动进行高度提升和水平内缩；

步骤十，本体恢复成原始设计形状后，连接四个角部分界线（10）位置的构造索（5），结构成为整体：其中四个角部分界线（10）位置的径向索同时提升，然后调整后使结构恢复成设计的形状，最后连接角部分界线（10）位置的构造索（5）；

步骤十一，整体提升全部上径向索（3），同时短轴向区域（9）的下径向索（4）辅助调整：

本体恢复成设计状态后，开始整体同步提升，通过提升全部上径向索（3），辅助以短轴向区域（9）的下径向索（4）牵引，过程中对结构空间坐标和提升力随时监测，根据监测结果对偏差进行调整，使结构保持设计形态整体向上提升；

步骤十二，上径向索（3）提升至径向索锚固耳板（14），按照先长轴向后短轴向的顺序对称将上径向索（3）安装到位：

所有上径向索（3）同步提升前进，实时监测动态调整，过程中同步控制环索夹（6）坐标偏差不大于5cm，结构整体提升至上径向索（3）距离安装位置15cm时，开始分批对称安装上径向索（3），根据上径向索（3）的规格和成型索力，上径向索（3）的安装顺序为从长轴向区域（8）的中间位置开始，依次对称向两侧进行，直至连接至短轴向区域（9）的中间位置；

步骤十三，按照先短轴向后长轴向的顺序对称安装下径向索（4），施工完成：

上径向索（3）安装完成后，根据下径向索（4）的规格和成型索力，下径向索（4）的安装顺序为从短轴向区域（9）的中间位置开始，依次对称向两侧进行，直至连接至长轴向区域（8）的中间位置。

2.根据权利要求1所述的无胎架空中变形整体提升方法，其特征在于：所述步骤二至步骤十三中，全程采用有限元计算软件对施工过程进行详细的模拟计算，在过程中根据实际情况进行调整，计算得到每一步的提升力、拉索索力、结构变形、钢结构应力的数据，作为施工过程的监测控制依据，径向索力监测通过提升设备油压数值，油压表和千斤顶（19）配套标定使用；坐标监测采用全站仪监测每个环索夹（6）中心点，控制原则为通过提升或固定不提升其中一个位置的径向索，来纠正相应位置的偏差，在施工过程中通过实测值与计算值的对比分析，对出现的偏差进行分析然后进行施工调整。

3.根据权利要求1所述的无胎架空中变形整体提升方法，其特征在于：提升结构的使用过程为：将液压油管连接千斤顶（19）和液压泵，通过千斤顶（19）活塞出缸，缸体后端工具锚咬合钢绞线（17）后退，千斤顶（19）向前顶进提升承力架（18）和径向索；千斤顶（19）回缸后端工具锚咬合钢绞线（17）固定，缸体收回，反复运动使径向索间歇前进。

4.根据权利要求1所述的无胎架空中变形整体提升方法，其特征在于：所述步骤七和步骤八中，每个环索夹（6）脱离地面开始提升，是相连的上径向索（3）和已脱离的内环索（2）牵引共同作用，通过控制各径向索的提升，使结构按照顺序依次脱离。

5.根据权利要求1所述的无胎架空中变形整体提升方法，其特征在于：所述步骤九中，短轴向区域（9）的径向索的提升顺序为从短轴向区域（9）的中间位置开始，对称向角部分界线（10）位置依次累积进行，即自最低点中间位置的短轴向中间位置的环索夹（6）提升至与两侧相邻环索夹（6）高度后，同一高度的三个环索夹（6）的径向索同时提升，至再相邻的环索夹（6）高度后，同一高度的五个环索夹（6）的径向索同时提升，依次至四个角部分界线（10）位置。

6.根据权利要求1所述的无胎架空中变形整体提升方法，其特征在于：所述步骤十二和步骤十三中，径向索的安装方法为采用提升结构施加压力至安装索力，对齐径向索锚固耳板（14）和径向索的索头销轴孔，然后安装连接销轴（24），通过调节拉索调节丝杆长度消除钢结构安装的误差，保证调节丝杆在索头内的最小锚固长度；

其中长轴向的下径向索（4）安装时，将对应相邻位置的上径向索（3）提升设备倒换至下径向索（4）进行安装和使用，下径向索（4）安装完成后，拆除工装设备，施工完成。

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