CN115059308A - 大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法 - Google Patents

Abstract

提供一种大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法，属于建筑钢结构技术领域，该方法结合大跨度双曲线弧形变径倒三角管桁架特点，研发出拼接精度高、操作简便、成本低、安全性高的地面旋转90°侧躺拼装法，该方法将双曲线弧形变径倒三角管桁架分段侧躺于胎架之上，通过垂直投影定位、在地面放样、分段拼接、整榀桁架地面组对完成，拼装不受跨度、安装高度影响，解决了常规拼装法需要支设满堂架、投入人力及机械设备成本高、拼接过程安全风险系数大，拼接精度难控制的问题。

Description

大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法

技术领域

本发明属于建筑钢结构技术领域，具体涉及一种大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法。

背景技术

随着城市公共建筑的快速发展，现代化建筑不仅对结构要求高，而且对美学造型方面要求愈来愈高。在机场航站楼、高铁站、体育场馆、会展中心、物流仓储等领域，钢结构建筑得到了迅速发展，随着技术不断创新，大跨度倒三角管桁架作为一种新型组合，结构组成形式简洁、质量轻、强度高。其中，一工程单跨跨度为138m，由两榀69m双曲线变径倒三角管桁架空中拼接而成，单榀梁由9节梁现场拼接而成，安装高度为15m，弧形最高点为21.5m，弧形高度为6.5m。由于此结构为大跨度双曲线变径，从跨度跟结构造型方面，在国内类似工程方面没有前期借鉴的经验可循。采用常规的散装法拼装速度慢，安全风险系数大，投入人力及机械设备成本高，精度难把控；采用常规的正装拼接方法，存在拼接胎膜架搭设高度高，作业难度大，拼接过程中，胎膜架容易发生侧翻，拼接弧度调整时难度大，双曲线弧形桁架弧度确定时，必须通过下弦桁架垂直受力顶升调节，顶升时，下弦受力，胎膜架整体重心上移，容易发生胎膜架侧翻倾倒风险；再者，采用正装法，需要搭设满堂架，拼接过程全部为高空作业，桁架拼接基准点在空中无法准确定位，整榀桁架起拱弧度精度难以保证，整榀桁架投入人、材、机用量大、成本高、拼接效率低下，焊接过程全部为高空作业，安全风险系数大；整体提升法地面拼接难度大，整体精度控制要求高，设备投入量大。因此如何高效率、高质量、高精度、低成本实现大跨度双曲线变径倒三角管桁架的快速拼装是丞待解决的技术问题，有必要进行改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法，本发明结合大跨度双曲线弧形变径倒三角管桁架特点，研发出拼接精度高、操作简便、成本低、安全性高的地面旋转90°侧躺法拼装，解决了常规拼装法需要支设满堂架、投入人力及机械设备成本高、拼接过程安全风险系数大，拼接精度难控制的问题。

本发明采用的技术方案：大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法，该方法采用地面旋转90°侧躺法拼装，将双曲线弧形变径倒三角管结构的桁架分段侧躺于L型拼接胎膜架之上，通过垂直投影定位、在地面放样、分段拼接、整榀桁架地面组对完成，使拼装不受跨度、安装高度影响；具体包括以下步骤：

步骤一：测量放线、定位地面基准线；首先在地面垂直投影放线定位，根据设计图纸选定桁架整体几何尺寸基准点，在地面测定出每段桁架的定位点，然后将整榀桁架翻转后的垂直投影定位在地面上，通过全站仪、经纬仪、墨斗弹线定位；

步骤二：设置胎架：地面基准线及几何尺寸确定后，整榀桁架弧形高度水平方向的宽度与地面基准线通过磁力线坠与地面各榀桁架拼接点重合；重合后，将每个L型拼接胎膜架放置于地面定位放样点处；根据地面基准点，在每段桁架起始端及拼接端正下方放置L型拼接胎膜架，L型拼接胎膜架放置时，错开每段桁架拼接部位的焊接缝；

步骤三：将分段桁架90°侧躺于L型拼接胎膜架：将分段桁架翻转90°，使其上弦桁架放置在L型拼接胎膜架的底部平台上，下弦桁架放置在L型拼接胎膜架一端上部垂直的牛腿支撑平台上；

步骤四：定位、组对、焊接：

a、复合各定位点尺寸，确认无误后开始拼接；

b、桁架拼装时，先吊装桁架上弦杆和下弦杆，根据L型拼接胎膜架底线及分段定位线进行定位，先在桁架主管端部焊接耳板，作为对接临时固定，对接后将耳板割除磨平；

c、桁架的上弦杆和下弦杆的钢管与钢管之间的对接，根据设计规定，在钢管内部设置内衬管，钢管段就位后，把紧对接器，将钢管之间进行固定；

d、桁架在地面的L型拼接胎膜架上定位固定后进行腹杆焊接，先将两根腹杆安装到位，只需临时点焊固定即可，对桁架对接点处三根弦杆同步焊接，焊接完成后再焊接两根腹杆与桁架弦杆的相贯焊缝。

上述步骤中，所述L型拼接胎膜架包括水平设立的底部平台和竖直设于底部平台一端的牛腿支撑平台，所述底部平台包括水平支撑平台，所述水平支撑台下部设有底平台底座；所述牛腿支撑平台包括竖直固定在水平支撑平台一端的垂直支撑座，所述垂直支撑座内侧连接有牛腿平台。

上述步骤中，所述牛腿平台高度为倒三角的桁架宽度的1/2标高，保证桁架下弦水平线位于上弦桁架垂直面法线处，便于下弦弧度调整的精度控制，符合设计图纸弧度要求。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案结合138m大跨度双曲线弧形变径倒三角管桁架特点，研发出拼接精度高、操作简便、成本低、安全性高的地面旋转90°侧躺法拼装，该方法将双曲线弧形变径倒三角管桁架分段侧躺于胎架之上，通过垂直投影定位、在地面放样、分段拼接、整榀桁架地面组对完成，拼装不受跨度、安装高度影响，解决了常规拼装法需要支设满堂架、投入人力及机械设备成本高、拼接过程安全风险系数大，拼接精度难控制的问题；

2、本方案地面旋转90°侧躺法拼装，地面拼装精度可控、拼装总尺寸与整榀桁架弧度精度高，拼接、组对、焊接过程全部在地面完成，免除搭设高空焊接平台；

3、本方案针对超过36米的大跨度双曲线变径倒三角管桁架采用侧躺法施工，从根本上解决了桁架拼装侧翻的问题；

4、本方案中整榀桁架双曲线弧度通过地面垂直投影控制点确定，拼接精度可达±0.5cm；

5、本方案拼接、组对、焊接整个过程可形成流水线施工、可以实现多榀桁架同时组对、焊接、吊装，人材机投入少、成本低、施工效率是常规施工方法的2倍；

6、本方案拼装方法一套胎膜可循环使用，操作可控，环保性高、经济效益大幅度提高。

附图说明

图1为本发明的拼装结构视角方向一示意图；

图2为本发明的拼装结构视角方向二示意图；

图3为本发明的拼装结构视角方向三示意图；

图4为本发明的拼装流程图。

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。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1-4，详述本发明的实施例。

大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法，该方法采用地面旋转90°侧躺法拼装，将双曲线弧形变径倒三角管结构的桁架2分段侧躺于L型拼接胎膜架1之上，通过垂直投影定位、在地面放样、分段拼接、整榀桁架地面组对完成，使拼装不受跨度、安装高度影响。

对于大跨度双曲线变径倒三角管桁架的拼装，每榀桁架的拼装位置位于两个轴线之间，屋盖桁架分为两段进行吊装，分别由5个、4个桁架分段单元组拼而成，每段桁架的两端均设置一组拼装支架，方便拼装时桁架的放置、对接及焊接。

具体包括以下步骤：

步骤一：测量放线、定位地面基准线；为保证整榀桁架的拼接精度，首先在地面垂直投影放线定位，根据设计图纸选定桁架2整体几何尺寸基准点，在地面测定出每段桁架的定位点，然后将整榀桁架2翻转后的垂直投影定位在地面上，通过全站仪、经纬仪、墨斗弹线定位；

步骤二：设置胎架：地面基准线及几何尺寸确定后，整榀桁架2弧形高度水平方向的宽度与地面基准线通过磁力线坠与地面各榀桁架拼接点重合；重合后，将每个L型拼接胎膜架1放置于地面定位放样点处；根据地面基准点，在每段桁架起始端及拼接端正下方放置L型拼接胎膜架1，L型拼接胎膜架1放置时，错开每段桁架拼接部位的焊接缝；

步骤三：将分段桁架90°侧躺于L型拼接胎膜架：将分段桁架翻转90°，使其上弦桁架放置在L型拼接胎膜架1的底部平台1-1上，下弦桁架放置在L型拼接胎膜架1一端上部垂直的牛腿支撑平台1-2上；

步骤四：定位、组对、焊接：

a、复合各定位点尺寸，确认无误后开始拼接；

b、桁架2拼装时，先吊装桁架上弦杆2-1和下弦杆2-2，根据L型拼接胎膜架1底线及分段定位线进行定位，先在桁架主管端部焊接耳板，作为对接临时固定，对接后将耳板割除磨平；

c、桁架2的上弦杆2-1和下弦杆2-2的钢管与钢管之间的对接，根据设计规定，在钢管内部设置内衬管，钢管段就位后，把紧对接器，将钢管之间进行固定；

d、桁架2在地面的L型拼接胎膜架1上定位固定后进行腹杆2-3焊接，先将两根腹杆安装到位，只需临时点焊固定即可，对桁架对接点处三根弦杆同步焊接，焊接完成后再焊接两根腹杆与桁架弦杆的相贯焊缝。

其中，所述L型拼接胎膜架1由型钢组成，包括水平设立的底部平台1-1和竖直设于底部平台1-1一端的牛腿支撑平台1-2，所述底部平台1-1包括水平支撑平台1-1-1，所述水平支撑台1-1-1下部设有底平台底座1-1-2；所述牛腿支撑平台1-2包括竖直固定在水平支撑平台1-1-1一端的垂直支撑座1-2-1，所述垂直支撑座1-2-1内侧连接有牛腿平台1-2-2。

所述牛腿平台1-2-2高度为倒三角的桁架2宽度的1/2标高，保证桁架2下弦水平线位于上弦桁架垂直面法线处，便于下弦弧度调整的精度控制，符合设计图纸弧度要求。

拼装用的L型拼接胎膜架1的测量与定位直接影响到构件的拼装质量，为了保证地面拼装质量，L型拼接胎膜架1的测量非常重要，主要从四方面进行拼装控制:如图4所示，

(1)拼装前的测量：根据桁架线型曲线，在地面上测量设置地样线，以此作为初始桁架拼装的控制措施。L型拼接胎膜架1设置完成开始进行拼装前，对L型拼接胎膜架1的总长度、宽度、高度等进行全方位测量校正，然后对杆件的搁置位置建立控制网格，对各点的空间位置进行测量放线，设置好杆件放置的限位块。

(2)拼装过程中的测量：拼装过程中需对每一根杆件一一进行测量定位。

(3)拼装完成后的测量：每一吊装单元拼装完成后需采用全站仪进行一次全方位的检测、校和以确保与设计状态相符。

(4)拼装完成后胎架的测量：L型拼接胎膜架1在完成一次拼装后，必须对其尺寸进行一次全方位的检测复核，复核要求后才能进行下一次拼装。

本发明结合138m大跨度双曲线弧形变径倒三角管桁架特点，研发出拼接精度高、操作简便、成本低、安全性高的地面旋转90°侧躺法拼装，解决了常规拼装法需要支设满堂架、投入人力及机械设备成本高、拼接过程安全风险系数大，拼接精度难控制的问题。

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是上述说明限定，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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法，其特征在于：该方法采用地面旋转90°侧躺法拼装，将双曲线弧形变径倒三角管结构的桁架(2)分段侧躺于L型拼接胎膜架(1)之上，通过垂直投影定位、在地面放样、分段拼接、整榀桁架地面组对完成，使拼装不受跨度、安装高度影响；具体包括以下步骤：

步骤一：测量放线、定位地面基准线；首先在地面垂直投影放线定位，根据设计图纸选定桁架(2)整体几何尺寸基准点，在地面测定出每段桁架的定位点，然后将整榀桁架(2)翻转后的垂直投影定位在地面上，通过全站仪、经纬仪、墨斗弹线定位；

步骤二：设置胎架：地面基准线及几何尺寸确定后，整榀桁架(2)弧形高度水平方向的宽度与地面基准线通过磁力线坠与地面各榀桁架拼接点重合；重合后，将每个L型拼接胎膜架(1)放置于地面定位放样点处，根据地面基准点，在每段桁架起始端及拼接端正下方放置L型拼接胎膜架(1)，L型拼接胎膜架(1)放置时，错开每段桁架拼接部位的焊接缝；

步骤三：将分段桁架90°侧躺于L型拼接胎膜架：将分段桁架翻转90°，使其上弦桁架放置在L型拼接胎膜架(1)的底部平台(1-1)上，下弦桁架放置在L型拼接胎膜架(1)一端上部垂直的牛腿支撑平台(1-2)上；

步骤四：定位、组对、焊接：

a、复合各定位点尺寸，确认无误后开始拼接；

b、桁架(2)拼装时，先吊装桁架上弦杆(2-1)和下弦杆(2-2)，根据L型拼接胎膜架(1)底线及分段定位线进行定位，先在桁架主管端部焊接耳板，作为对接临时固定，对接后将耳板割除磨平；

c、桁架(2)的上弦杆(2-1)和下弦杆(2-2)的钢管与钢管之间的对接，根据设计规定，在钢管内部设置内衬管，钢管段就位后，把紧对接器，将钢管之间进行固定；

d、桁架(2)在地面的L型拼接胎膜架(1)上定位固定后进行腹杆(2-3)焊接，先将两根腹杆安装到位，只需临时点焊固定即可，对桁架对接点处三根弦杆同步焊接，焊接完成后再焊接两根腹杆与桁架弦杆的相贯焊缝。

2.根据权利要求1所述的大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法，其特征在于：所述L型拼接胎膜架(1)包括水平设立的底部平台(1-1)和竖直设于底部平台(1-1)一端的牛腿支撑平台(1-2)，所述底部平台(1-1)包括水平支撑平台(1-1-1)，所述水平支撑台(1-1-1)下部设有底平台底座(1-1-2)；所述牛腿支撑平台(1-2)包括竖直固定在水平支撑平台(1-1-1)一端的垂直支撑座(1-2-1)，所述垂直支撑座(1-2-1)内侧连接有牛腿平台(1-2-2)。

3.根据权利要求2所述的大跨度双曲线变径倒三角管桁架拼装方法，其特征在于：所述牛腿平台(1-2-2)高度为倒三角的桁架(2)宽度的1/2标高，保证桁架(2)下弦水平线位于上弦桁架垂直面法线处，便于下弦弧度调整的精度控制，符合设计图纸弧度要求。

Images