CN115162534A - 一种大跨度异形桁架顶棚施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及覆盖大面积空间的结构技术领域，公开了一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，采用一个摞一个的顶棚单元组成异形桁架顶棚，然后在最高处和最低处的顶棚单元下方设置支撑结构；顶棚单元之间的接缝两边的形变趋势相反，不同顶棚单元的形变无法积累，从而使整个异形桁架顶棚刚度明显提升，在不引入预应力构件的前提下也不易形变。根据荷载传递方向不同，将整个建筑分成三个施工流水段进行施工，然后对三个施工流水段分别进行卸载，不仅使得施工过程有条不紊不会相互干涉，还确保了桁架形变可控。通过将格构柱下端收缩为一点，并以格构柱下端为支点采用改变吊绳长度的方式完成异形桁架翻身起吊，顺利吊起各种不同的异形桁架。

Description

一种大跨度异形桁架顶棚施工方法

技术领域

本发明涉及覆盖大面积空间的结构技术领域，特别是涉及一种大跨度异形桁架顶棚施工方法。

背景技术

诸如厂房、体育馆、游泳馆、展览馆之类的大跨度单体建筑，适合采用自重小且强度高的桁架屋盖。但在跨度很大的时候，桁架屋盖自身的刚度便不足以维持自身的形状，容易发生失稳变形。这对于厂房这样的建筑而言，可以采用将桁架屋盖做成多跨结构的方式解决，也即设置呈矩阵状排布的支撑柱，并减少两个支撑柱之间的间距。

但对于体育馆/游泳馆/展览馆这样的建筑而言，由于屋盖下方存在很多无法设置支撑柱的场所，如球场、泳池、展区等，设置支撑柱受到限制。现有技术中，主要通过引入预应力构件的方式增加屋盖的刚度，从而克服因跨度过大而带来的问题。

但预应力构件的引入带来了如下两方面的新问题：

1.寿命缩短

与钢筋混凝土中的预应力构件不同，桁架中的预应力构件外面什么包裹层也没有，在长时间承受预应力后会逐渐屈服，从而导致预应力逐渐消失，建筑的使用寿命也就被限制在预应力能够确保屋盖的刚度足够的时间段内，造成整个建筑的使用寿命明显缩短；

2.工期延长

预应力建筑中的受力情况远较于常规的建筑复杂，为确保其强度合格，必须在施工前采用有限元软件进行受力分析，并根据分析结果制定张拉和放张的计划；同时在桁架施工完毕后又需要逐步进行张拉和放张，由于屋盖面积很大，需要进行张拉和放张的位置很多，并且每次张拉还需要逐级加载预应力。张拉和放张的工期很多时候甚至比桁架组装的工期还要长。

除此之外，由于桁架可以根据需求自由拼装成所需的形状，因此在很多异形建筑中依靠异形桁架来实现所需的形状，但在高空原位拼装桁架是危险且低效的，因此一般在地面的胎架上拼装完成后吊到或顶升到安装位置完成连接。但在地面拼装的时候桁架的姿态与其在建筑中的姿态是完全不同的，起吊的时候必须完成桁架的翻身，也即把桁架的姿态从在胎架上的姿态调整成其在建筑中的姿态，这个过程需要多台吊机进行配合，同时还需要设置多根横向的牵引绳进行姿态微调及控制，施工效率低下且需要占用大量的人手。

以本申请涉及的大同国际会展中心为例，其施工中用到了大量“冂”形桁架，桁架的翻身起吊较为困难。申请人尝试从现有技术中（如CN105971291B-一种L形空间桁架的吊装方法，以及CN109653513B-一种大型7字型桁架结构翻面吊装方法）寻求解决方案，但未你能找到令人满意的解决方案。现有技术中普遍为针对一种特定形状的异形桁架而开发的桁架翻身方案，但本申请中涉及多种异形桁架，包括格构柱向内弯的异形桁架、格构柱向外弯的异形桁架，且弯曲程度也各有不同，如果从现有技术中寻求桁架翻身方案的话，就需要针对每种异形桁架各自制作吊装器具，还还需要针对不同的异形桁架各自进行前期的准备工作，这个工作量是难以接受的。

发明内容

本发明提供一种大跨度异形桁架顶棚施工方法。

解决的技术问题是：现有的大跨度异形桁架顶棚，在设置支撑柱受限时需引入预应力构件，但预应力构件的引入会导致建筑寿命缩短且工期延长；同时，异形桁架的吊装工作也存在困难。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，所述异形桁架顶棚包括多个并排设置并相互固定连接的顶棚单元，每个顶棚单元由多个沿顶棚单元摆放方向并排设置并相互固定连接的桥状架拼合而成，所述桥状架包括桁架梁以及顶撑在桁架梁两端下方的格构柱，每个顶棚单元中格构柱位置的两个侧立面记作单元端面、顶棚单元左右两侧的侧立面记作单元侧面；

各顶棚单元中，高度最高的顶棚单元记作最高单元，其余顶棚单元从最高单元起向两侧逐级变矮；所述最高单元底部一端、以及最外侧的两个顶棚单元的外侧边沿底部分别设置有用于支撑整个异形桁架顶棚的支撑结构。

所述异形桁架顶棚的施工方法包括以下步骤：

步骤一：安装格构柱的柱底埋件、以及最高单元底部和最外侧的两个顶棚单元底部的支撑结构；

步骤二：最高单元记作第二施工流水段，最高单元一侧的所有顶棚单元记作第一施工流水段，另一侧的所有顶棚单元记作第三施工流水段，从第一施工流水段到第三施工流水段的方向记作施工流水方向；

搭建用于临时支撑第一施工流水段中的桥状架的临时支撑柱，并在第一个顶棚单元两端附近搭建用于在地面组装桥状架的胎架；

步骤三：在胎架上组装桥状架，并沿施工流水方向依次将组装好的桥状架吊到临时支撑架上，用嵌补杆件连接第一施工流水段中的各桥状架，然后完成第一施工流水段的卸载；

步骤四：将胎架转移到第二施工流水段两端附近，搭建用于临时支撑第二施工流水段中的桥状架的临时支撑柱，按步骤三中的施工方法修建第二施工流水段，完成第二施工流水段的卸载，然后用嵌补杆件连接第一施工流水段与第二施工流水段；

步骤五：将胎架转移到第三施工流水段两端附近，搭建用于临时支撑第三施工流水段中的桥状架的临时支撑柱，按步骤三中的施工方法修建第三施工流水段，完成第三施工流水段的卸载，然后用嵌补杆件连接第二施工流水段与第三施工流水段。

进一步，步骤三中，沿与施工流水方向相反的方向，逐个完成各顶棚单元的卸载；步骤五中，沿施工流水方向，逐个完成各顶棚单元的卸载。

进一步，步骤三、四、五中，卸载分级进行，具体如下：

步骤三中，沿与施工流水方向相反的方向，逐个将各顶棚单元卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元卸载总挠度的40%；

步骤四中，将最高单元卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的40%；

步骤五中，沿施工流水方向，逐个将各顶棚单元卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元卸载总挠度的40%。

进一步，最高单元以外的各顶棚单元对称分布在最高单元左右两侧。

进一步，最高单元以外的各顶棚单元自最高单元起分别记作左1单元、左2单元、左3单元……左N单元，以及右1单元、右2单元、右3单元……右N单元，序号为奇数的顶棚单元下方中部设置有抗风支撑架，所述抗风支撑架包括两个沿桥状架延伸方向间隔设置的支撑柱，两个支撑柱通过连梁连为一体形成门式刚架。

进一步，所述最高单元底部的支撑结构为中间支撑架，所述中间支撑架包括一排沿顶棚单元摆放方向间隔设置的支撑柱，各支撑柱通过连梁连为一体；最外侧的两个顶棚单元的外侧边沿底部的支撑结构为边沿支撑柱，所述边沿支撑柱沿桥状架延伸方向间隔设置。

进一步，所述桥状架中的桁架梁为横截面呈矩形的箱型桁架，桁架梁的各上弦杆的标高相同，且桁架梁的各下弦杆的标高相同；所述桁架梁的两端向下弯折形成格构柱，所述格构柱下端收缩为一点；所述桁架梁由多个桁架分段首尾相连焊接拼合而成，所述桁架分段包括两个位于桥状架两端的端分段、以及多个位于端分段之间的中部分段；

步骤三、四、五中，每个桥状架从一端到另一端逐段吊装到位并焊接拼合。

进一步，在地面组装状态下，所述端分段与格构柱组装为一个整体构件，所述端分段以侧立面贴靠胎架底部的姿态设置在胎架上，所述端分段的至少两个横截面上各设置有三个吊点，同一横截面上的三个吊点分别设置在两个上弦杆和最高处的下弦杆上，下弦杆上的吊点记作延长吊点，最高处的上弦杆上的吊点记作固定吊点，最低处的上弦杆上的吊点记作缩短吊点；

步骤三、四、五中，在端分段起吊前，先采用如下方法完成桁架翻身：

各吊点上分别连接有吊索，先依靠固定吊点以及延长吊点上的吊索使端分段脱离胎架，同时格构柱下端顶在地上；在端分段脱离胎架后，使延长吊点上的吊索逐渐伸长，同时使缩短吊点上的吊索逐渐缩短，使端分段的两根上弦杆标高相同，完成桁架翻身。

进一步，所述格构柱底部带有用于安装临时支撑柱或永久性的填充柱的空隙，最外侧的两个顶棚单元的格构柱底部设置有用于加强格构柱承载力的填充柱；

所述格构柱包括上半部分的箱型桁架柱、以及下半部分的平面桁架柱，所述平面桁架柱与端分段的一个侧立面共面；且在地面组装状态下，所述平面桁架柱贴靠胎架底部设置；

所述格构柱下半部分的平面桁架柱由端分段同侧的上弦杆和下弦杆延伸并汇合而成，上弦杆与下弦杆之间通斜腹杆连接。

进一步，所述桁架梁的中部下挠，所述桁架梁的杆件均为钢管，且下弦杆的外径大于上弦杆。

本发明一种大跨度异形桁架顶棚施工方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明中，采用一个摞一个的顶棚单元组成异形桁架顶棚，然后在最高处和最低处的顶棚单元下方设置支撑结构，顶棚单元之间的接缝两边的形变趋势相反，不同顶棚单元的形变无法积累，从而使整个异形桁架顶棚刚度明显提升，在不引入预应力构件的前提下也不易发生大幅度形变；

本发明中，根据荷载传递方向不同，将整个建筑分成三个施工流水段进行施工，然后对三个施工流水段分别进行卸载，不仅使得施工过程有条不紊不会相互干涉，还确保了桁架形变可控（本申请中的有临时支撑柱时建筑内的应力分布与无临时支撑柱时建筑内的应力分布差异极大，远大于常规的建筑）；

本发明中，第一、三施工流水段均为从高到低逐渐卸载，使得各顶棚单元逐级下压直到边沿支撑柱，有效避免了顶棚单元下压不到位的状况（如果反过来进行卸载的话，较低的顶棚单元底部的临时支撑撤去后，上方还有别的顶棚单元吊着，无法下压到位）；

本发明中，通过将桥状架这样的异形桁架分成多段，然后在需要进行翻身的分段中的横截面上设置吊点，三个吊点分别设置在两个上弦杆和一个下弦杆上，起吊时改变三个吊点上的吊索长度即可完成桁架翻身，对吊机的配合要求很低，同时无需牵引绳；且桁架的格构柱下端收拢为一点，在桁架翻身时格构柱下端支在地上，对桁架起到支撑及稳定作用的同时又不会影响桁架的姿态变化，且这种翻身方案对格构柱弯曲的角度无要求，无论格构柱往哪个方向弯曲均可顺利进行翻身起吊。

附图说明

图1是步骤一的示意图；图中的黑点是格构柱的柱底埋件，图中的黑色实心柱为钢骨混凝土柱，属于永久性的支撑柱，各永久性的支撑柱上端均与桥状架连接，下同；

图2是步骤二的示意图；图中的桁架柱由塔吊标准节叠合成，属于临时支撑柱，施工完成后需拆除，下同；

图3是步骤三的示意图；

图4是步骤四的示意图；

图5是步骤五的示意图；

图6是修建完成后的异形桁架顶棚的示意图；

图7是桥状架的结构示意图；为方便读图，图中省去了临时支撑柱与桥状架之间的型钢转换节；

图8是吊点的分布示意图；

其中，1-顶棚单元，11-桥状架，111-端分段，112-中间分段，113-格构柱，2-中间支撑架，3-边沿支撑柱，4-填充柱，5-抗风支撑架，6-临时支撑柱，7-胎架，81-固定吊点，82-延长吊点，83-缩短吊点。

具体实施方式

一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，如图6所示，异形桁架顶棚包括多个并排设置并相互固定连接的顶棚单元1，每个顶棚单元1由多个沿顶棚单元1摆放方向并排设置并相互固定连接的桥状架11拼合而成，桥状架11包括桁架梁以及顶撑在桁架梁两端下方的格构柱113，每个顶棚单元1中格构柱113位置的两个侧立面记作单元端面、顶棚单元1左右两侧的侧立面记作单元侧面；这样各顶棚单元1一个摞一个，两边的顶棚单元1是建筑的侧墙所在位置，同时也是最底层，在这里设置支撑结构，可支撑所有的顶棚单元1，同时也方便把支撑结构做到侧墙里，不影响建筑内部结构。

各顶棚单元1中，高度最高的顶棚单元1记作最高单元，其余顶棚单元1从最高单元起向两侧逐级变矮；注意这里相邻的顶棚单元1接缝两侧，较高的一侧需要一直高于较矮的一侧，不得出现局部高矮反过来的情况。

最高单元底部一端、以及最外侧的两个顶棚单元1的外侧边沿底部分别设置有用于支撑整个异形桁架顶棚的支撑结构。在这些位置设置支撑结构不会干扰到建筑内部。

异形桁架顶棚的施工方法包括以下步骤：

如图1所示，步骤一：安装格构柱113的柱底埋件、以及最高单元底部和最外侧的两个顶棚单元1底部的支撑结构；

如图2所示，步骤二：最高单元记作第二施工流水段，最高单元一侧的所有顶棚单元1记作第一施工流水段，另一侧的所有顶棚单元1记作第三施工流水段，从第一施工流水段到第三施工流水段的方向记作施工流水方向；

搭建用于临时支撑第一施工流水段中的桥状架11的临时支撑柱6，并在第一个顶棚单元1两端附近搭建用于在地面组装桥状架11的胎架7；

如图3所示，步骤三：在胎架7上组装桥状架11，并沿施工流水方向依次将组装好的桥状架11吊到临时支撑架上，用嵌补杆件连接第一施工流水段中的各桥状架11，然后完成第一施工流水段的卸载；

如图4所示，步骤四：将胎架7转移到第二施工流水段两端附近，搭建用于临时支撑第二施工流水段中的桥状架11的临时支撑柱6，按步骤三中的施工方法修建第二施工流水段，完成第二施工流水段的卸载，然后用嵌补杆件连接第一施工流水段与第二施工流水段；

如图5所示，步骤五：将胎架7转移到第三施工流水段两端附近，搭建用于临时支撑第三施工流水段中的桥状架11的临时支撑柱6，按步骤三中的施工方法修建第三施工流水段，完成第三施工流水段的卸载，然后用嵌补杆件连接第二施工流水段与第三施工流水段。

步骤三中，沿与施工流水方向相反的方向，逐个完成各顶棚单元1的卸载；步骤五中，沿施工流水方向，逐个完成各顶棚单元1的卸载。也就是说，卸载时，各顶棚单元1逐级下压，逐渐将荷载全部传递到边沿支撑柱3上

步骤三、四、五中，卸载分级进行，具体如下：

步骤三中，沿与施工流水方向相反的方向，逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的40%；异常变形包括屈服、开裂、走形等各种异常状况；

步骤四中，将最高单元卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的40%；

步骤五中，沿施工流水方向，逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元1卸载总挠度的40%。

由于本申请中，有临时支撑柱6时建筑内的应力分布与无临时支撑柱6时建筑内的应力分布差异极大，远大于常规的桁架建筑，因此需要有很大的预起拱量，在卸载时桁架下挠程度也因此更大，如果一次卸载到位的话，势必会造成局部的屈服甚至断裂，因此这里选用分级卸载，同时每级卸载幅度均大于上一级，从而适应钢材形变的规律。

最高单元以外的各顶棚单元1对称分布在最高单元左右两侧。这样设置顶棚单元1时，受力分析比较容易，同时方便形成对称的扇形展区。

异形桁架顶棚为展馆，展馆的正门开设在最高单元的一个单元端面上，各顶棚单元1的两个单元端面中，靠近展馆的正门的端面记作近门端面，各近门端面自展馆的正门起向展馆两侧逐级内缩。这样便使建筑内部的空间位于一个扇形范围内，同时正门位于扇形的尖部，进门的人的视野能够刚好覆盖整个建筑内部空间。在异形桁架顶棚作为展馆使用时，进门的人可一眼看到整个展馆内所有展区，能够快速掌握展厅内的展区分布，从而解决在首次观展时因不了解展厅平面分布而带来的看漏、走回头路、找不到门等问题，提升观展体验。

最高单元底部的支撑结构为中间支撑架2，中间支撑架2包括一排沿顶棚单元1摆放方向间隔设置的支撑柱，各支撑柱通过连梁连为一体，中间支撑架2设置在靠近展馆的正门的位置，且中间支撑架2与正门之间留有用作门厅的空间。这样支撑柱便将进入后的通道分成了多个小通道，方便设置安检机构。

桥状架11顶部自近门端面起向另一端逐渐变低，且近门端面位置的格构柱113向内弯折。这样方便排水，同时排出的水是向远离正门的方向跑的，进门端面的格构柱113还起到了一定的挡雨效果。

最高单元以外的各顶棚单元1自最高单元起分别记作左1单元、左2单元、左3单元……左N单元，以及右1单元、右2单元、右3单元……右N单元，序号为奇数的顶棚单元1下方中部设置有抗风支撑架5，抗风支撑架5包括两个沿桥状架11延伸方向间隔设置的支撑柱，两个支撑柱通过连梁连为一体形成门式刚架。

这里设置抗风支撑架5，可增加建筑的安全裕度以及抗风能力，注意这里抗风支撑架5不同于门式刚架轻型房屋中的门式刚架，这里的门式刚架不是主要的承重构件。以本实施例涉及的大同国际会展中心为例，跨度最小的顶棚单元1也有40多米的跨度，宽也有20多米，如果是依靠门式刚架承重，那么每个桥状架11下面都要设置至少一个门式刚架，整个建筑内便都是密密麻麻的柱了，只能当厂房用，没法当展馆。因此这里5个顶棚单元1只设置了两个抗风支撑架5，避免其影响内部的展区分布。但应注意，由于顶棚单元1最大高度足有8米，因此抗风支撑架5里的支撑柱底部需要是刚接柱脚，从而抵抗弯矩，起到抗风效果。

相邻的顶棚单元1通过嵌补杆件固定连接，同一顶棚单元1中相邻的桥状架11通过嵌补杆件固定连接。注意同一顶棚单元1中的嵌补杆件的刚度要足够高，确保顶棚单元1是一个整体；需要承受各方向的力，因此这里的嵌补杆件与周围的杆件需要组合一个新的箱型桁架梁，而相邻的顶棚单元1之间的嵌补杆件的受力方向则非常单一，最高单元与其余顶棚单元1之间的嵌补杆件传递的是拉力，刚度不作要求，甚至铰接亦可。最高单元以外的各顶棚单元1之间的嵌补杆件主要传递压力，因此主要是竖直的嵌补杆件，嵌补杆件两端均为刚接节点。

各种永久性的支撑柱，上端均顶撑在桁架下弦杆的杆件交叉节点位置。

最外侧的两个顶棚单元1的外侧边沿底部的支撑结构为边沿支撑柱3，边沿支撑柱3沿桥状架11延伸方向间隔设置。单元端面位置的格构柱113连为一体形成墙体；同时，顶棚上方设置有楼板，而顶棚单元1接缝处以及边沿支撑柱3设置有装饰墙，以使建筑密封。

如图7所示，桥状架11中的桁架梁为横截面呈矩形的箱型桁架，桁架梁的各上弦杆的标高相同，且桁架梁的各下弦杆的标高相同；桁架梁的两端向下弯折形成格构柱113，格构柱113下端收缩为一点；桁架梁由多个桁架分段首尾相连焊接拼合而成，桁架分段包括两个位于桥状架11两端的端分段111、以及多个位于端分段111之间的中部分段；

步骤三、四、五中，每个桥状架11从一端到另一端逐段吊装到位并焊接拼合。这里中部分段无需翻身，在拼装完成后直接起吊即可。

在地面组装状态下，端分段111以侧立面贴靠胎架7底部的姿态设置在胎架7上，端分段111的至少两个横截面上各设置有三个吊点，同一横截面上的三个吊点分别设置在两个上弦杆和最高处的下弦杆上，吊点部位可以预先焊上吊耳，也可以什么都不设置。但注意吊点所在的位置，一定要是桁架的弦杆与腹杆的交叉位置。

如图8所示，下弦杆上的吊点记作延长吊点82，最高处的上弦杆上的吊点记作固定吊点81，最低处的上弦杆上的吊点记作缩短吊点83。在起吊的时候，这三个吊点上分别连接有倒链，先依靠固定吊点81以及延长吊点82上的倒链使端分段111脱离胎架7，同时格构柱113下端顶在地上；在端分段111脱离胎架7后，延长吊点82上的倒链逐渐伸长，同时缩短吊点83上的倒链逐渐缩短，使端分段111的两根上弦杆标高相同，完成桁架翻身。

在地面组装状态下，端分段111以侧立面贴靠胎架7底部的姿态设置在胎架7上，也即端分段111在组装时需要放平。

格构柱113底部带有用于安装临时支撑柱6或永久性的填充柱4的空隙，最外侧的两个顶棚单元1的格构柱113底部设置有用于加强格构柱113承载力的填充柱4；最外侧两个顶棚单元1处于最底层，其格构柱113承受的压力远强于别处，但由于本申请中的格构柱113下端是一个点，强度不够，因此需要设置填充柱4进行补强，在吊装的时候这里的填充柱4还起到临时支撑柱6的效果，并取代了临时支撑柱6。

格构柱113包括上半部分的箱型桁架柱、以及下半部分的平面桁架柱，平面桁架柱与端分段111的一个侧立面共面；且在地面组装状态下，平面桁架柱贴靠胎架7底部设置；格构柱113下半部分的平面桁架柱由端分段111同侧的上弦杆和下弦杆延伸并汇合而成，上弦杆与下弦杆之间通斜腹杆连接。这样在留出供安装临时支撑柱6的空隙的同时，确保格构柱113与别的部分平滑过渡且一体成型，从而保证美观效果。

桁架梁的中部下挠，桁架梁的杆件均为钢管，且下弦杆的外径大于上弦杆，因为这里下弦杆的受力更大，所以需要让下弦杆的尺寸更大来适应这一特征。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：所述异形桁架顶棚包括多个并排设置并相互固定连接的顶棚单元（1），每个顶棚单元（1）由多个沿顶棚单元（1）摆放方向并排设置并相互固定连接的桥状架（11）拼合而成，所述桥状架（11）包括桁架梁以及顶撑在桁架梁两端下方的格构柱（113），每个顶棚单元（1）中格构柱（113）位置的两个侧立面记作单元端面、顶棚单元（1）左右两侧的侧立面记作单元侧面；

各顶棚单元（1）中，高度最高的顶棚单元（1）记作最高单元，其余顶棚单元（1）从最高单元起向两侧逐级变矮；所述最高单元底部一端、以及最外侧的两个顶棚单元（1）的外侧边沿底部分别设置有用于支撑整个异形桁架顶棚的支撑结构；

所述异形桁架顶棚的施工方法包括以下步骤：

步骤一：安装格构柱（113）的柱底埋件、以及最高单元底部和最外侧的两个顶棚单元（1）底部的支撑结构；

步骤二：最高单元记作第二施工流水段，最高单元一侧的所有顶棚单元（1）记作第一施工流水段，另一侧的所有顶棚单元（1）记作第三施工流水段，从第一施工流水段到第三施工流水段的方向记作施工流水方向；

搭建用于临时支撑第一施工流水段中的桥状架（11）的临时支撑柱（6），并在第一个顶棚单元（1）两端附近搭建用于在地面组装桥状架（11）的胎架（7）；

步骤三：在胎架（7）上组装桥状架（11），并沿施工流水方向依次将组装好的桥状架（11）吊到临时支撑架上，用嵌补杆件连接第一施工流水段中的各桥状架（11），然后完成第一施工流水段的卸载；

步骤四：将胎架（7）转移到第二施工流水段两端附近，搭建用于临时支撑第二施工流水段中的桥状架（11）的临时支撑柱（6），按步骤三中的施工方法修建第二施工流水段，完成第二施工流水段的卸载，然后用嵌补杆件连接第一施工流水段与第二施工流水段；

步骤五：将胎架（7）转移到第三施工流水段两端附近，搭建用于临时支撑第三施工流水段中的桥状架（11）的临时支撑柱（6），按步骤三中的施工方法修建第三施工流水段，完成第三施工流水段的卸载，然后用嵌补杆件连接第二施工流水段与第三施工流水段。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：步骤三中，沿与施工流水方向相反的方向，逐个完成各顶棚单元（1）的卸载；步骤五中，沿施工流水方向，逐个完成各顶棚单元（1）的卸载。

3.根据权利要求2所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：步骤三、四、五中，卸载分级进行，具体如下：

步骤三中，沿与施工流水方向相反的方向，逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的40%；

步骤四中，将最高单元卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再将最高单元卸载总挠度的40%；

步骤五中，沿施工流水方向，逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的10%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的20%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的30%，若桁架未出现异常变形再逐个将各顶棚单元（1）卸载总挠度的40%。

4.根据权利要求1所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：最高单元以外的各顶棚单元（1）对称分布在最高单元左右两侧。

5.根据权利要求4所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：最高单元以外的各顶棚单元（1）自最高单元起分别记作左1单元、左2单元、左3单元……左N单元，以及右1单元、右2单元、右3单元……右N单元，序号为奇数的顶棚单元（1）下方中部设置有抗风支撑架（5），所述抗风支撑架（5）包括两个沿桥状架（11）延伸方向间隔设置的支撑柱，两个支撑柱通过连梁连为一体形成门式刚架。

6.根据权利要求4所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：所述最高单元底部的支撑结构为中间支撑架（2），所述中间支撑架（2）包括一排沿顶棚单元（1）摆放方向间隔设置的支撑柱，各支撑柱通过连梁连为一体；最外侧的两个顶棚单元（1）的外侧边沿底部的支撑结构为边沿支撑柱（3），所述边沿支撑柱（3）沿桥状架（11）延伸方向间隔设置。

7.根据权利要求1所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：所述桥状架（11）中的桁架梁为横截面呈矩形的箱型桁架，桁架梁的各上弦杆的标高相同，且桁架梁的各下弦杆的标高相同；所述桁架梁的两端向下弯折形成格构柱（113），所述格构柱（113）下端收缩为一点；所述桁架梁由多个桁架分段首尾相连焊接拼合而成，所述桁架分段包括两个位于桥状架（11）两端的端分段（111）、以及多个位于端分段（111）之间的中部分段；

步骤三、四、五中，每个桥状架（11）从一端到另一端逐段吊装到位并焊接拼合。

8.根据权利要求7所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：在地面组装状态下，所述端分段（111）与格构柱（113）组装为一个整体构件，所述端分段（111）以侧立面贴靠胎架（7）底部的姿态设置在胎架（7）上，所述端分段（111）的至少两个横截面上各设置有三个吊点，同一横截面上的三个吊点分别设置在两个上弦杆和最高处的下弦杆上，下弦杆上的吊点记作延长吊点（82），最高处的上弦杆上的吊点记作固定吊点（81），最低处的上弦杆上的吊点记作缩短吊点（83）；

步骤三、四、五中，在端分段（111）起吊前，先采用如下方法完成桁架翻身：

各吊点上分别连接有吊索，先依靠固定吊点（81）以及延长吊点（82）上的吊索使端分段（111）脱离胎架（7），同时格构柱（113）下端顶在地上；在端分段（111）脱离胎架（7）后，使延长吊点（82）上的吊索逐渐伸长，同时使缩短吊点（83）上的吊索逐渐缩短，使端分段（111）的两根上弦杆标高相同，完成桁架翻身。

9.根据权利要求7所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：所述格构柱（113）底部带有用于安装临时支撑柱（6）或永久性的填充柱（4）的空隙，最外侧的两个顶棚单元（1）的格构柱（113）底部设置有用于加强格构柱（113）承载力的填充柱（4）；

所述格构柱（113）包括上半部分的箱型桁架柱、以及下半部分的平面桁架柱，所述平面桁架柱与端分段（111）的一个侧立面共面；且在地面组装状态下，所述平面桁架柱贴靠胎架（7）底部设置；

所述格构柱（113）下半部分的平面桁架柱由端分段（111）同侧的上弦杆和下弦杆延伸并汇合而成，上弦杆与下弦杆之间通斜腹杆连接。

10.根据权利要求7所述的一种大跨度异形桁架顶棚施工方法，其特征在于：所述桁架梁的中部下挠，所述桁架梁的杆件均为钢管，且下弦杆的外径大于上弦杆。

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