CN115262988B - 一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，以第1个结构单元为基础，在后续扩展安装过程中，对背离扩展安装方向的临时变刚度支撑架竖向刚度交替进行调整，使变刚度支撑架具有支撑能力的同时也具备了变形能力，从而使各个临时变刚度支撑架的内力更均匀，大跨度网格钢结构受力更合理，减少了钢结构集中应力，保证了钢结构安全，减少或避免钢结构构件的更换，减少了临时支撑架的使用，为后续工序开展提供了空间。

Description

一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法

技术领域

本发明属于空间网格结构施工技术领域，具体涉及一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法。

背景技术

随着计算机辅助设计水平和钢结构材料技术的发展，大跨度网格钢结构应用越来越广泛，尤其在车站、机场、体育馆、会议中心、料棚等大型公建、厂房中的应有，造型也越来越不规则，传统的提升、滑移等技术不适用于复杂体型的结构形式。通常采用多点支撑，块体吊装，整体落位的方式进行，采用的临时支撑架均为竖向刚性支撑，大量支撑架影响了后续工序的开展。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，减少了钢结构集中应力，保证了钢结构安全，减少或避免钢结构构件的更换，减少了临时支撑架的使用，为后续工序开展提供了空间。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，包括：

将大跨度网格钢结构沿扩展安装方向划分为n个结构单元，n为不小于3的自然数，将每个所述结构单元划分为多个块体；

依次安装并连接第1个结构单元、第2个结构单元、……、第n-1个结构单元和第n个结构单元，具体包括：

每个结构单元安装时，在每个结构单元的每个块体的四个角没有支座的位置设置变刚度支撑架，所述变刚度支撑架能够实现刚性支撑和弹性支撑的调节切换，每个结构单元的每个块体底部的每个变刚度支撑架的初始状态均为刚性支撑；

当第1个结构单元和第2个结构单元连接后，拆除构成第1个结构单元的每个块体底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架，并将构成第1个结构单元的每个块体底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架调节切换为弹性支撑，同时将构成第2个结构单元的每个块体底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架调节切换为弹性支撑；

当第2个结构单元和第3个结构单元连接后，拆除构成第1个结构单元的每个块体底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架，拆除构成第2个结构单元的每个块体底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架，并将构成第2个结构单元的每个块体底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架调节切换为弹性支撑，同时将构成第3个结构单元的每个块体底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架调节切换为弹性支撑；

以此类推，当第3个结构单元至第n-2个结构单元依次连接后，采用与第2个结构单元和第3个结构单元连接后同样的操作方法；

当第n-2个结构单元和第n-1个结构单元连接后，拆除构成第n-2个结构单元的每个块体底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架，并将构成第n-2个结构单元的每个块体底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架调节切换为弹性支撑，同时将构成第n-1个结构单元的每个块体底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架调节切换为弹性支撑；

当第n-1个结构单元和第n个结构单元连接后，拆除构成第n-2个结构单元的每个块体底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架，最后将构成第n-1个结构单元和构成第n个结构单元的每个块体底部的变刚度支撑架全部拆除。

进一步地，构成第1个结构单元的每个块体底部的支座位于背离扩展安装方向的一个角上，其余结构单元的每个块体底部的支座位于朝向扩展安装方向的一个角上。

进一步地，所述变刚度支撑架包括底部架体和变刚度支托，所述变刚度支托连接在所述底部架体上。

进一步地，所述变刚度支托包括底板和设置在所述底板上方的顶板，所述顶板的下表面连接有竖直向下的弹性芯柱和刚性芯柱，所述弹性芯柱和所述刚性芯柱的底部均连接有竖向伸缩装置，所述竖向伸缩装置的底部连接在所述底板的上表面。

进一步地，所述变刚度支托还包括支撑板，所述支撑板平行设置在所述底板和顶板之间，所述支撑板上正对所述弹性芯柱和所述刚性芯柱的位置开设有通孔，所述弹性芯柱和所述刚性芯柱活动穿过对应的通孔。

进一步地，所述支撑板的外侧连接有立板，所述立板连接在所述底板上。

进一步地，所述立板上靠近顶部和底部的位置均连接有所述支撑板。

进一步地，所述弹性芯柱和所述刚性芯柱为圆柱状，所述刚性芯柱位于所述顶板的中心位置，若干所述弹性芯柱围绕所述刚性芯柱均布阵列。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，以第1个结构单元为基础，在后续扩展安装过程中，对背离扩展安装方向的临时变刚度支撑架竖向刚度交替进行调整，使变刚度支撑架具有支撑能力的同时也具备了变形能力，从而使各个临时变刚度支撑架的内力更均匀，大跨度网格钢结构受力更合理，具体分析说明如下：

1、结构单元的划分充分利用了大跨度网格钢结构原有支座支撑，减少了临时变刚度支撑架的数量。

2、在每一个结构单元的块体吊装时，将变刚度支撑架设置为刚性支撑状态，保证了大跨度网格钢结构安装时标高的控制，使形成的结构单元控制在设计要求的状态。

3、对变刚度支撑架刚度变化调节时，前一结构单元背离扩展安装方向的临时变刚度支撑架拆除，减少了变刚度支撑架数量，利于循环利用；前一结构单元朝向扩展安装方向的临时变刚度支撑架调整为弹性支撑，减小了因相邻临时变刚度支撑架的取消而引起的变刚度支撑架和局部结构的内力剧增；当前结构单元背离扩展安装方向的临时变刚度支撑架调整为弹性支撑，起到了过渡作用，使大跨度网格钢结构变形更均匀；当前结构单元朝向扩展安装方向的临时变刚度支撑架保持刚性支撑，保证了后一结构单元安装标高与前一结构单元安装标高的一致性，符合设计标高。

综上，通过变刚度支撑架刚度变化调节，给予支撑点处可允许的阶差变形量，使已安装过结构的重量能够较为均匀的由剩余的变刚度支撑架共同承担，既保证了扩展端变形的控制，也防止了变刚度支撑架内力的突变与大跨度网格钢结构内力的突变，使大跨度网格钢结构的内力变化、力学变形更加协调，更符合设计状态，同时减少或避免大跨度网格钢结构构件的更换。`

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明第1个结构单元的块体及第1个结构单元形成示意图；

图2是本发明第2个结构单元的块体及第2个结构单元形成示意图；

图3是本发明变刚度支撑架的调整及拆除；

图4是本发明第3个结构单元的块体及第3个结构单元形成示意图；

图5是本发明后续变刚度支撑架的调整及拆除；

图6是大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装后的示意图；

图7是本发明中变刚度支撑架的示意图；

图8是实施例中变刚度支托的正视示意图；

图9是实施例中变刚度支托的A-A剖视示意图。

图中：1-块体；2-支座；3-变刚度支撑架；31-底部架体；32-变刚度支托；320-底板；321-顶板；322-弹性芯柱；323-刚性芯柱；324-竖向伸缩装置；325-支撑板；326-通孔；327-立板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

作为本发明的某一具体实施方式，结合图1至图6所示，一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，具体如下：

首先，根据吊装设备以及待支撑安装的大跨度网格钢结构的特点，在平面投影上，将大跨度网格钢结构沿扩展安装方向划分为n个结构单元，n为不小于3的自然数，将每个结构单元划分为多个块体1。

依次安装并连接第1个结构单元、第2个结构单元、……、第n-1个结构单元和第n个结构单元，也就是说，沿着大跨度网格钢结构沿扩展安装方向，依次对第1个结构单元、第2个结构单元、……、第n-1个结构单元和第n个结构单元进行安装，形成对应的结构单元，例如，安装完第1个结构单元和第2个结构单元后，将第1个结构单元和第2个结构单元之间进行连接。与此同时，每当安装完两个相邻的结构单元时，将两个相邻的结构单元之间进行连接，

本发明关于依次安装并连接第1个结构单元、第2个结构单元、……、第n-1个结构单元和第n个结构单元，具体操作方法如下：

每个结构单元安装时，在每个结构单元的每个块体1的四个角没有支座2的位置设置变刚度支撑架3，其中，支座2为原有的结构，变刚度支撑架3能够实现刚性支撑和弹性支撑的调节切换，每个结构单元的每个块体1底部的每个变刚度支撑架3的初始状态均为刚性支撑。将第1个结构单元的每个块体1进行连接后形成第1个结构单元，将第2个结构单元的每个块体1进行连接后形成第2个结构单元，将第n个结构单元的每个块体1进行连接后形成第n个结构单元，

优选的，结合图6所示，构成第1个结构单元的每个块体1底部的支座2位于背离扩展安装方向的一个角上，其余结构单元的每个块体1底部的支座2位于朝向扩展安装方向的一个角上。

当第1个结构单元和第2个结构单元连接后，即第1个结构单元和第2个结构单元连接形成整体后，拆除构成第1个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3，并将构成第1个结构单元的每个块体1底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑，同时将构成第2个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑。

当第2个结构单元和第3个结构单元连接后，即第2个结构单元和第3个结构单元连接形成整体后，拆除构成第1个结构单元的每个块体1底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架3，拆除构成第2个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3，并将构成第2个结构单元的每个块体1底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑，同时将构成第3个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑；

当第3个结构单元和第4个结构单元连接后，拆除构成第2个结构单元的每个块体1底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架3，拆除构成第3个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3，并将构成第3个结构单元的每个块体1底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑，同时将构成第4个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑；

以此类推，对第4个结构单元至第n-2个结构单元进行同样操作方法的连接操作；

当第n-2个结构单元和第n-1个结构单元连接后，拆除构成第n-2个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3，并将构成第n-2个结构单元的每个块体1底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑，同时将构成第n-1个结构单元的每个块体1底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架3调节切换为弹性支撑；

当第n-1个结构单元和第n个结构单元连接后，拆除构成第n-2个结构单元的每个块体1底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架3，最后将构成第n-1个结构单元和构成第n个结构单元的每个块体1底部的变刚度支撑架3全部拆除，完成大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装。

本实施方式中，支座2为传统的安装支座，此处无需赘述。关于本发明中的变刚度支撑架3，如图7所示，变刚度支撑架3包括底部架体31和变刚度支托32，变刚度支托32连接在底部架体31上，通过控制变刚度支托32实现刚性支撑和弹性支撑的调节切换。

下面提供关于变刚度支托32的一具体结构实施例如下：

如图8和图9所示，变刚度支托32包括底板320和设置在底板320上方的顶板321，在顶板321的下表面连接有竖直向下的弹性芯柱322和刚性芯柱323，弹性芯柱322和刚性芯柱323的底部均连接有竖向伸缩装置324，竖向伸缩装置324的底部连接在底板320的上表面。弹性芯柱322和刚性芯柱323为圆柱状，将刚性芯柱323设置在顶板321的中心位置，在刚性芯柱323的周围均布阵列有若干弹性芯柱322，通过芯柱的分组工作，可以更均匀的承受上部荷载。竖向伸缩装置324可采用类似千斤顶、液压油缸、丝杠等原理的伸缩。装置。

在使用时，将变刚度支撑架3放置在块体1下，使用过程中通过控制竖向伸缩装置324，实现对弹性芯柱322和刚性芯柱323支撑状态的控制，通过控制刚性芯柱323下方的竖向伸缩装置324收缩，使得刚性芯柱323退出支撑状态，此时由弹性芯柱322进行支撑，弹性芯柱322具有弹性性能，因而变刚度支撑架3处于弹性状态。

变刚度支托32还包括支撑板325，支撑板325平行设置在底板320和顶板321之间，支撑板325的外侧连接有立板327，支撑板325与立板327焊接连接，立板327采用焊接的方式连接在底板320上，在支撑板325的四周连接有多个立板327，确保连接的可靠性。在支撑板325上正对弹性芯柱322和刚性芯柱323的位置开设有通孔326，弹性芯柱322和刚性芯柱323活动穿过对应的通孔326，弹性芯柱322和刚性芯柱323可以在支撑板325上的通孔326中可以自由的上下运动，支撑板325起到了对弹性芯柱322和刚性芯柱323支撑限位的作用，保证弹性芯柱322和刚性芯柱323退出工作或弹性芯柱322压缩变形时具有导向作用，确保了弹性芯柱322和刚性芯柱323的稳定性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，其特征在于，包括：

将大跨度网格钢结构沿扩展安装方向划分为n个结构单元，n为不小于3的自然数，将每个所述结构单元划分为多个块体(1)；构成第1个结构单元的每个块体(1)底部的支座(2)位于背离扩展安装方向的一个角上，其余结构单元的每个块体(1)底部的支座(2)位于朝向扩展安装方向的一个角上；

依次安装并连接第1个结构单元、第2个结构单元、……、第n-1个结构单元和第n个结构单元，具体包括：

每个结构单元安装时，在每个结构单元的每个块体(1)的四个角没有支座(2)的位置设置变刚度支撑架(3)，所述变刚度支撑架(3)能够实现刚性支撑和弹性支撑的调节切换，每个结构单元的每个块体(1)底部的每个变刚度支撑架(3)的初始状态均为刚性支撑；

当第1个结构单元和第2个结构单元连接后，拆除构成第1个结构单元的每个块体(1)底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架(3)，并将构成第1个结构单元的每个块体(1)底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架(3)调节切换为弹性支撑，同时将构成第2个结构单元的每个块体(1)底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架(3)调节切换为弹性支撑；

当第2个结构单元和第3个结构单元连接后，拆除构成第1个结构单元的每个块体(1)底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架(3)，拆除构成第2个结构单元的每个块体(1)底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架(3)，并将构成第2个结构单元的每个块体(1)底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架(3)调节切换为弹性支撑，同时将构成第3个结构单元的每个块体(1)底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架(3)调节切换为弹性支撑；

以此类推，当第3个结构单元至第n-2个结构单元依次连接后，采用与第2个结构单元和第3个结构单元连接后同样的操作方法；

当第n-2个结构单元和第n-1个结构单元连接后，拆除构成第n-2个结构单元的每个块体(1)底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架(3)，并将构成第n-2个结构单元的每个块体(1)底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架(3)调节切换为弹性支撑，同时将构成第n-1个结构单元的每个块体(1)底部背离扩展安装方向的变刚度支撑架(3)调节切换为弹性支撑；

当第n-1个结构单元和第n个结构单元连接后，拆除构成第n-2个结构单元的每个块体(1)底部朝向扩展安装方向的变刚度支撑架(3)，最后将构成第n-1个结构单元和构成第n个结构单元的每个块体(1)底部的变刚度支撑架(3)全部拆除。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，其特征在于，所述变刚度支撑架(3)包括底部架体(31)和变刚度支托(32)，所述变刚度支托(32)连接在所述底部架体(31)上。

3.根据权利要求2所述的一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，其特征在于，所述变刚度支托(32)包括底板(320)和设置在所述底板(320)上方的顶板(321)，所述顶板(321)的下表面连接有竖直向下的弹性芯柱(322)和刚性芯柱(323)，所述弹性芯柱(322)和所述刚性芯柱(323)的底部均连接有竖向伸缩装置(324)，所述竖向伸缩装置(324)的底部连接在所述底板(320)的上表面。

4.根据权利要求3所述的一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，其特征在于，所述变刚度支托(32)还包括支撑板(325)，所述支撑板(325)平行设置在所述底板(320)和顶板(321)之间，所述支撑板(325)上正对所述弹性芯柱(322)和所述刚性芯柱(323)的位置开设有通孔(326)，所述弹性芯柱(322)和所述刚性芯柱(323)活动穿过对应的通孔(326)。

5.根据权利要求4所述的一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，其特征在于，所述支撑板(325)的外侧连接有立板(327)，所述立板(327)连接在所述底板(320)上。

6.根据权利要求5所述的一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，其特征在于，所述立板(327)上靠近顶部和底部的位置均连接有所述支撑板(325)。

7.根据权利要求3所述的一种大跨度网格钢结构变刚度交替支撑安装方法，其特征在于，所述弹性芯柱(322)和所述刚性芯柱(323)为圆柱状，所述刚性芯柱(323)位于所述顶板(321)的中心位置，若干所述弹性芯柱(322)围绕所述刚性芯柱(323)均布阵列。