CN115544618B - 一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法 - Google Patents

一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请大跨度异型钢桁架钢结构施工技术领域，特别提供了一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，施工时，为进行模块间误差的动态纠偏，根据施工蓝图利用三维建模软件建立整体结构的空间模型，对整体结构进行模块单元的划分，确定好测量关键点并完成三维测量坐标转换后，根据地面相对坐标和上一模块实际对接值建立组拼胎架，保证拼装胎架支撑点坐标的准确性。吊装时，设立吊装临时支撑胎架，保证结构安装的精度及稳定性，待吊装模块组拼完成经测量无误后进行模块吊装。由多台高精度全站仪和三维模型相结合的方式进行空间定位测量，控制桁架标高、桁架垂直度，依次完成各模块吊装，提高钢结构高空安装精度。

Description

一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法
技术领域
本发明属于大跨度异型钢桁架钢结构施工技术领域，特别提供了一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，适用于工业、民用建筑等各大跨度异型钢桁架结构模块安装施工。
背景技术
越来越多的大跨度异型钢桁架结构出现在工程中,该类结构施工时，在施工场地充裕条件下，将整体结构分成若干个吊装单元，待各单元地面组拼完成后进行模块化吊装。模块化吊装随之产生了更多的对接面，每个对接面都因组拼时焊接变形的不确定性造成了与相邻模块间的误差，从而增大了结构累计误差，而如何消减模块化对接面增多带来的累计误差的动态纠偏是此类工程的重难点。对于此类大跨度异型空间结构模块安装定位难度大，且难以控制对接口的累计误差会影响整体结构安装精度，导致钢结构吊装施工过程中出现与理论值相差较大的偏差。
发明内容
为了提高大跨度异型钢桁架结构安装精度，本申请提供了一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，加大了施工过程中的动态纠偏措施，提高了空间结构安装精度，保证施工质量，降低建造成本。
采用如下的技术方案：
一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，包括以下步骤：
S1，整体结构深化，为进行结构模块间误差的动态纠偏，根据施工蓝图及现场坐标控制点进行三维模型深化设计，将整体结构建立为一个空间几何结构；
S2，布置测量控制网，分不同施工阶段调整控制网；施工过程中控制点做出标识与保护，定期对对施工过程中各拼接过程进行监控与复测，控制模块钢桁架的空间位置、模块钢架的空间位置以及桁架拼装过程中各模块的相对位置精度；对施工过程进行计算仿真分析，计算安装过程中预起拱值；
S3，根据理论坐标值或上一模块对接面实际值建立地面拼装胎架及吊装空间临时支撑胎架，确定各模块单元的关键控制点，通过三维模型计算分析，将三维空间中三维测量坐标的关键控制点转换为地面相对坐标的控制点，并依据理论值与上一模块吊装完成后的对接面实际值建立拼装胎架进行吊装模块地面组拼；
S4，吊装模块地面组拼完成后进行吊装模块吊装；控制模块钢桁架标高和模块钢桁架垂直度，依次完成各模块吊装；
S5，钢桁架模块经吊装就位后固定，复测关键控制点坐标，复核无误后进行焊接，待所有吊装模块全部吊装焊接完成，至此该项目大跨度异型钢桁架结构安装完成。
采用上述技术方案，采用动态纠偏措施，有效的解决了因模块化吊装而产生的对接误差累计值较大的施工难点，将空间三维结构准确安装到设计的空间位置的难题，使吊装始终处于受控状态，提高了结构安装精度，降低建造成本。适用于工业、民用建筑等各类大跨度异型钢桁架模块化空间安装施工。
可选的，步骤S1中，整体结构深化是对整体结构进行模块单元的划分，将大跨度异型钢桁架结构模块划分为模块钢桁架、地面拼装胎架、空间临时支撑胎架和模块钢架。
采用上述技术方案，综合考虑制作、运输和现场组拼及模拟全过程吊装，对工程主要构件进行分段制作，减小制作难度，降低运输成本。
可选的，在模块单元划分之后，确定最优施工方案，并确定好测量关键点并完成三维测量坐标转换后，根据地面相对坐标和上一模块实际对接值建立组拼胎架。
采用上述技术方案，保证拼装胎架支撑点坐标的准确性，通过胎架制作完成后进行模块组拼的措施来减小模块化组拼时单个模块因焊接变形造成与相邻模块的对接误差，组拼过程中考虑提前考虑好焊接因素影响造成的变形情况。
可选的，每一模块的拼装胎架均根据理论值或上一模块实际值对接进行动态调整。
采用上述技术方案，对接过程动态调整，有效的解决了因模块化吊装而产生的对接误差累计值较大的施工难点。
可选的，步骤S3中，三维测量坐标的关键控制点转换为地面相对坐标的控制点是依据三维空间坐标转换技术来完成。
可选的，步骤S2中，监控与复测是利用多台高精度全站仪完成。
可选的，步骤S2中，各模块拼装前进行计算仿真分析时，提前考虑模块焊接的变形情况。
采用上述技术方案，组拼过程中提前考虑好焊接因素影响造成的变形情况，提高模块组拼的精度。
可选的，步骤S3中，空间临时支撑胎架是通过三维建模软件分析钢桁架整体受力，结合三维空间坐标点所建立。
采用上述技术方案，确保结构安装精确及稳定。
可选的，步骤S4中，模块钢桁架标高和模块钢桁架垂直度的控制是由多台高精度全站仪和三维模型相结合的方式进行空间定位测量。
可选的，所述高精度全站仪的每一公里的测距的比例误差是±2mm。
采用上述技术方案，提高钢结构高空安装精度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
本申请提供了一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，利用动态纠偏措施，有效的解决了因模块化吊装而产生的对接误差累计值较大的施工难点，将空间三维结构准确安装到设计的空间位置的难题，使吊装始终处于受控状态，提高了结构安装精度，降低建造成本。适用于工业、民用建筑等各类大跨度异型钢桁架模块化空间安装施工。
附图说明
图1为模块钢桁架三维空间示意图；
图2为地面组拼胎架示意图；
图3为模块钢桁架地面组拼示意图；
图4为空间临时支撑胎架示意图；
图5为模块钢桁架吊装图；
图6为两个模块钢桁架对接图；
其中，1模块钢桁架、2地面拼装胎架、3空间临时支撑胎架、4模块钢架。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
综合考虑制作、运输和现场组拼及模拟全过程吊装，对工程主要构件进行分段制作，减小制作难度，降低运输成本。
本实施例，对整体结构进行模块单元的划分，将大跨度异型钢桁架结构模块划分为模块钢桁架1、地面拼装胎架2、空间临时支撑胎架3和模块钢架4。
依据上述施工条件，为减少模块化施工造成的对接面增多的累计误差，采用本实施例进行施工，具体实施方式采用以下步骤施工：
S1，整体结构深化，根据施工蓝图及现场坐标控制点进行三维模型深化设计，将整体结构建立为一个空间几何结构，即得到模块钢桁架三维空间，如图1所示。确保节点模型的正确，保证节点安装精度；
S2，布置测量控制网，分不同施工阶段调整控制网，保证各施工阶段测量控制网精确、有效；施工过程中做好控制点的标识与保护，定期地对控制点进行复测，投入多台高精度全站仪对施工过程中各重要过程进行监控与复测，着重控制模块钢桁架1空间定位，桁架拼装过程中控制模块钢桁架1对接以及模块钢桁架1与模块钢架对接的相对位置精度，保证整体结构的安装精度。对施工过程进行计算仿真分析，计算安装过程中预起拱值，在拼装上提前考虑变形情况，在高空安装时实现整体精度控制。
S3，如图2和4所示，根据理论坐标值或上一模块对接面实际值建立地面拼装胎架2及吊装空间临时支撑胎架3，确定各单元的关键控制点，通过三维模型计算分析，将三维空间中的关键控制点转换为地面相对坐标控制点，并依据理论值与上一模块吊装完成后的对接面实际值建立拼装胎架进行吊装模块地面组拼，如图3所示。通过三维建模软件分析钢桁架整体受力，结合三维空间坐标点建立吊装临时支撑胎架，确保结构安装精确及稳定。
S4，如图5所示，吊装模块地面组拼完成后进行吊装模块吊装。由多台高精度全站仪和三维模型相结合的方式进行空间定位测量， 控制桁架标高、桁架垂直度，依次完成各模块吊装，提高钢结构高空安装精度。
S5，如图6所示，钢桁架模块经吊装就位后固定，复测关键控制点坐标，复核无误后进行焊接，待所有吊装模块全部吊装焊接完成，至此该项目大跨度异型钢桁架结构安装完成。
本实施例中，所述高精度全站仪的每一公里的测距的比例误差是±2mm。
采用动态纠偏措施，有效的解决了因模块化吊装而产生的对接误差累计值较大的施工难点，将空间三维结构准确安装到设计的空间位置的难题，使吊装始终处于受控状态，提高了结构安装精度，降低建造成本。适用于工业、民用建筑等各类大跨度异型钢桁架模块化空间安装施工。
本实施例通过三维建模软件建立整体结构的空间模型，综合考虑制作、运输和现场组拼及模拟全过程吊装，对工程主要构件进行分段制作，确定最优的施工顺序和吊装方案。通过布置测量控制网，依据三维空间坐标转换技术，确定好测量关键点并完成三维测量坐标转换后，根据地面相对坐标建立组拼胎架，每一模块的拼装胎架均需根据理论值或上一模块实际值对接进行动态调整，保证拼装胎架支撑点坐标的准确性以便进行高精度拼装措施，来达到消减模块化吊装带来的对接面增加的累计误差。吊装时使用全站仪进行支撑胎架定位、构件吊装、空间三维定位测量。
施工时，为进行模块间误差的动态纠偏，根据施工蓝图利用三维建模软件建立整体结构的空间模型，通过自身项目的特性，综合各方面条件对整体结构进行模块单元的划分，确定最优施工方案，并确定好测量关键点并完成三维测量坐标转换后，根据地面相对坐标和上一模块实际对接值建立组拼胎架，保证拼装胎架支撑点坐标的准确性，通过胎架制作完成后进行模块组拼的措施来减小模块化组拼时单个模块因焊接变形造成与相邻模块的对接误差，组拼过程中提前考虑好焊接因素影响造成的变形情况。吊装时根据三维模型计算分析出整体结构受力点位置，并结合结构三维空间坐标点，设立吊装临时支撑胎架，保证结构安装的精度及稳定性，待吊装模块组拼完成经测量无误后进行模块吊装。然后由多台高精度全站仪和三维模型相结合的方式进行空间定位测量，控制桁架标高、桁架垂直度，依次完成各模块吊装，提高钢结构高空安装精度。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1，整体结构深化，为进行结构模块间误差的动态纠偏，根据施工蓝图及现场坐标控制点进行三维模型深化设计，将整体结构建立为一个空间几何结构；
S2，布置测量控制网，分不同施工阶段调整控制网；施工过程中控制点做出标识与保护，定期对对施工过程中各拼接过程进行监控与复测，控制模块钢桁架(1)的空间位置、模块钢架(4)的空间位置以及桁架拼装过程中各模块的相对位置精度；对施工过程进行计算仿真分析，计算安装过程中预起拱值；
S3，根据理论坐标值或上一模块对接面实际值建立地面拼装胎架(2)及吊装空间临时支撑胎架(3)，确定各模块单元的关键控制点，通过三维模型计算分析，将三维空间中三维测量坐标的关键控制点转换为地面相对坐标的控制点，并依据理论值与上一模块吊装完成后的对接面实际值建立拼装胎架进行吊装模块地面组拼；
S4，吊装模块地面组拼完成后进行吊装模块吊装；控制模块钢桁架(1)标高和模块钢桁架(1)垂直度，依次完成各模块吊装；
S5，钢桁架模块经吊装就位后固定，复测关键控制点坐标，复核无误后进行焊接，待所有吊装模块全部吊装焊接完成，至此大跨度异型钢桁架结构安装完成。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：步骤S1中，整体结构深化是对整体结构进行模块单元的划分，将大跨度异型钢桁架结构模块划分为模块钢桁架(1)、地面拼装胎架(2)、空间临时支撑胎架(3)和模块钢架(4)。
3.根据权利要求2所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：在模块单元划分之后，确定最优施工方案，并确定好测量关键点并完成三维测量坐标转换后，根据地面相对坐标和上一模块实际对接值建立组拼胎架。
4.根据权利要求3所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：每一模块的拼装胎架均根据理论值或上一模块实际值对接进行动态调整。
5.根据权利要求1所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：步骤S3中，三维测量坐标的关键控制点转换为地面相对坐标的控制点是依据三维空间坐标转换技术来完成。
6.根据权利要求1所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：步骤S2中，监控与复测是利用多台高精度全站仪完成。
7.根据权利要求1所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：步骤S2中，各模块拼装前进行计算仿真分析时，提前考虑模块焊接的变形情况。
8.根据权利要求1所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：步骤S3中，空间临时支撑胎架(3)是通过三维建模软件分析钢桁架整体受力，结合三维空间坐标点所建立。
9.根据权利要求1所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：步骤S4中，模块钢桁架(1)标高和模块钢桁架(1)垂直度的控制是由多台高精度全站仪和三维模型相结合的方式进行空间定位测量。
10.根据权利要求9所述的一种大跨度异型钢桁架结构模块空间组装精度控制方法，其特征在于：所述高精度全站仪的每一公里的测距的比例误差是±2mm。
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