CN115613699B - 一种钢铝组合式单层曲面网壳结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单层网壳结构技术领域，具体涉及一种钢铝组合式单层曲面网壳结构及施工方法，该网壳结构包括内环梁和外环梁；所述内环梁位于网壳结构中部，沿着网壳结构纵向形成一端大一端小的闭合式结构；所述内环梁与外环梁之间安装有钢网壳结构；所述内环梁内安装有铝网壳结构，所述内环梁包括多段依次连接的内环梁单元；所述内环梁单元的顶部朝向钢网壳结构倾斜；所述钢网壳结构下方安装有多个树状形式的第一支撑结构；所述内环梁较大一端的下方安装有第二支撑结构；所述第二支撑结构呈曲面形状，且从底部到顶部的弯曲程度逐渐增大。本发明减少了网壳结构的跨中竖向变形，提高了网壳结构的稳定性，保证了结构的安装精度。

Description

一种钢铝组合式单层曲面网壳结构及施工方法

技术领域

本发明涉及单层网壳结构建造技术领域，具体涉及一种钢铝组合式单层曲面网壳结构及施工方法。

背景技术

单层网壳结构是一种以杆件为基础，通过节点刚接形成的空间网格结构。具有受力合理、自重轻、跨度大的优点。铝结构自重仅钢结构的1/3，比纯钢结构具有更好的视觉效果，但造价高、安装精度要求高。因此，为了满足视觉效果的同时降低造价和施工难度，需要提出一种钢铝组合式的单层曲面网壳结构。

另外，由于网壳结构自身高度小、跨度大的特点，结构整体刚度弱，在竖向荷载下会产生较大的变形，影响单层曲面结构的整体稳定性。施工过程中单层网壳结构体系尚未形成，安装精度控制难，不合理的施工方法甚至会引起结构倒塌。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明一方面提供了一种外钢内铝的钢铝组合式单层曲面网壳结构，钢结构和铝结构之间通过倾斜布置的内环梁连接，两者顶面共同形成了椭球形曲面网壳结构，取得更佳视觉效果的同时，可显著降低工程造价。另一方面还提供了一种钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，保证钢铝组合式曲面网壳安装精度的同时，可保证结构施工过程中的稳定性能。其具体技术方案如下。

一方面，一种钢铝组合式单层曲面网壳结构，由外侧向中间凸起形成椭球形曲面结构，包括内环梁和外环梁；所述内环梁位于网壳结构中部，沿着网壳结构纵向形成一端大一端小的闭合式结构；所述内环梁与外环梁之间安装有钢网壳结构，所述内环梁包括多段依次连接的内环梁单元；所述内环梁单元的顶部朝向钢网壳结构倾斜；所述内环梁内安装有铝网壳结构；所述钢网壳结构下方安装有多个树状形式的第一支撑结构；所述内环梁较大一端的下方安装有第二支撑结构；所述第二支撑结构呈曲面形状，且从底部到顶部的弯曲程度逐渐增大。

进一步的，所述铝网壳结构通过钢牛腿与内环梁连接，所述钢牛腿包括调整板、腹板和底板，所述调整板与底板平行，所述腹板分别与调整板、底板连接；所述调整板一端连接于内环梁的顶部，另一端与铝网壳连接，所述腹板、底板分别与铝网壳连接。

进一步的，所述内环梁单元下方设有用于支撑内环梁单元的第一临时支撑架；所述内环梁单元与第一临时支撑架之间设有用于少量多次卸载的下沉补偿组件，所述下沉补偿组件沿竖直方向的厚度大于内环梁单元卸载后的下沉量。。

另一方面，一种施工上述任一项所述的钢铝组合式曲面网壳结构的施工方法，包括如下步骤：

S1、施工外环梁；

S2、地面分块拼装钢网壳结构；

S3、搭设用于支撑内环梁的第一临时支撑架；

S4、分段吊装内环梁单元，将内环梁单元固定于第一临时支撑架上；

S5、分块吊装钢网壳结构并同步施工第一支撑结构；

S6、安装第二支撑结构；

S7、分块吊装铝网壳结构，并利用钢牛腿连接铝网壳结构与内环梁，对内环梁的安装精度进行补偿；

S8、卸载第一临时支撑架。

进一步的，所述S2中地面分块拼装钢网壳结构的过程包括：

根据钢网壳的设计位置确定钢网壳主杆下部的支撑点坐标，并将支撑点投影至地面设置拼装胎架；

在支撑胎架上安装相邻主杆后再在相邻主杆间点焊次杆，再依次安装下一相邻主杆及次杆；完成整块钢网壳的拼装后，再从钢网壳中部向两侧施焊。

进一步的，在S4中吊装内环梁单元的过程包括：

根据内环梁单元的设计姿态制作内环梁定位支撑，所述内环梁定位支撑包括H型钢柱和托板；

根据内环梁单元的设计位置将H型钢柱焊接于第一临时支撑架上，吊装内环梁单元至设计高度并调整内环梁单元至设置姿态，使内环梁的侧面与H型钢柱贴合；将托板焊接于第一临时支撑架上，使托板与内环梁单元贴合。

进一步的，在S5中分块吊装钢网壳结构的过程包括：将内环梁按较小端至较大端从小到大编号为多个内环梁单元；对于较小端的内环梁单元，先安装两节对称布置的内环梁单元，再安装此内环梁单元对应的钢网壳结构；并按照从小到大的顺序依次施工内环梁单元及钢网壳结构；对于较大端的内环梁单元，待较小端内环梁单元施工完毕后，吊装余下的所有的内环梁单元，保证内环梁成为一个完整的封闭结构后，再安装剩下的钢网壳结构；最后嵌补相邻各钢网壳结构间的连接杆件；

施工第一支撑结构的过程包括：采用原位安装法施工，依据树状柱各段吊重，自下向上，从主管向次管施工；先采用25t汽车吊搭设第二临时支撑架，再采用塔吊吊装树状柱杆件，最后嵌补树状柱与网壳结构间的连接杆件。

进一步的，在S6中安装第二支撑结构的过程包括：

在地面搭设下部临时支撑架：在地面安装底座梁，使底座梁形成环绕竖向支撑的布置形式；在底座梁上安装立杆，并在立杆远离竖向支撑的一侧设置斜撑，使斜撑与底座梁连接，形成下部临时支撑架；

搭设第二支撑结构：将第二支撑结构分为上下两段，先在下部临时支撑架内侧搭建第二支撑结构的下部结构；再吊装第二支撑结构的上部结构，使上部结构分别与内环梁单元、下部结构连接；

待第二支撑结构施工完成后，卸载除第一临时支撑架外的其他临时支撑架。

进一步的，所述根据内环梁单元的设计姿态制作内环梁定位支撑的过程包括：

根据内环梁单元的倾斜角度确定内环梁单元侧面的倾斜角度，切割H型钢柱使H型钢柱侧面的倾斜角度与内环梁单元侧面的倾斜角度相等；切割托板使托板侧面的倾斜角度与内环梁单元的倾斜角度相等；

所述根据内环梁单元的设计位置将H型钢柱焊接于第一临时支撑架上的过程包括：

使内环梁单元与第一临时支撑架对中；确定内环梁单元的高度位置；使H型钢柱底面与第一临时支架顶面重合确定H型钢柱的高度；根据H型钢柱的侧面与内环梁单元侧面重合确定H型钢的水平位置；焊接H型钢柱与第一临时支撑架。

进一步的，所述步骤S7中，对内环梁安装精度进行补偿的过程包括：

在铝网壳处于设计位置下确定钢牛腿的位置；

测量调整板远离铝网壳结构的一侧与内环梁上表面中线的实际距离；

若该实际距离大于设计焊缝宽度，则对调整板与内环梁进行分次焊接；第一次焊接使得焊缝宽度为实际距离减去设计焊缝宽度；第二次焊接使得总焊缝宽度等于实际距离；

若该实际距离小于设计焊缝宽度，则切割调整板再焊接调整板与内环梁，使焊缝宽度等于设计焊缝宽度。

可选的，所述内环梁单元与第一临时支撑架之间设有下沉补偿组件；所述下沉补偿组件包括竖直放置的补偿钢板；

在步骤S8中卸载第一临时支撑架之前先卸载下沉补偿组件：

确定各内环梁单元下部支撑点在卸载第一临时支撑架后的下沉量；

按照各内环梁单元的下沉量对补偿钢板进行等比例划分；对于所有内环梁单元采用同步卸载的方式由上至下逐步切割各划分区域，直到内环梁单元与第一临时支撑架脱离；

对于每个划分区域的切割：采用从两侧至中间的方式等体积多次切割，直到剩余部分被内环梁压溃。

可选的，所述内环梁单元与第一临时支撑架之间设有下沉补偿组件；所述下沉补偿组件包括至少两个沿竖直方向堆叠的补偿钢板，所述补偿钢板被内环梁单元压紧在第一支撑架上；

在步骤S8中卸载第一临时支撑架之前先卸载下沉补偿组件：

对于所有内环梁单元采用同步卸载的方式由上至下逐块卸载各补偿钢板，直到内环梁单元与第一临时支撑架脱离；

对于每块补偿钢板的卸载：利用液压千斤顶顶起内环梁单元，然后抽出补偿钢板。

有益效果：1.本发明所提供的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构，通过设置内环梁，并在内环梁内安装铝网壳结构，在内环梁与外环梁之间设置钢网壳结构，倾斜布置的内环梁使得网壳结构外表面能够形成光滑的椭球形曲面结构，所形成的内铝外钢的钢铝组合式单层曲面网壳结构，既提高了视觉效果又降低了造价和施工难度；并且将内环梁设置为一端大、一端小的形式，在内环梁较大端的下方设置第二支撑结构，从而对铝网壳结构进行支撑，进一步提高了网壳的稳定性，并且由于仅需要在较大端设置第二支撑结构，减少了支撑结构对下部空间的占用，提高了空间利用率。

2.本发明所提供的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构，在卸载第一临时支架之前，先逐步卸载下沉补偿组件，能够减少倒塌风险，保证卸载安全。

3.本发明所提供的施工方法，在吊装内环梁单元后，根据内环梁单元的状态制作并安装内环梁定位支撑，不仅有效固定了内环梁单元，并且固定过程中无需对内环梁进行焊接作业，因此卸载时也不需要对内环梁进行切割作业，不仅减少了施工量还避免了焊接作业、切割作业对内环梁安装精度的影响，并且内环梁定位支撑的结构与制作工艺也十分简单。

4.本发明所提供的施工方法，在施工第二支撑结构之后，可以卸载除第一临时支撑架以外的其他临时支撑，由第一临时支撑架以及第二支撑结构为铝网壳结构后续的吊装提供支撑，不仅减少了对下部作业空间的占用，还减少了后续临时支撑结构的施工作业量，提高了施工效率。

附图说明

图1为网壳结构的整体示意图；

图2为施工方法的流程示意图；

图3为施工外环梁后的结构示意图；

图4为施工完内环梁后的结构示意图；

图5为内环梁定位支撑的结构示意图之一；

图6为内环梁定位支撑的结构示意图之二；

图7为补偿钢板的划分示意图；

图8为内环梁的分段示意图；

图9为铝网壳结构与内环梁的节点示意图之一；

图10为铝网壳结构与内环梁的节点示意图之二。

附图标记：1、内环梁；2、外环梁；3、钢网壳结构；4、铝网壳结构；5、第一支撑结构；6、第二支撑结构；7、第一临时支撑架；8、内环梁单元；9、胎架；10、补偿钢板；11、纵向钢板；12、横向钢板；13、H型钢柱；14、托板；15、钢牛腿；16、调整板；17、底板；18、钢梁。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1所示，本实施例提供了一种钢铝组合式单层曲面网壳结构，其由外侧向中间凸起形成曲面结构，具体来说，该网壳结构包括内环梁1和外环梁2；该外环梁2的外轮廓为一个椭圆形结构，所述内环梁1位于网壳结构中部，沿着网壳结构纵向形成一端大一端小的闭合式结构；具体来说，该内环梁1从该椭圆结构的中间位置分两条对称的路径向外环梁2的边缘轮廓延伸并与外环梁2连接，使内环梁1形成一端大、一端小的闭合式结构。外环梁2外侧连接有钢框架结构，通过钢框架结构对外环梁2进行支撑。所述内环梁1和外环梁2之间安装有钢网壳结构3，所述内环梁1内安装有铝网壳结构4；所述钢网壳结构3下方安装有多个树状形式的第一支撑结构5；所述内环梁1较大一端的下方安装有第二支撑结构6；所述第二支撑结构6呈曲面形状，且从底部到顶部的弯曲程度逐渐增大。

本实施例所提供的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构，通过设置内环梁1，并在需要采用的内环梁1内安装铝网壳结构4，在铝网壳结构4上铺设采光玻璃，在不需采用的在内环梁1与外环梁2之间设置钢网壳结构3，在钢网壳结构3上面铺设金属屋面，取得较佳视觉效果的同时，可显著降低造价；并且将内环梁1设置为一端大、一端小的形式，在内环梁1较大端的下方设置第二支撑结构6，从而对铝网壳结构4进行支撑，提高了网壳的稳定性，并且由于仅需要在较大端设置第二支撑结构6，减少了支撑结构对下部空间的占用，提高了空间利用率。

作为本实施例的进一步改进，参照图9和图10所示，所述铝网壳结构4通过钢牛腿15与内环梁1连接，所述钢牛腿15包括调整板16、腹板和底板17，所述调整板16与底板17平行，所述腹板分别与调整板16、底板17连接；所述调整板16一端焊接于内环梁1的顶部，另一端与铝网壳栓接，所述腹板、底板17分别与铝网壳栓接。利用调整板16边缘直线0A所在的平面与内环梁1之间的焊缝或调整板16本身的尺寸能够对铝网壳的安装精度进行补偿，具体的补偿过程在实施例2中进行详细描述。

作为本实施例的进一步改进，所述内环梁1包括多段依次连接的内环梁单元8，所述内环梁单元8的顶部朝向钢网壳结构3倾斜。多段内环梁单元8便于将内环梁1施工呈一端大一端小的闭合式结构，而将内环梁单元8的顶部朝向钢网壳结构3倾斜，保整体证网壳结构能够形成由外侧向中间凸起形成椭球形曲面结构，并保证整体网壳结构表面的平滑度。

具体来说，在每个内环梁单元8下方均设有用于支撑内环梁单元8的第一临时支撑架7；所述内环梁单元8与第一临时支撑架7之间设有下沉补偿组件，该下沉补偿组件沿竖直方向的厚度大于内环梁单元8的下沉量，在卸载时对内环梁单元8的下沉量进行补偿。

在卸载内环梁单元8时，其存在一定量的下沉量，若卸载量过大使各第一临时支撑架7之间受力不均衡，容易导致网壳结构的连续倒塌，因此在第一临时支撑架7与内环梁单元8之间设置下沉补偿组件够对所有下沉补偿组件进行少量多段的同步卸载，保证各第一临时支撑架7之间的稳定，避免连续倒塌。

具体来说，下沉补偿组件的设置方式可以有多种，以下举例两种方式进行说明。

第一种方式参照图5所示，所述第一临时支撑架7包括多个沿竖向方向堆叠的胎架9。所述下沉补偿组件的数量为两组，两组下沉补偿组件沿横向方向延伸，并沿纵向方向对称压覆于胎架9上；所述下沉补偿组件上还承载有两块纵向钢板11，两块纵向钢板11上还承载有两块横向钢板12，所述内环梁单元8压覆于横向钢板12上，使得内环梁单元8将下沉补偿组件压紧在胎架9上，所述下沉补偿组件包括至少两块等厚度的补偿钢板10，所补偿钢板10沿竖向方向堆叠，卸载时利用液压千斤顶顶起内环梁单元8再抽离补偿钢板10。

第二种方式参照图6所示，所述第一临时支撑架7包括多个沿竖向方向堆叠的胎架9以及焊接于胎架9上的钢梁18，所述下沉补偿组件包括竖直放置的补偿钢板10，该补偿钢板10被内环梁单元8压紧在钢梁18上，卸载时采用火焰切割的方式多次切割补偿钢板10。

作为本实施例的进一步改进，在本实施例中，所述钢网壳结构3上方安装有金属屋面系统；所述铝网壳结构4上方安装有采光玻璃；所述铝网壳结构4与内环梁1的连接节点位于钢网壳结构3与内环梁1的连接节点的上方。将采光玻璃安装于铝网壳结构4上方，将金属屋面系统安装于铝网壳结构4的上方，进一步降低了网壳跨中自重，减少跨中变形；由于网壳为曲面且金属屋面系统与采光玻璃的厚度不同，并使铝网壳结构4的连接节点位于钢网壳结构3的连接节点的上方，进一步保证了网壳外曲面的平滑度。

实施例2

参照图2所示，本实施例提供了一种施工实施例1中所述钢铝组合式曲面网壳结构的施工方法，具体来说，包括如下步骤：

S1、施工外环梁2；

S2、地面分块拼装钢网壳结构3；

S3、搭设用于支撑内环梁1的第一临时支撑架7；

S4、分段吊装内环梁单元8，将内环梁单元8固定于第一临时支撑架7上；

S5、分块吊装钢网壳结构3并同步施工第一支撑结构5；

S6、安装第二支撑结构6；

S7、分块吊装铝网壳结构4，并利用钢牛腿15连接铝网壳结构4与内环梁1，对内环梁1的安装精度进行补偿；

S8、卸载第一临时支撑架7。

具体来说，在步骤S1中施工外环梁2时，现在地面分段拼装外环梁单元，再采用25T汽车吊将外环梁单元分块吊装至设计位置，施工后的结构如图3所示；最后将外环梁2与外部钢框架结构连接。

具体来说，在步骤S2中地面分块拼装钢网壳结构3的过程包括：

根据钢网壳的设计位置确定钢网壳主杆下部的支撑点坐标，并将支撑点投影至地面设置拼装胎架；拼装胎架由H型钢及槽钢制作，采用3-5 t叉车倒运并调整定位，其中钢网壳主杆支撑位置由现场标高放样确定。拼装胎架安装后根据施工图核对胎架的位置、弧度、角度等情况复测后才能进行钢网壳主杆拼装。

在支撑胎架上相邻安装主杆后再在相邻主杆间点焊次杆，再依次安装下一相邻主杆及次杆；完成整块钢网壳的拼装后，再从钢网壳中部向两侧施焊，减少焊接残余变形量。

在步骤S3中搭设第一临时支撑架7的过程包括：

采用尺寸为1.6m×1.6m×2.8m的标准塔吊节，各标准塔吊节之间通过销轴连接，塔吊节竖杆、斜杆及水平杆的尺寸分别为L140×14、L80×6、L50×4。

对于高度超过30m的第一临时支撑架7，将其胎架的底部焊接在预埋件上，通过预埋件与下主体结构连接；对于高度不足30m的第一临时支撑架7，通过两侧焊缝将转换钢梁18焊在于主体连接的预埋件上。

在第一临时支撑架7的顶部设置三道缆风绳，约束第一临时支撑架7顶部侧移，在下部主体结构上设置地锚，将缆风绳固定在地锚。同时在相邻的第一临时支撑架7间焊接连系梁，截面为H300×300×10×15，增加整体稳定性能。第一临时支撑架7的布置可以参照图4所示。

在步骤S4中吊装内环梁单元8的过程包括：

S41、根据内环梁单元8的设计姿态制作内环梁定位支撑，所述内环梁定位支撑包括H型钢柱13和托板14。

由于内环梁单元8为倾斜布置，因此在制作内环梁定位支撑时，参照图5或图6所示，根据内环梁单元8的倾斜角度α确定内环梁单元8侧面的倾斜角度（90°+α），切割H型钢柱13使H型钢柱13侧面的倾斜角度与内环梁单元8侧面的倾斜角度相等；切割托板14使托板14侧面的倾斜角度与内环梁单元8的倾斜角度相等。

S42、根据内环梁单元8的设计位置将H型钢柱13焊接于第一临时支撑架7上，吊装内环梁单元8至设计高度并调整内环梁单元8至设置姿态，使内环梁单元8的侧面与H型钢柱13贴合；将托板14焊接于第一临时支撑架7上，使托板14与内环梁单元8贴合。

具体来说，使内环梁单元8与第一临时支撑架7对中，即内环梁单元8的中线投影与第一临时支撑架7的中线重合；根据设计确定确定内环梁单元8的高度位置；使H型钢柱13底面与第一临时支架顶面重合确定H型钢柱13的高度；根据H型钢柱13的侧面与内环梁单元8侧面重合确定H型钢的水平位置；焊接H型钢柱13与第一临时支撑架7。

在吊装内环梁单元8后，根据内环梁单元8的状态制作并安装内环梁定位支撑，不仅有效固定了内环梁单元8保证内环梁1处于倾斜状态，并且固定过程中无需对内环梁1进行焊接作业，因此卸载时也不需要对内环梁进行切割作业，不仅减少了施工量还避免了焊接作业、切割作业对内环梁1安装精度的影响，并且内环梁定位支撑的结构与制作工艺也十分简单。

在S5中分块吊装钢网壳结构3的过程包括：参照图8所示，将内环梁1按较小端至较大端从小到大编号为26个内环梁单元8，如1#～26#，每个内环梁单元8对应一块钢网壳结构3；对于较小端的内环梁单元8，先安装两节相对布置的内环梁单元1#和2#，再安装该内环梁单元8对应的钢网壳结构3；并按照从小到大的顺序依次施工3#～12#号内环梁单元及对应的钢网壳结构3。对于较大端的内环梁单元8，待较小端内环梁单元8施工完毕后，吊装余下的13#～26#号内环梁单元8；最后再安装剩下的钢网壳结构3，对各钢网壳结构3进行嵌补；施工完成后状态如图8所示。

具体来说，在步骤S5中施工第一支撑结构5的过程包括：采用原位安装法施工，依据树状柱各段吊重，自下向上，从主管向次管施工；采用25t汽车吊搭设第二临时支撑架，再采用塔吊吊装树状柱杆件，最后嵌补树状柱与网壳结构间的连接杆件。

进一步的，在S6中安装第二支撑结构6的过程包括：

在地面搭设下部临时支撑架：在地面安装底座梁，使底座梁形成环绕竖向支撑的布置形式；在底座梁上安装立杆，并在立杆远离竖向支撑的一侧设置斜撑，使斜撑与底座梁连接，形成下部临时支撑架；

搭设第二支撑结构6：将第二支撑结构6分为上下两段，先在下部临时支撑架内侧搭建第二支撑结构6的下部结构；再吊装第二支撑结构6的上部结构，使上部结构分别与内环梁单元8、下部结构连接；

待第二支撑结构6施工完成后，卸载除第一临时支撑架7外的其他临时支撑架。

在本实施例中，施工第二支撑结构6之后，可以卸载除第一临时支撑架7以外的其他临时支撑，由第一临时支撑架7以及第二支撑结构6为铝网壳结构4后续的吊装提供支撑，不仅减少了对下部作业空间的占用，还减少了后续临时支撑结构的施工作业量，提高了施工效率。

在步骤S7中，利用钢牛腿15对内环梁1的安装精度进行补偿的过程包括：

S71、在铝网壳处于设计位置下确定钢牛腿15的位置；

由于内环梁1搭建过程中难免存在系统误差，但是铝网壳结构4对于安装精度的要求机构，其精度误差往往为毫米级，因此先确定铝网壳结构4在设计位置下的坐标，根据钢牛腿15与铝网壳结构4设计位置的相对关系确定钢牛腿15的坐标，此时钢牛腿15的调整板16边缘即0A线所在的端面与内环梁1上表面的中线之间的距离与设计距离可能存在一定的误差，而在设计调整板16的边缘与内环梁上表面的中线之间的距离一般通过设计焊缝宽度进行补偿。由于存在补偿，导致实际距离与设计焊缝宽度不再相等，因此需要进行补偿。

S72、若该实际距离大于设计焊缝宽度，则对调整板16与内环梁1进行分次焊接；第一次焊接使得焊缝宽度为实际距离减去设计焊缝宽度；第二次焊接使得总焊缝宽度等于实际距离；

若该实际距离小于设计焊缝宽度，则切割调整板16再焊接调整板16与内环梁1，使焊缝宽度等于设计焊缝宽度。

利用加焊或切割调整板16的方式，既对铝网壳结构4的安装精度进行了补偿，同时也保证了钢牛腿15与内环梁单元8之间连接的可靠性。

在步骤S8中卸载第一临时支撑架7之前需要先多次少量地卸载下沉补偿组件对对内环梁的下沉量进行补偿。下沉补偿组件的结构形式可以有多种，对应地卸载方法也有多种。在本实施例中对应实施例1提供两种卸载方法。

第一种卸载方法参照图5所示：对于所有的内环梁单元8采用同步卸载的方式由上至下逐块卸载各补偿钢板10，直到内环梁单元8与第一临时支撑架7脱离。具体来说，当卸载第一块补偿钢板10时，利用液压千斤顶顶起内环梁单元8，再抽出第一块补偿钢板10，当所有第一临时支撑架7上的第一补偿钢板10卸载完后，再卸载第二块补偿钢板10，直到内环梁单元8与第一临时支撑架7脱离，此时内环梁单元8达到了实际下沉量。

第二种卸载方法参照图6所示：

通过施工仿真分析确定各内环梁单元8下部支撑点在卸载第一临时支撑架7卸载后的下沉量；

按照各内环梁单元8的下沉量对补偿钢板10进行等比例划分，例如预计卸载次数为5次，则根据补偿钢板10对应的内环梁单元8的设计下沉量，从上至下划分出5个划分区域，划分结果可以参照图7所示。在卸载补偿钢板10时，先切割掉H型钢柱13和托板14，然后切割每块补偿钢板10的第一划分区域，当所有第一划分区域卸载完后，再卸载第二划分区域。对于每个划分区域的卸载，采用火焰切割的方式从补偿钢板10的两侧向中间等体积多次切割，直到剩余部分被内环梁1压溃。

采用第二种方式根据各内环梁单元8的不同下沉量进行等比例切割，能够更好的维持卸载过程中受力平衡，避免连续性倒塌，进一步提高安全性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢铝组合式单层曲面网壳结构，由外侧向中间凸起形成椭球形曲面结构，其特征在于，包括内环梁和外环梁；所述内环梁位于网壳结构中部，沿着网壳结构纵向形成一端大一端小的闭合式结构；所述内环梁与外环梁之间安装有钢网壳结构；所述内环梁内安装有铝网壳结构，所述内环梁包括多段依次连接的内环梁单元；所述内环梁单元的顶部朝向钢网壳结构倾斜；所述钢网壳结构下方安装有多个树状形式的第一支撑结构；所述内环梁较大一端的下方安装有第二支撑结构；所述第二支撑结构呈曲面形状，且从底部到顶部的弯曲程度逐渐增大；

所述铝网壳结构通过钢牛腿与内环梁连接，所述钢牛腿包括调整板、腹板和底板，所述调整板与底板平行，所述腹板分别与调整板、底板连接；所述调整板一端连接于内环梁的顶部，另一端与铝网壳连接，所述腹板、底板分别与铝网壳连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构，其特征在于，所述内环梁单元下方设有用于支撑内环梁单元的第一临时支撑架；所述内环梁单元与第一临时支撑架之间设有用于少量多次卸载的下沉补偿组件，所述下沉补偿组件沿竖直方向的厚度大于内环梁单元卸载后的下沉量。

3.一种施工权利要求1或2所述的钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、施工外环梁；

S2、地面分块拼装钢网壳结构；

S3、搭设用于支撑内环梁的第一临时支撑架；

S4、分段吊装内环梁单元，将内环梁单元固定于第一临时支撑架上；

S5、分块吊装钢网壳结构并同步施工第一支撑结构；

S6、安装第二支撑结构；

S7、分块吊装铝网壳结构，并利用钢牛腿连接铝网壳结构与内环梁，对内环梁的安装精度进行补偿；

S8、卸载第一临时支撑架。

4.根据权利要求3所述的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，其特征在于，在S4中吊装内环梁单元的过程包括：

根据内环梁单元的设计姿态制作内环梁定位支撑，所述内环梁定位支撑包括H型钢柱和托板；

根据内环梁单元的设计位置将H型钢柱焊接于第一临时支撑架上，吊装内环梁单元至设计高度并调整内环梁单元至设置姿态，使内环梁的侧面与H型钢柱贴合；将托板焊接于第一临时支撑架上，使托板与内环梁单元贴合。

5.根据权利要求4所述的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，其特征在于，在S5中分块吊装钢网壳结构的过程包括：将内环梁按较小端至较大端从小到大编号为多个内环梁单元；对于较小端的内环梁单元，先安装两节对称布置的内环梁单元，再安装此内环梁单元对应的钢网壳结构；并按照从小到大的顺序依次施工内环梁单元及钢网壳结构；对于较大端的内环梁单元，待较小端内环梁单元施工完毕后，吊装余下所有的内环梁单元，保证内环梁成为一个完整的封闭结构后，再安装剩下的钢网壳结构；最后嵌补相邻各钢网壳结构间的连接杆件；

施工第一支撑结构的过程包括：采用原位安装法施工，依据树状柱各段吊重，自下向上，从主管向次管施工；先采用25t汽车吊搭设第二临时支撑架，再采用塔吊吊装树状柱杆件，最后嵌补树状柱与网壳结构间的连接杆件。

6.根据权利要求4所述的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，其特征在于，所述根据内环梁单元的设计姿态制作内环梁定位支撑的过程包括：

根据内环梁单元的倾斜角度确定内环梁单元侧面的倾斜角度，切割H型钢柱使H型钢柱侧面的倾斜角度与内环梁单元侧面的倾斜角度相等；切割托板使托板侧面的倾斜角度与内环梁单元的倾斜角度相等；

所述根据内环梁单元的设计位置将H型钢柱焊接于第一临时支撑架上的过程包括：

使内环梁单元与第一临时支撑架对中；确定内环梁单元的高度位置；使H型钢柱底面与第一临时支架顶面重合确定H型钢柱的高度；根据H型钢柱的侧面与内环梁单元侧面重合确定H型钢的水平位置；焊接H型钢柱与第一临时支撑架。

7.根据权利要求3所述的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，其特征在于，所述步骤S7中，对内环梁安装精度进行补偿的过程包括：

在铝网壳处于设计位置下确定钢牛腿的位置；

测量调整板远离铝网壳结构的一侧与内环梁上表面中线的实际距离；

若该实际距离大于设计焊缝宽度，则对调整板与内环梁进行分次焊接；第一次焊接使得焊缝宽度为实际距离减去设计焊缝宽度；第二次焊接使得总焊缝宽度等于实际距离；

若该实际距离小于设计焊缝宽度，则切割调整板再焊接调整板与内环梁，使焊缝宽度等于设计焊缝宽度。

8.根据权利要求3所述的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，其特征在于，所述内环梁单元与第一临时支撑架之间设有下沉补偿组件；所述下沉补偿组件包括竖直放置的补偿钢板；

在步骤S8中卸载第一临时支撑架之前先卸载下沉补偿组件：

确定各内环梁单元下部支撑点在卸载第一临时支撑架后的下沉量；

按照各内环梁单元的下沉量对补偿钢板进行等比例划分；对于所有内环梁单元采用同步卸载的方式由上至下逐步切割各划分区域，直到内环梁单元与第一临时支撑架脱离；

对于每个划分区域的切割：采用从两侧至中间的方式等体积多次切割，直到剩余部分被内环梁压溃。

9.根据权利要求3所述的一种钢铝组合式单层曲面网壳结构的施工方法，其特征在于，所述内环梁单元与第一临时支撑架之间设有下沉补偿组件；所述下沉补偿组件包括至少两个沿竖直方向堆叠的补偿钢板，所述补偿钢板被内环梁单元压紧在第一支撑架上；

在步骤S8中卸载第一临时支撑架之前先卸载下沉补偿组件：

对于所有内环梁单元采用同步卸载的方式由上至下逐块卸载各补偿钢板，直到内环梁单元与第一临时支撑架脱离；

对于每块补偿钢板的卸载：利用液压千斤顶顶起内环梁单元，然后抽出补偿钢板。

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