CN116065834A - 一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，解决目前满堂脚手架施工速度慢、施工场地占用多、施工费用高、膜材张拉施工效率低、施工精度不高的技术问题。本发明方法包括大跨度钢桁架骨架施工和膜结构施工，前者对大跨度钢桁架骨架进行分段组装后分段吊装以形成大跨度钢桁架骨架；分段位置采用装配式支架可有效解决满堂脚手架施工费用高、施工速度慢、占用施工场地多的技术问题，能有效保证施工进度；施工前开展施工有限元模拟可有效保证制造和安装预变形控制以提高施工精度。后者对膜结构采用膜结构快速张拉工装进行张拉固定，一次性同时张拉四个紧固点以有效提高张拉施工效率且张拉伸缩量便于控制和测量，可有效保证张拉精度。

Description

一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法。

背景技术

膜结构是一种比较新颖的建筑方式，它运用新型的轻薄维护材料，容易创造出巨大的无遮挡可视空间，很大程度上克服了传统结构在大跨度领域遇到的一些问题；同时维护材料具有较高的透光率，可以减少照明强度，节约能源，被广泛应用于大型公共建筑，例如大型车站、展览会场、体育场、剧院等领域。

膜结构主要分为柔性膜结构和刚性膜结构两大类，其中柔性膜结构主要通过预应力拉索等作为膜材的边界，其结构的刚度形成必须在钢索预应力建立之后，而预应力拉索施工属于结构大变形，结构找形和张拉施工均具有较大的难度。刚性膜结构以骨架式膜结构为代表，主要以刚性的骨架体系作为基础，以骨架的刚性边界作为膜材张拉的边界，膜材张拉后，膜面张力(拉力)与骨架的压力形成平衡体系。骨架膜施工中没有结构拉索的施工，只有膜面的张拉成型，因此整体结构传力路径明确，施工也比较简单，在工程界应用比较逐年增多。

大跨度钢结构建造过程中合理的施工方案和科学的施工技术对于保证结构的安全、经济非常重要，但是每年因施工方案选择不合理造成巨大浪费的项目不在少数。针对大跨度钢桁架骨架膜结构因其结构形式和膜结构安装的特点，传统大跨度钢桁架施工方法主要有两种，一种是原位安装，即搭设满堂架进行高空散装；另一种是在地面或者场地外将钢桁架结构拼装成整体，然后采用顶升(提升)、滑移或多机抬吊等方法使桁架整体就位。上述建造方式的缺点是：对施工作业面要求高、支架措施多、高空作业多、安全风险高、施工周期长、建造成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，解决现有技术满堂脚手架施工速度慢、占用较多施工场地、施工费用高、膜材张拉施工效率低、施工精度不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，包括以下步骤：

步骤一、大跨度钢桁架骨架施工，在地面对大跨度钢桁架骨架进行分段组装，对组装好的大跨度钢桁架骨架段进行分段吊装以形成大跨度钢桁架骨架；

步骤二、膜结构施工，将膜结构吊装至大跨度钢桁架骨架上并采用膜结构快速张拉工装进行张拉固定。

进一步地，在所述步骤一中，在对大跨度钢桁架骨架施工前，通过有限元软件midas开展施工模拟，以获得大跨度钢桁架骨架安装过程变形及应力值，在制作、拼装和安装过程中进行预变形控制以提高制造安装精度。

进一步地，在所述步骤一中，进行大跨度钢桁架骨架施工时，包括以下步骤：

步骤1、将大跨度钢桁架骨架进行分段，将每段大跨度钢桁架骨架段所需钢桁架构件在工厂生产；

步骤2、钢桁架构件进场，在大跨度钢桁架骨架安装场地外搭设大跨度钢桁架骨架段拼装胎架，在大跨度钢桁架骨架段拼装胎架上将钢桁架构件拼装成大跨度钢桁架骨架段；

步骤3、在大跨度钢桁架骨架安装场地上位于大跨度钢桁架骨架段的分段点下方搭设装配式支架；

步骤4、将大跨度钢桁架骨架段吊装至装配式支架上以拼装成大跨度钢桁架骨架；

步骤5、拆除装配式支架，完成大跨度钢桁架骨架安装。

进一步地，在所述步骤1中，对大跨度钢桁架骨架进行分段时，分段点位置选择大跨度钢桁架骨架受力较小部位；

优选地，对于两端铰接的大跨度钢桁架骨架，其弯矩最大位置位于跨中，分段点选择靠近节点附近；

优选地，对于两端刚接的大跨度钢桁架骨架，其节点位置有负弯矩，分段点选择在反弯点附近，并且距离节点1/3跨附近；

优选地，对于拱形大跨度钢桁架骨架，分段点选择时，尽量使各大跨度钢桁架骨架段长度重量相一致。

进一步地，在所述步骤4中，拼装大跨度钢桁架骨架时，先将上下弦杆吊装就位，上下弦杆就位时进行预起拱，上下弦杆就位后，设定位块，通过定位块将上下弦杆与装配式支架焊接固定。

进一步地，在所述步骤4中，大跨度钢桁架骨架的主桁架分3段进行吊装，先吊装两侧主桁架段，再吊装中间主桁架段，吊装时使用4根钢丝绳进行吊装，主桁架段两端设置牵引绳，吊点位于上弦杆与腹杆节点位置；

优选地，主桁架段吊装过程中，先将主桁架段吊离地200-300mm，通过牵引绳调整主桁架段方向，确保主桁架段方向与安装方向一致，将主桁架段吊装至就位位置上方200-300mm时，停机稳定；对准半球和支架后，缓慢下落，下弦杆支撑点位置设置导向板引导主桁架段准确就位；

优选地，主桁架段吊装就位后，下部与半球支座焊接固定；下弦杆与装配式支架焊接固定；

优选地，两侧主桁架段吊装前，在与中间主桁架段合拢段位置上下弦杆内焊接扁钢条并在上下弦杆钢管中心位置设置测量用反光片，三段主桁架段全部就位后通过全站仪进行测量调整。

优选地，首榀主桁架吊装时，拉设缆风绳后松钩，其余主桁架吊装就位后，立即吊装次桁架，次桁架就位焊接固定后松钩。

进一步地，在所述步骤5中，拆除装配式支架时，当第四榀装配式支架左右两侧主次桁架安装完成后拆除第一榀装配式支架，后续装配式支架拆除方法依次类推。

进一步地，在所述步骤二中，进行膜结构施工时，包括以下步骤：

步骤A、铺设膜下绳网，在大跨度钢桁架骨架上位于膜结构下方铺设横纵绳网，绳网网孔为2m长的方形孔；

步骤B、膜面吊装与展开，将整个膜结构的膜面外层用地毯包好后用钢丝绳绑扎好，用起重设备将膜面转运至屋面并展开；组装膜面四周紧固夹具，对膜面周边进行固定；紧固夹具安装完成后，将膜面向设计方向牵引；

步骤C、膜面张拉固定，当膜面被牵引到距最终位置50cm时，卸除部分临时紧固夹具，首先对膜面四个边角位置进行边角拉拽，确保其处于准确的安装位置；随后在膜面四边采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉。

进一步地，在所述步骤B中，膜面转运至屋面后，按照先条状、后面状的顺序展开膜面；膜面完全展开后，用拉结绳对膜面进行临时固定，调整膜面位置，使膜面中心与大跨度钢桁架骨架中心位置相一致；膜面位置调整好后再组装膜面四周紧固夹具，当膜面展开工作结束后，立即安装反绳网，反绳网沿膜面纵向每隔4m拉设一道，将膜面压于反绳网下。

进一步地，在所述步骤C中，采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉时，将膜面边界处用于张拉的张拉螺杆分为4根一组，张拉螺杆一端安装于紧固夹具企口内，另一端安装于骨架式膜结构膜材快速张拉工装上；将骨架式膜结构膜材快速张拉工装另一端的调节螺杆穿过固接于大跨度钢桁架骨架的连接板上并配合螺母进行固定；通过调节骨架式膜结构膜材快速张拉工装两螺杆上的螺母实施膜面4个点位的同步张拉。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设计科学合理，操作便捷，对于大跨度钢桁架骨架膜结构施工分成两个步骤进行，分别为大跨度钢桁架骨架施工和膜结构施工。前者为在地面对大跨度钢桁架骨架进行分段组装，对组装好的大跨度钢桁架骨架段进行分段吊装以形成大跨度钢桁架骨架；分段位置采用装配式支架，可有效解决满堂脚手架施工费用高、施工速度慢、占用施工场地多的技术问题，能有效提高施工速度，保证施工进度；施工前开展施工有限元模拟可有效保证制造和安装的预变形控制以提高施工精度。后者为将膜结构吊装至大跨度钢桁架骨架上并采用膜结构快速张拉工装进行张拉固定，一次性可以同时张拉四个紧固点，可有效提高张拉施工效率，同时张拉伸缩量便于控制和测量，可有效保证张拉精度。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图。

图2为本发明施工工艺流程细图。

图3为本发明设大跨度钢桁架骨架段拼装胎架示意图。

图4为本发明主桁架合拢段吊装平面图。

图5为本发明装配式支架拆除示意图。

图6为本发明膜面在屋面上条状展开状态图。

图7为本发明膜面在屋面上面状展开状态图。

图8为本发明膜面在屋面上张拉固定状态图。

图9为本发明骨架式膜结构膜材快速张拉工装示意图。

图10为本发明骨架式膜结构膜材快速张拉工装另一视角示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-紧固夹具、2-连接件、3-连接板、4-橡胶棒、5-调节螺杆、6-调节螺母A、7-张拉螺杆、8-调节螺母B、9-膜面、10-大跨度钢桁架骨架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。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。

如图1-10所示，本发明提供的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，解决目前满堂脚手架施工速度慢、占用施工场地多、施工费用高、膜材张拉施工效率低、施工精度不高的技术问题。本发明施工方法，设计科学合理，操作便捷，对于大跨度钢桁架骨架膜结构施工分成两个步骤进行，分别为大跨度钢桁架骨架施工和膜结构施工。前者为在地面对大跨度钢桁架骨架进行分段组装，对组装好的大跨度钢桁架骨架段进行分段吊装以形成大跨度钢桁架骨架；分段位置采用装配式支架，可有效解决满堂脚手架施工费用高、施工速度慢、占用施工场地多的技术问题，能有效提高施工速度，保证施工进度；施工前开展施工有限元模拟可有效保证制造和安装的预变形控制以提高施工精度。后者为将膜结构吊装至大跨度钢桁架骨架上并采用膜结构快速张拉工装进行张拉固定，一次性可以同时张拉四个紧固点，可有效提高张拉施工效率，同时张拉伸缩量便于控制和测量，可有效保证张拉精度。

大跨度钢桁架骨架施工，在地面对大跨度钢桁架骨架进行分段组装，对组装好的大跨度钢桁架骨架段进行分段吊装以形成大跨度钢桁架骨架。在对大跨度钢桁架骨架施工前，通过有限元软件midas开展施工模拟，以获得大跨度钢桁架骨架安装过程变形及应力值，在制作、拼装和安装过程中进行预变形控制以提高制造安装精度。

进行大跨度钢桁架骨架施工时，包括以下步骤：

步骤1、将大跨度钢桁架骨架进行分段，将每段大跨度钢桁架骨架段所需钢桁架构件在工厂生产；

步骤2、钢桁架构件进场，在大跨度钢桁架骨架安装场地外搭设大跨度钢桁架骨架段拼装胎架，在大跨度钢桁架骨架段拼装胎架上将钢桁架构件拼装成大跨度钢桁架骨架段；

步骤3、在大跨度钢桁架骨架安装场地上位于大跨度钢桁架骨架段的分段点下方搭设装配式支架；

步骤4、将大跨度钢桁架骨架段吊装至装配式支架上以拼装成大跨度钢桁架骨架；

步骤5、拆除装配式支架，完成大跨度钢桁架骨架安装。

在所述步骤1中，对大跨度钢桁架骨架进行分段时，分段点位置选择大跨度钢桁架骨架受力较小部位；对于两端铰接的大跨度钢桁架骨架，其弯矩最大位置位于跨中，分段点选择靠近节点附近；对于两端刚接的大跨度钢桁架骨架，其节点位置有负弯矩，分段点选择在反弯点附近，并且距离节点1/3跨附近；对于拱形大跨度钢桁架骨架，分段点选择时，尽量使各大跨度钢桁架骨架段长度重量相一致。

在所述步骤4中，拼装大跨度钢桁架骨架时，先将上下弦杆吊装就位，上下弦杆就位时进行预起拱，上下弦杆就位后，设定位块，通过定位块将上下弦杆与装配式支架焊接固定。大跨度钢桁架骨架的主桁架分3段进行吊装，先吊装两侧主桁架段，再吊装中间主桁架段，吊装时使用4根钢丝绳进行吊装，主桁架段两端设置牵引绳，吊点位于上弦杆与腹杆节点位置；主桁架段吊装过程中，先将主桁架段吊离地200-300mm，通过牵引绳调整主桁架段方向，确保主桁架段方向与安装方向一致，将主桁架段吊装至就位位置上方200-300mm时，停机稳定；对准半球和支架后，缓慢下落，下弦杆支撑点位置设置导向板引导主桁架段准确就位；主桁架段吊装就位后，下部与半球支座焊接固定；下弦杆与装配式支架焊接固定；两侧主桁架段吊装前，在与中间主桁架段合拢段位置上下弦杆内焊接扁钢条并在上下弦杆钢管中心位置设置测量用反光片，三段主桁架段全部就位后通过全站仪进行测量调整。首榀主桁架吊装时，拉设缆风绳后松钩，其余主桁架吊装就位后，立即吊装次桁架，次桁架就位焊接固定后松钩。

在所述步骤5中，拆除装配式支架时，当第四榀装配式支架左右两侧主次桁架安装完成后拆除第一榀装配式支架，后续装配式支架拆除方法依次类推。

本发明设计科学合理，操作便捷，大跨度钢桁架骨架施工为在地面对大跨度钢桁架骨架进行分段组装，对组装好的大跨度钢桁架骨架段进行分段吊装以形成大跨度钢桁架骨架；分段位置采用装配式支架，可有效解决满堂脚手架施工费用高、施工速度慢、占用施工场地多的技术问题，能有效提高施工速度，保证施工进度；施工前开展施工有限元模拟可有效保证制造和安装的预变形控制以提高施工精度。

步骤二、膜结构施工，将膜结构吊装至大跨度钢桁架骨架上并采用膜结构快速张拉工装进行张拉固定。

进行膜结构施工时，包括以下步骤：

步骤A、铺设膜下绳网，在大跨度钢桁架骨架上位于膜结构下方铺设横纵绳网，绳网网孔为2m长的方形孔。

步骤B、膜面吊装与展开，将整个膜结构的膜面外层用地毯包好后用钢丝绳绑扎好，用起重设备将膜面转运至屋面并展开；组装膜面四周紧固夹具，对膜面周边进行固定；紧固夹具安装完成后，将膜面向设计方向牵引。膜面转运至屋面后，按照先条状、后面状的顺序展开膜面；膜面完全展开后，用拉结绳对膜面进行临时固定，调整膜面位置，使膜面中心与大跨度钢桁架骨架中心位置相一致；膜面位置调整好后再组装膜面四周紧固夹具，当膜面展开工作结束后，立即安装反绳网，反绳网沿膜面纵向每隔4m拉设一道，将膜面压于反绳网下。

步骤C、膜面张拉固定，当膜面被牵引到距最终位置50cm时，卸除部分临时紧固夹具，首先对膜面四个边角位置进行边角拉拽，确保其处于准确的安装位置；随后在膜面四边采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉。采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉时，将膜面边界处用于张拉的张拉螺杆分为4根一组，张拉螺杆一端安装于紧固夹具企口内，另一端安装于骨架式膜结构膜材快速张拉工装上；将骨架式膜结构膜材快速张拉工装另一端的调节螺杆穿过固接于大跨度钢桁架骨架的连接板上并配合螺母进行固定；通过调节骨架式膜结构膜材快速张拉工装两螺杆上的螺母实施膜面4个点位的同步张拉。

本发明设计科学合理，操作便捷，膜结构施工为将膜结构吊装至大跨度钢桁架骨架上并采用膜结构快速张拉工装进行张拉固定，一次性可以同时张拉四个紧固点，可有效提高张拉施工效率，同时张拉伸缩量便于控制和测量，可有效保证张拉精度。

本发明提供一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，解决目前满堂脚手架施工速度慢、占用较多施工场地、施工费用高、膜材张拉施工效率低、施工精度不高的技术问题。

本发明施工方法对于大跨度钢桁架骨架膜结构施工分为骨架施工和膜材施工两个步骤进行，在骨架施工方面，采用地面小拼单元组装，分段吊装的方法进行大跨度钢桁架骨架施工。分段位置采用装配式支架，避免了满堂脚手架施工速度慢，占用较多施工场地的问题，提高了施工速度。同时施工前开展了施工有限元模拟，保证了制造和安装的预变形控制，提高了施工精度。在膜材施工方面，采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装，一次性可以同时张拉四个紧固点，同时张拉伸缩量便于控制和测量，保证了张拉精度。

本发明骨架式膜结构膜材快速张拉工装，包括紧固夹具1、连接件2和连接板3，紧固夹具1上开设有与膜面9边沿的橡胶棒4相适配的套装孔，膜面边沿的橡胶棒4穿设于套装孔内，紧固夹具1上开设有与膜面相适配并与套装孔相连通的让位槽口，方便膜面边沿的橡胶棒4穿设至套装孔内。连接板3与大跨度钢桁架骨架10固定连接，优选焊接固定，连接板3与连接件2之间通过调节螺杆5相连接，连接板3和连接件2上开设有与调节螺杆5相适配的通孔A，调节螺杆5两端穿设于相应的通孔A内，并且调节螺杆5两端分别通过调节螺母A6进行固定。连接件2和紧固夹具1之间通过张拉螺杆7相连接，连接件2上开设有与张拉螺杆7相适配的通孔B，紧固夹具1上设与张拉螺杆7相适配的企口，张拉螺杆7一端固定于紧固夹具1的企口内、另一端穿设于相应通孔B内并通过调节螺母B8进行固定。一个连接件2对应两个连接板3和一个紧固夹具1，一个连接板3和相应连接件2之间穿设一根调节螺杆5，一个紧固夹具1和相应连接板3之间连接四根张拉螺杆7，骨架式膜结构膜材快速张拉工装装配就位后，通过调节连接件2两侧的调节螺母A6和调节螺母B8即可实现膜面4个点位的同步张拉。调节螺杆5和张拉螺杆7上均设有刻度线，能直观地掌握膜面位移量，提高膜面张拉效率。

本发明施工方法如下：

(一)、钢桁架骨架施工

步骤Ⅰ：首先将大跨桁架进行合理分段，分段点位置尽量位于结构受力较小部位。对于两端铰接的桁架，其弯矩最大位置位于跨中，因此分段点尽量靠近节点附近；对于两端刚接的桁架，其节点位置有负弯矩，因此桁架分段最好在反弯点附近，距离节点约1/3跨附近；对于拱形桁架，由于其整体受力较为均匀，轴力为主，因此整体分段主要考虑施工安装方便，各分段长度重量接近为宜。

步骤Ⅱ：通过有限元软件midas开展施工模拟，获得钢桁架安装过程变形及应力值，在制作、拼装和安装过程中进行预变形控制，提高制造安装精度。

步骤Ⅲ：钢桁架分构件进场后，在安装场地外侧搭设小拼胎架，将构件拼装形成分段的单元模块。胎架使用H型钢制作；胎架安装前进行测量放线，并使用薄钢板抄平基础。胎架安装后，使用膨胀螺栓固定或与提前预埋的钢筋焊接固定。胎架根据上下弦杆设置，每段上下弦杆设置3处胎架。为方便拼装及脱模，上弦立柱设置在外侧，下弦立柱设置在内侧。

步骤Ⅳ：钢桁架小拼的同时，在场内桁架分段点下方搭设装配式支架，该装配式支架每个节段高3m，宽度为2m*2m，该装配式支架采用全螺栓连接，搭设速度快，同时可以反复多次使用，既能保证快速施工，又能节约成本。

步骤Ⅴ：钢桁架单元经吊装在支架上拼装形成整体后安装桁架间纵向结构。拼装时先将上下弦杆吊装就位，上下弦杆就位时进行预起拱；上下弦杆就位后，设置定位块，通过定位块将上下弦杆与胎架焊接固定。

步骤Ⅵ：主桁架分3段进行吊装，先吊装两侧主桁架，再吊装中间段；使用4根钢丝绳进行吊装；主桁架两端设置牵引绳；吊点位于上弦杆与腹杆节点位置；主桁架吊装时，先将主桁架吊离地200-300mm，通过牵引绳调整桁架的方向，确保桁架方向与安装方向一致，将桁架吊装到就位上方200-300mm时，停机稳定；对准半球和支架后，缓慢下落，下弦杆支撑点位置设置导向板引导桁架准确就位。

主桁架就位后，下部与半球支座焊接固定；下弦杆与支架工装焊接固定。首榀主桁架吊装时，拉设缆风绳后松钩，其余主桁架吊装就位后，立即吊装次桁架，次桁架就位焊接固定后松钩。

两端主桁架吊装前，在合拢段位置上下弦杆内焊接扁钢条，在上下弦杆钢管中心位置设置测量用反光片，主桁架就位后通过全站仪进行测量调整；合拢段吊装前根据测量数据决定是否进行二次切割修正。

步骤Ⅶ：最后拆除支架，完成主体钢骨架的安装。支架设置数量不得少于4组，施工过程中拆除后二次使用；拆除时机选择，第4榀左右两侧主次桁架安装完成后，拆除第1榀支架，后续支架拆除时机依次类推。

(二)、膜结构施工

步骤(1)：膜下绳网铺设。在膜面铺设展开前，必须先安装绳网，用于膜面安装时的临时软支撑，确保膜面不会掉落或下滑而损坏。绳网采用横纵织网，形成绳带间隔相距2m的正方形。通过紧线机对绳网进行紧固，同时通过垂直联系绳确保绳网的稳定和不会移动，保证膜面施工的安全。

步骤(2)：膜面吊装与展开。将整个膜面外层用地毯包好后用钢丝绳绑扎好，然后用起重设备将膜面转运至屋面。按照先条状，后面状的顺序展开膜面。膜单元完全展开后，用拉结绳对膜单元进行临时固定，调整膜面位置，使膜面中心与钢结构中心位置相一致。

组装膜面单元四周紧固夹具，对膜面单元周边进行固定。紧固夹具安装完成后，将膜面向设计方向牵引。当膜面展开工作结束后，为防止风的作用造成膜面的损坏，应立即安装反绳网，反绳网沿结构纵向每隔4m拉设一道，将膜面压于绳下。

步骤(3)：张拉固定。当膜面被牵引到距最终位置50cm时，卸除部分临时紧固夹具。首先对膜材四个边角位置，进行边角拉拽，确保其处于准确的安装位置。随后，在膜面四边使用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉：

1)将膜单元边界处用于张拉的张拉螺杆7分为4根一组，张拉螺杆7一端装入紧固夹具1企口，紧固夹具1优选铝合金夹具，另一端穿设于相应通孔B内并通过调节螺母B8进行固定。

2)将连接件另一侧的调节螺杆，穿过固接于大跨度钢桁架骨架上的连接板，配合调节螺母A6进行固定。

3)通过调节连接件两侧螺杆上的螺母，实施膜面4个点位的同步张拉，并且螺杆上画有刻度线，能直观地掌握膜面位移量，可有效提高膜面张拉效率。

张拉到位后，布置U型夹或紧固螺栓对膜面进行固定。相邻膜面张拉结束后，膜面单元间的连接应采用专用夹板，夹板的底板和顶板用螺栓固定，螺栓拧紧时注意避免夹板压住膜材上带有绳索的一边。

本发明施工方法可以实现大跨度钢桁架骨架膜结构的快速安装，提高膜结构张拉速度与精度，操作工艺简单。

本发明施工方法大跨度钢桁架骨架施工不采用满堂架支撑，而是经过分析合理分段，采取地面拼装，分段吊装，100m左右跨度的主桁架使用两个支架支撑，避免了超长构件的整体抬吊，减少大型吊装设备的使用，避免了双机抬吊的不同步风险，有效减少了高空作业。

本发明施工方法使用的超高支架，采用装配式设计，在确保受力及稳定性满足施工要求的前提下，安拆方便、周转使用率高，有效节约了施工时间与成本。

本发明施工方法采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉，可以一次进行多点张拉，提高了张拉速度；同时张拉行程便于测量，通过张拉行程计算张拉力，张拉精度有保证。

本发明施工方法大跨度钢桁架骨架施工前开展施工过程有限元分析，根据分析结果控制钢桁架加工制作、安装的预变形值、膜面张拉的变形控制等，可有效确保施工过程中安全和安装精度。

本发明施工方法具有安、拆速度快的特点，且现场干法作业、无需现场开槽，具有施工时环保、无噪音的优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、大跨度钢桁架骨架施工，在地面对大跨度钢桁架骨架进行分段组装，对组装好的大跨度钢桁架骨架段进行分段吊装以形成大跨度钢桁架骨架；

步骤二、膜结构施工，将膜结构吊装至大跨度钢桁架骨架上并采用膜结构快速张拉工装进行张拉固定。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤一中，在对大跨度钢桁架骨架施工前，通过有限元软件midas开展施工模拟，以获得大跨度钢桁架骨架安装过程变形及应力值，在制作、拼装和安装过程中进行预变形控制以提高制造安装精度。

3.根据权利要求1所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤一中，进行大跨度钢桁架骨架施工时，包括以下步骤：

步骤1、将大跨度钢桁架骨架进行分段，将每段大跨度钢桁架骨架段所需钢桁架构件在工厂生产；

步骤2、钢桁架构件进场，在大跨度钢桁架骨架安装场地外搭设大跨度钢桁架骨架段拼装胎架，在大跨度钢桁架骨架段拼装胎架上将钢桁架构件拼装成大跨度钢桁架骨架段；

步骤3、在大跨度钢桁架骨架安装场地上位于大跨度钢桁架骨架段的分段点下方搭设装配式支架；

步骤4、将大跨度钢桁架骨架段吊装至装配式支架上以拼装成大跨度钢桁架骨架；

步骤5、拆除装配式支架，完成大跨度钢桁架骨架安装。

4.根据权利要求3所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤1中，对大跨度钢桁架骨架进行分段时，分段点位置选择大跨度钢桁架骨架受力较小部位；

优选地，对于两端铰接的大跨度钢桁架骨架，其弯矩最大位置位于跨中，分段点选择靠近节点附近；

优选地，对于两端刚接的大跨度钢桁架骨架，其节点位置有负弯矩，分段点选择在反弯点附近，并且距离节点1/3跨附近；

优选地，对于拱形大跨度钢桁架骨架，分段点选择时，尽量使各大跨度钢桁架骨架段长度重量相一致。

5.根据权利要求3所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤4中，拼装大跨度钢桁架骨架时，先将上下弦杆吊装就位，上下弦杆就位时进行预起拱，上下弦杆就位后，设定位块，通过定位块将上下弦杆与装配式支架焊接固定。

6.根据权利要求3所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤4中，大跨度钢桁架骨架的主桁架分3段进行吊装，先吊装两侧主桁架段，再吊装中间主桁架段，吊装时使用4根钢丝绳进行吊装，主桁架段两端设置牵引绳，吊点位于上弦杆与腹杆节点位置；

优选地，主桁架段吊装过程中，先将主桁架段吊离地200-300mm，通过牵引绳调整主桁架段方向，确保主桁架段方向与安装方向一致，将主桁架段吊装至就位位置上方200-300mm时，停机稳定；对准半球和支架后，缓慢下落，下弦杆支撑点位置设置导向板引导主桁架段准确就位；

优选地，主桁架段吊装就位后，下部与半球支座焊接固定；下弦杆与装配式支架焊接固定；

优选地，两侧主桁架段吊装前，在与中间主桁架段合拢段位置上下弦杆内焊接扁钢条并在上下弦杆钢管中心位置设置测量用反光片，三段主桁架段全部就位后通过全站仪进行测量调整；

优选地，首榀主桁架吊装时，拉设缆风绳后松钩，其余主桁架吊装就位后，立即吊装次桁架，次桁架就位焊接固定后松钩。

7.根据权利要求3所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤5中，拆除装配式支架时，当第四榀装配式支架左右两侧主次桁架安装完成后拆除第一榀装配式支架，后续装配式支架拆除方法依次类推。

8.根据权利要求1所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤二中，进行膜结构施工时，包括以下步骤：

步骤A、铺设膜下绳网，在大跨度钢桁架骨架上位于膜结构下方铺设横纵绳网，绳网网孔为2m长的方形孔；

步骤B、膜面吊装与展开，将整个膜结构的膜面外层用地毯包好后用钢丝绳绑扎好，用起重设备将膜面转运至屋面并展开；组装膜面四周紧固夹具，对膜面周边进行固定；紧固夹具安装完成后，将膜面向设计方向牵引；

步骤C、膜面张拉固定，当膜面被牵引到距最终位置50cm时，卸除部分临时紧固夹具，首先对膜面四个边角位置进行边角拉拽，确保其处于准确的安装位置；随后在膜面四边采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉。

9.根据权利要求8所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤B中，膜面转运至屋面后，按照先条状、后面状的顺序展开膜面；膜面完全展开后，用拉结绳对膜面进行临时固定，调整膜面位置，使膜面中心与大跨度钢桁架骨架中心位置相一致；膜面位置调整好后再组装膜面四周紧固夹具，当膜面展开工作结束后，立即安装反绳网，反绳网沿膜面纵向每隔4m拉设一道，将膜面压于反绳网下。

10.根据权利要求8所述的一种大跨度钢桁架骨架膜结构快速安装施工方法，其特征在于，在所述步骤C中，采用骨架式膜结构膜材快速张拉工装对膜面进行张拉时，将膜面边界处用于张拉的张拉螺杆分为4根一组，张拉螺杆一端安装于紧固夹具企口内，另一端安装于骨架式膜结构膜材快速张拉工装上；将骨架式膜结构膜材快速张拉工装另一端的调节螺杆穿过固接于大跨度钢桁架骨架的连接板上并配合螺母进行固定；通过调节骨架式膜结构膜材快速张拉工装两螺杆上的螺母实施膜面4个点位的同步张拉。

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