CN116657928B - 一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，体育场馆结构包含地下室结构层、连接于地下室结构层上方的看台结构层、连接于看台结构层外侧的空中步道层以及连接于空中步道层和看台结构层上方的屋盖层；屋盖层下方连接有分叉柱，分叉柱连接于看台结构且底部与地下室结构层的结构连接。本发明通过BIM和施工进行划分，利于将现有的场馆分为底、中和顶三部分，且通过分层和逆序施工的方法利于保证便捷和节省空间的安装施工；通过BIM中模型碰撞并分类型进行分析，利于预先将施工中安全、有序、合理以及未来建设等均能有效的进行优化。

Description

一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法

技术领域

本发明属于钢结构技术领域，特别涉及一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法。

背景技术

近年来随着经济显著提升及建造技术的不断优化，体育场馆等大跨空间结构在我国实现了快速发展。体育场馆结构具有跨度大、结构复杂等特点，因此在建造过程中存在施工周期长、建设难度大及多种施工方法并存等难题。为此，如何在缩短体育场馆建造周期的前提下，实现其高效高质量建造成为亟待解决的一个关键问题。当前，体育场馆常用施工方法为流水施工，即根据设计图纸由地下向地上逐步建造。此外，平行施工、大模块装配施工等施工方法在国内外大型体育场馆施工也常被使用，但是在复杂钢结构安装施工中，如何通过前期分层、施工时怎样利用已有作业面以及更高的提高施工效率，有效的缩施工工期，同时带来显著经济效益，需要进行针对性的设计。

发明内容

本发明提供了一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，用以解决基于BIM模型的前期分层划分、施工中的逆作以及各层结构的设置连接等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，体育场馆结构包含地下室结构层、连接于地下室结构层上方的看台结构层、连接于看台结构层外侧的空中步道层以及连接于空中步道层和看台结构层上方的屋盖层；

屋盖层下方连接有分叉柱，分叉柱连接于看台结构层上且延伸与地下室结构层的结构主体连接；

应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，具体步骤如下：

步骤一、构建体育场馆结构的BIM三维模型，通过三维模型及施工模拟仿真分析结果，施工划分为地下室结构层的施工、看台结构层的混凝土部分施工及提升支架预埋施工；根据上部空中步道层和屋盖层的钢结构自重及BIM模型的碰撞检测结果定位提升支架位置，并分节装配提升支架；

此外，在所述地下室结构层的施工、看台结构层的混凝土部分的关键构件位置布置监测设备，在施工过程中实时监测构件受力及变形情况；

步骤二、依据构建的结构BIM模型及施工模拟仿真分析结果，以底部地下室结构层和看台结构层的混凝土部分为工作面分别进行屋盖层的现场原位或异位低空拼装，待拼装完成通过吊装就位后进行嵌补杆件安装，在设计温度范围内安装嵌补杆件实现顶部钢结构的低空整体合拢；

步骤三、待顶部屋盖层整体合拢完成后，通过钢绞线或拉索连接屋盖层及提升支架；采用计算机控制液压同步提升技术对屋盖层进行整体同步提升；

首先进行整体结构预提升，解除屋盖层临时约束后，将整体结构预提升，并悬停24h；通过监测设备观察结构各杆件应力、应变及变形情况；待预提升结束后，对屋盖层进行同步整体提升直至到达设计位置为止；

待结构整体提升完成后进行固定，并通过预设的监测设备实时监测结构受力及变形情况；

步骤四、以底部看台结构层的混凝土部分与顶部屋盖层之间的空间为工作面进行看台结构层中钢结构部分和空中步道层的装配施工，看台结构层中钢结构部分为看台阶梯型钢框架装配施工；

步骤五、待看台结构层中钢结构部分和空中步道层施工完成后，安装分叉柱或摇摆柱；分叉柱与看台结构层中的支撑立柱通过铰支座连接，与顶部屋盖层为焊接连接；支撑立柱分别与顶部大跨钢结构的屋盖层及中部钢结构的看台结构层焊接连接；

步骤六、待顶部屋盖层与看台结构层连接成型后，采用计算机控制液压同步卸载技术对屋盖层进行整体卸载，使地下室结构层、看台结构层、空中步道层和顶部屋盖层构成整体结构。

进一步的，BIM三维模型通过Revit软件构建，根据不同阶段的模型精度要求建立模型；分专业进行模型创建，先结构后建筑，按照基础、柱、墙、梁、板的顺序创建结构模型；

通过Revit软件建模时，遵循“由整体到局部”的原则，从整体出发，逐步细化；参与承重的构件，如结构柱、梁、基础、桁架视为结构构件；对于较单一的特殊构件，建立 “内建模型”，构件族类别符合实际，并赋予相关构件信息属性；对于重复性较高构件，建立族文件载入项目。

进一步的，对于碰撞检测结果，基于冲突报告对碰撞图元的ID号和类别进行分析，将碰撞分为直接发生交错的对象间实体碰撞、为满足安全需求和预留维修空间的构件间最小间距要求而出现的延伸碰撞、施工工序错误引发的程序性碰撞、影响正常功能实现的功能性碰撞、影响系统变更和扩建的未来可能发生碰撞；根据以上不同的碰撞类型进行优化设计。

进一步的，同专业模型碰撞检查步骤：首先打开模型，找到“协作”菜单栏下的“碰撞检查”工具，单击“运行碰撞检查”然后勾选要进行碰撞的构件，这里默认勾选全部，因为需要检查自身碰撞，所以两侧勾选为一样的构件，然后点击确定开始进行碰撞检查；最后出现碰撞报告，选择任意碰撞报告，点击“+”,会看到碰撞构件ID号，单击ID号，单击左下角“显示”；软件会自动跳转至构件界面，此ID构件会高亮显示，然后就会发现碰撞点，并且可以进行调整；如果单击“显示”工具，提示“找不到完好的视图”则需要复制构件的ID号至“管理”选项卡下“按ID选择”进行查找。

进一步的，不同专业模型碰撞检查步骤：首先单击“插入”选项卡的“链接Revit”工具，定位选择“原点至原点”或者“通过共享坐标”点击打开模型，然后进入三维模式，模型插入进来然后单击碰撞检查，勾选需要进行碰撞的构件，然后开始进行碰撞检查；最后碰撞检查结果出来以后，点击“导出”至桌面一份HTML的碰撞文件，打开文件得到所有碰撞的类别构件，ID号及数量；返回项目的碰撞报告，对碰撞进行调整和更改。

进一步的，屋盖层为含有圆形缺口的四边形状，四边形的四边均双曲率弧形，四边形的四角呈放射状向外延伸，两个相邻的角部之间呈波浪状且由两角部向中部逐渐变窄设置；屋盖层下方间隔设置有支撑立柱；在屋盖层长中部和短向中部均设置有分叉柱，部分分叉柱下方连接有摇摆柱，摇摆柱下方连接有支撑柱。

进一步的，看台结构层对应场地呈椭圆形布置，且在屋盖层短跨一侧设置有拱桁架入口层；阶梯型钢框架为非对称椭圆形钢架，外周连接双曲率带缺口的方形空中步道层，其缺口处为拱桁架入口层；

其中，看台结构层中阶梯型钢框架装配施工顺序为从4个角部区域分别沿长跨及短跨方向安装看台钢框架的钢柱、钢梁，直至形成闭环，钢梁与钢柱通过高强螺栓装配连接。

进一步的，拱桁架入口层连接于空中步道层短边一侧，拱桁架入口层在高度方向上呈拱状设置，水平方形上为外扩的弧形，弧形弧度适应看台结构层所呈椭圆的弧度；

所述拱桁架入口层包含上弦杆、下弦杆、连接于上弦杆和下弦杆之间的侧外腹杆、连接于相邻上弦杆之间或相邻下弦杆之间的面腹杆、连接于上弦杆和下弦杆长向端部的端封杆、连接于上弦杆和下弦杆内部之间的内腹杆以及连接于端封杆与下弦杆端部之间的外斜杆；

所述端封杆与步道外封杆顺接连接，所述上弦杆和下弦杆的弧度与步道外封杆的短边弧度对应设置。

进一步的，所述上弦杆设置有两个，两个上弦杆均为弧形杆且高低错落设置，两个上弦杆水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端升高呈仰拱设置；

下弦杆设置有两个，两个下弦杆均为弧形杆且高低错落设置，两个下弦杆水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端降低呈拱形设置；

上弦杆和下弦杆之间设置有侧外腹杆，两个上弦杆之间和两个下弦杆之间连接有面腹杆；侧外腹杆和面腹杆为斜杆和直线杆；

上弦杆和下弦杆之间内部还设置有内腹杆，内腹杆为斜线杆；所述端封杆与下弦杆端部还连接有外斜杆，外斜杆为折线形杆，其底部与下弦杆连接部为拱脚节点，拱脚节点处通过单向铰支座与下部结构柱连接。

进一步的，所述空中步道层包含步道横杆、连接于步道横杆外伸端的步道封杆、以及连接于步道封杆下方的步道下斜撑杆；步道下斜撑杆呈V形设置，V形底部连接于支撑立柱顶部，且自下而上呈外扩式设置；步道封杆为环形杆，步道封杆和步道横杆高度向场地中心处依次降低设置。

本发明的有益效果体现在：

1）本发明通过BIM和施工进行划分，利于将现有的场馆分为底、中和顶三部分，且通过分层和逆序施工的方法利于保证便捷和节省空间的安装施工；采用分层装配逆作业施工方法能够显著缩短施工工期、减少施工设备及施工人员用量，降低了建造成本；

2）本发明通过BIM中模型碰撞并分类型进行分析，利于预先将施工中安全、有序、合理以及未来建设等均能有效的进行优化，保证施工精度和质量

3）本发明通过选用低空拼装、整体提升、整体卸载的施工方式，大大减少了施工现场脚手架用量、避免了高空吊装、降低了高空作业量；

本申请的施工方法与传统流水施工方法相比能够实现在较短时间内对体育场馆结构的高效高质量建造，具体表现在：有效保障了各部分结构的施工质量，降低了施工误差对结构性能影响，实现了体育场馆结构的高效高质量建造。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工安装示意图；

图2是体育场馆结构立体示意图；

图3是体育场馆结构分层分解示意图；

图4是屋盖层结构示意图；

图5是看台结构层、拱桁架入口层和空中步道层结构立体示意图；

图6是看台结构层、拱桁架入口层 和空中步道层结构俯视示意图；

图7是看台结构层和空中步道层结构侧面示意图；

图8是拱桁架入口层结构示意图。

附图标记：1-地下室结构层、2-看台结构层、3-支撑立柱、4-空中步道层、41-步道横杆、42-步道封杆、43-步道下斜撑杆、5-分叉柱、6-屋盖层、7-拱桁架入口层、71-上弦杆、72-下弦杆、73-侧外腹杆、74-面腹杆、75-端封杆、76 -内腹杆、77-外斜杆。

具体实施方式

以某体育中心钢结构综合看台为例，体育场±0.000以下设两层地下室，双层地下室混凝土结构采用框架-剪力墙体系。±0.000以上主要由看台综合结构、屋盖钢结构、屋顶中央网壳三个部分组成。其中看台结构位于屋盖钢结构下方，地下室上方。看台综合结构包含有看台钢结构、空中步道钢结构和拱钢桁架。如图1至图8所示，体育场馆结构包含地下室结构层1、连接于地下室结构层1上方的看台结构层2、连接于看台结构层2外侧的空中步道层4以及连接于空中步道层4和看台结构层2上方的屋盖层6；屋盖层6下方连接有分叉柱5，分叉柱5连接于看台结构层2上且延伸与地下室结构层1的结构主体连接。

本实施例中，屋盖层6为含有圆形缺口的四边形状，四边形的四边均双曲率弧形，四边形的四角呈放射状向外延伸，两个相邻的角部之间呈波浪状且由两角部向中部逐渐变窄设置；屋盖层6下方间隔设置有支撑立柱3；在屋盖层6长中部和短向中部均设置有分叉柱5，部分分叉柱5下方连接有摇摆柱，摇摆柱下方连接有支撑柱。

本实施例中，看台结构层2对应场地呈椭圆形布置，且在屋盖层6短跨一侧设置有拱桁架入口层7；阶梯型钢框架为非对称椭圆形钢架，外周连接双曲率带缺口的方形空中步道层4，其缺口处为拱桁架入口层7；其中，看台结构层2中阶梯型钢框架装配施工顺序为从4个角部区域分别沿长跨及短跨方向安装看台钢框架的钢柱、钢梁，直至形成闭环，钢梁与钢柱通过高强螺栓装配连接。

本实施例中，拱桁架入口层7连接于空中步道层4短边一侧，拱桁架入口层7在高度方向上呈拱状设置，水平方形上为外扩的弧形，弧形弧度适应看台结构层2所呈椭圆的弧度。拱桁架入口层7包含上弦杆71、下弦杆72、连接于上弦杆71和下弦杆72之间的侧外腹杆73、连接于相邻上弦杆71之间或相邻下弦杆72之间的面腹杆74、连接于上弦杆71和下弦杆72长向端部的端封杆75、连接于上弦杆71和下弦杆72内部之间的内腹杆76以及连接于端封杆75与下弦杆72端部之间的外斜杆77；端封杆75与步道外封杆顺接连接，所述上弦杆71和下弦杆72的弧度与步道外封杆的短边弧度对应设置。

本实施例中，上弦杆71设置有两个，两个上弦杆71均为弧形杆且高低错落设置，两个上弦杆71水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端升高呈仰拱设置；下弦杆72设置有两个，两个下弦杆72均为弧形杆且高低错落设置，两个下弦杆72水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端降低呈拱形设置。

本实施例中，上弦杆71和下弦杆72之间设置有侧外腹杆73，两个上弦杆71之间和两个下弦杆72之间连接有面腹杆74；侧外腹杆73和面腹杆74为斜杆和直线杆；上弦杆71和下弦杆72之间内部还设置有内腹杆76，内腹杆76为斜线杆；所述端封杆75与下弦杆72端部还连接有外斜杆77，外斜杆77为折线形杆，其底部与下弦杆72连接部为拱脚节点，拱脚节点处通过单向铰支座与下部结构柱连接。

本实施例中，空中步道层4包含步道横杆41、连接于步道横杆41外伸端的步道封杆42、以及连接于步道封杆42下方的步道下斜撑杆43；步道下斜撑杆43呈V形设置， V形底部连接于支撑立柱3顶部，且自下而上呈外扩式设置；步道封杆42为环形杆，步道封杆42和步道横杆41高度向场地中心处依次降低设置。

结合图1至图8所示，进一步说明应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，具体步骤如下：

步骤一、构建体育场馆结构的BIM三维模型，通过三维模型及施工模拟仿真分析结果，施工划分为地下室结构层1的施工、看台结构层2的混凝土部分施工及提升支架预埋施工；根据上部空中步道层4和屋盖层6的钢结构自重及BIM模型的碰撞检测结果定位提升支架位置，并分节装配提升支架。

此外，在所述地下室结构层1的施工、看台结构层2的混凝土部分的关键构件位置布置监测设备，在施工过程中实时监测构件受力及变形情况。

模型前期准备工作：1、创建项目文件夹名称。每次建模前建好统一的文件夹名称，方便将模型及其他资料有序存放，有利于后期快速查找文件。可根据项目实际情况进行调整。2、图纸拆分。收到设计图纸后，首先要熟悉图纸，分专业对图纸以原点为基点进行层层分割并完成清理工作，最后保存至相应的文件夹里，为后续链接到Revit中建模做准备，起到底图参照的作用。3、创建样板文件。模型都是基于项目样板文件来创建的。样板文件提供各个图元的表现形式，比如项目信息、单位、材质、比例、族及相应参数等基本设置。在项目样板中设置好所需图元属性，载入与图纸对应的族文件，根据分割的CAD图纸建立标高轴网，复核准确无误后进行锁定，用统一的样板文件创建模。

根据不同阶段的模型精度要求建立模型。一般情况下所有对象空间几何信息必须与设计意图相一致，材料定义正确，构件命名能尽量多地表现构件位置、几何属性。构件的类型尽量和建筑实际构件属性保持一致。不同的专业宜加载相应专业的样板文件进行建模。分专业进行模型创建，先结构后建筑，按照基础、柱、墙、梁、板的顺序创建结构模型，并在建模过程中完成图纸会审记录表。在Revit建模时，应遵循“由整体到局部”的原则，从整体出发，逐步细化。标高与轴网，标高和轴网是重要的定位信息，是实现三维的工作基础与前提条件。结构模型创建，Revit中提供了一系列结构工具，用于完成结构模型。一般情况下，把参与承重的构件，如结构柱、梁、基础、桁架等视为结构构件。使用Revit可以在项目中布置并生成这些结构构件。建筑模型创建，使用“墙”、“楼板”、“门窗”、“楼梯”、“栏杆”功能，在属性中定义形状、长度，确定属性信息，创建施工图相应形状的构件，保证名称、形状、尺寸、构件材质准确。对于较单一的特殊构件，建立 “内建模型”，构件族类别符合实际，并赋予相关构件信息属性；对于重复性较高构件，可建立族文件载入项目，要族几何尺寸符合现场实际，可修改定义构件信息属性。命名原则，族命名基本按“特性+构件名称+尺寸”的原则进行命名。扣减顺序，根据实际建模中构件绘制时发生的交汇碰撞情况进行扣减。材质统一，在建模过程中需要按照设计图纸对模型赋予相应的材质，让模型更具贴合设计效果。场地模型，使用Revit提供的场地工具，可以为项目创建场地三维地形模型、场地红线、地坪等构件，完成场地设计。可以在场地中添加植物、路灯等场地构件，以丰富场地表现。模型检查：需要从模型完整性、图模一致性、分专业交接面、构件信息等方面对所创建的模型进行核查，优化最终模型，避免后期各专业模型整合时出现错误，提高模型准确率。

Revit软件中变截面梁的主要步骤如下：

1、新建族样板，选择“公制结构框架-梁和支撑”。2、设置“族类别和族参数”，打开“族类别和族参数”对话框，设置“符号表示法”“从族”。3、设置族类型，添加梁宽、梁的两个变截面高度等类型参数。4、创建参照平面绘制参照平面并标注，为标注添加参数。5、采用“放样融合”命令，绘制模型形状。先绘制路径，其次绘制“截面1轮廓”，最后绘制“截面2轮廓”，完成变截面梁的创建。

2、打开Revit软件选择要创建梁系统的平面，可以在相应的平面或者三维视图中创建梁系统；单击“结构”选项卡“结构”面板或梁系统；单击“绘制”面板“线”以进行绘制，或者单击“绘制”面板 “拾取线/拾取支座”以选择现有的线或者梁的系统边界。选择要放置的梁系统类型，如果没有，单击编辑类型重新建一个即可。

3、在“属性”选项板上设置“梁类型”、“布局规则”定义梁系统间距要求等；绘制或拾取用于定义梁系统边界的线后确认并查看效果。在创建梁的过程中，可以使用Revit的各种工具来修改和调整梁的属性和几何形状。至此完成Revit软件中变截面梁的创建。

平面视图中弯曲梁的绘制：

1、单击“结构”选项卡下“结构”面板“梁”。2、单击“修改|放置梁”选项卡下“绘制”面板，并选择一个曲线工具：起点-终点-半径弧、中心-端点弧、切线端点弧、圆角弧、样条曲线、半椭圆。3、在绘图区域中放置点，完成曲线梁的创建。

模型中特殊复杂节点处理以型钢混凝土柱为例：

资料的准备和方案的确认，首先确定模型制作的内容和制作背景，BIM中心提供初步解决方案，同时需要准备详细的工艺流程或施工过程资料，包括钢筋大样图、型钢柱节点图等，最终根据准备的详细资料，BIM技术员进行解读，提出具体的制作方案。 即：首先用Revit创建出该型钢柱节点的三维模型，由于最终想要到达的效果是型钢柱的钢筋布置方案，与施工员进行三维交底从而辅助施工，所以创建的三维模型中，需包含型钢混凝土柱的钢筋和交接部位梁的钢筋，然后导入Navisworks中制作工序的模拟，最终我们可以利用三维模型和施工模拟动画达到想要的效果。 在Revit中创建该节点三维模型。首先用內建模型中拉伸的命令创建型钢柱，依据型钢柱大样图的形状绘制，其中的螺栓是外部载入的族，用阵列命令放置即可，也可以用內建模型绘制；然后依据图纸，利用结构柱的命令创建出外部混凝土柱的模型，之所以创建柱模型，是因为如果要创建钢筋模型，就必须要有混凝土构件作为主体。为了展现内部的情况，需要将混凝土柱调成半透明的状态；接着用钢筋的命令创建出柱的纵筋和箍筋，在创建钢筋模型时，需要提前从族库中载入钢筋的形状，然后在平面视图中创建，先画纵筋再画箍筋，选择好需要放置的钢筋形状，按照柱钢筋图绘制即可；用相同的方法，绘制出交接部位的混凝土梁以及梁内的钢筋；模型依据图纸创建完成之后，接下来就是利用三维模型进行钢筋的排布了，达到的效果是在确保钢筋不碰撞的前提下，满足锚接和焊接的要求。方法是每根梁单独排布，先调整上部钢筋，再调整下部钢筋。

其中，BIM三维模型通过Revit软件构建，根据不同阶段的模型精度要求建立模型；分专业进行模型创建，先结构后建筑，按照基础、柱、墙、梁、板的顺序创建结构模型；

通过Revit软件建模时，遵循“由整体到局部”的原则，从整体出发，逐步细化；参与承重的构件，如结构柱、梁、基础、桁架视为结构构件；对于较单一的特殊构件，建立 “内建模型”，构件族类别符合实际，并赋予相关构件信息属性；对于重复性较高构件，建立族文件载入项目。

对于碰撞检测结果，基于冲突报告对碰撞图元的ID号和类别进行分析，将碰撞分为直接发生交错的对象间实体碰撞、为满足安全需求和预留维修空间的构件间最小间距要求而出现的延伸碰撞、施工工序错误引发的程序性碰撞、影响正常功能实现的功能性碰撞、影响系统变更和扩建的未来可能发生碰撞；根据以上不同的碰撞类型进行优化设计。

同专业模型碰撞检查步骤：首先打开模型，找到“协作”菜单栏下的“碰撞检查”工具，单击“运行碰撞检查”然后勾选要进行碰撞的构件，这里默认勾选全部，因为需要检查自身碰撞，所以两侧勾选为一样的构件，然后点击确定开始进行碰撞检查；最后出现碰撞报告，选择任意碰撞报告，点击“+”,会看到碰撞构件ID号，单击ID号，单击左下角“显示”；软件会自动跳转至构件界面，此ID构件会高亮显示，然后就会发现碰撞点，并且可以进行调整；如果单击“显示”工具，提示“找不到完好的视图”则需要复制构件的ID号至“管理”选项卡下“按ID选择”进行查找。

不同专业模型碰撞检查步骤：首先单击“插入”选项卡的“链接Revit”工具，定位选择“原点至原点”或者“通过共享坐标”点击打开模型，然后进入三维模式，模型插入进来然后单击碰撞检查，勾选需要进行碰撞的构件，然后开始进行碰撞检查；最后碰撞检查结果出来以后，点击“导出”至桌面一份HTML的碰撞文件，打开文件得到所有碰撞的类别构件，ID号及数量；返回项目的碰撞报告，对碰撞进行调整和更改。

步骤二、依据构建的结构BIM模型及施工模拟仿真分析结果，以底部地下室结构层1和看台结构层2的混凝土部分为工作面分别进行屋盖层6的现场原位或异位低空拼装，待拼装完成通过吊装就位后进行嵌补杆件安装，在设计温度范围内安装嵌补杆件实现顶部钢结构的低空整体合拢。

步骤三、待顶部屋盖层6整体合拢完成后，通过钢绞线或拉索连接屋盖层6及提升支架；采用计算机控制液压同步提升技术对屋盖层6进行整体同步提升。

首先进行整体结构预提升，解除屋盖层6临时约束后，将整体结构预提升，并悬停24h；通过监测设备观察结构各杆件应力、应变及变形情况；待预提升结束后，对屋盖层6进行同步整体提升直至到达设计位置为止。

待结构整体提升完成后进行固定，并通过预设的监测设备实时监测结构受力及变形情况。

步骤四、以底部看台结构层2的混凝土部分与顶部屋盖层6之间的空间为工作面进行看台结构层2中钢结构部分和空中步道层4的装配施工，看台结构层2中钢结构部分为看台阶梯型钢框架装配施工。

步骤五、待看台结构层2中钢结构部分和空中步道层4施工完成后，安装分叉柱5或摇摆柱；分叉柱5与看台结构层2中的支撑立柱3通过铰支座连接，与顶部屋盖层6为焊接连接；支撑立柱3分别与顶部大跨钢结构的屋盖层6及中部钢结构的看台结构层2焊接连接。

步骤六、待顶部屋盖层6与看台结构层2连接成型后，采用计算机控制液压同步卸载技术对屋盖层6进行整体卸载，使地下室结构层1、看台结构层2、空中步道层4和顶部屋盖层6构成整体结构。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，体育场馆结构包含地下室结构层（1）、连接于地下室结构层（1）上方的看台结构层（2）、连接于看台结构层（2）外侧的空中步道层（4）以及连接于空中步道层（4）和看台结构层（2）上方的屋盖层（6）；

屋盖层（6）下方连接有分叉柱（5），分叉柱（5）连接于看台结构层（2）上且延伸与地下室结构层（1）的结构主体连接；

应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，具体步骤如下：

步骤一、构建体育场馆结构的BIM三维模型，通过三维模型及施工模拟仿真分析结果，施工划分为地下室结构层（1）的施工、看台结构层（2）的混凝土部分施工及提升支架预埋施工；根据上部空中步道层（4）和屋盖层（6）的钢结构自重及BIM模型的碰撞检测结果定位提升支架位置，并分节装配提升支架；

此外，在所述地下室结构层（1）的施工、看台结构层（2）的混凝土部分的关键构件位置布置监测设备，在施工过程中实时监测构件受力及变形情况；

步骤二、依据构建的结构BIM模型及施工模拟仿真分析结果，以底部地下室结构层（1）和看台结构层（2）的混凝土部分为工作面分别进行屋盖层（6）的现场原位或异位低空拼装，待拼装完成通过吊装就位后进行嵌补杆件安装，在设计温度范围内安装嵌补杆件实现顶部钢结构的低空整体合拢；

步骤三、待顶部屋盖层（6）整体合拢完成后，通过钢绞线或拉索连接屋盖层（6）及提升支架；采用计算机控制液压同步提升技术对屋盖层（6）进行整体同步提升；

首先进行整体结构预提升，解除屋盖层（6）临时约束后，将整体结构预提升，并悬停24h；通过监测设备观察结构各杆件应力、应变及变形情况；待预提升结束后，对屋盖层（6）进行同步整体提升直至到达设计位置为止；

待结构整体提升完成后进行固定，并通过预设的监测设备实时监测结构受力及变形情况；

步骤四、以底部看台结构层（2）的混凝土部分与顶部屋盖层（6）之间的空间为工作面进行看台结构层（2）中钢结构部分和空中步道层（4）的装配施工，看台结构层（2）中钢结构部分为看台阶梯型钢框架装配施工；

步骤五、待看台结构层（2）中钢结构部分和空中步道层（4）施工完成后，安装分叉柱（5）或摇摆柱；分叉柱（5）与看台结构层（2）中的支撑立柱（3）通过铰支座连接，与顶部屋盖层（6）为焊接连接；支撑立柱（3）分别与顶部大跨钢结构的屋盖层（6）及中部钢结构的看台结构层（2）焊接连接；

步骤六、待顶部屋盖层（6）与看台结构层（2）连接成型后，采用计算机控制液压同步卸载技术对屋盖层（6）进行整体卸载，使地下室结构层（1）、看台结构层（2）、空中步道层（4）和顶部屋盖层（6）构成整体结构。

2.如权利要求1所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，BIM三维模型通过Revit软件构建，根据不同阶段的模型精度要求建立模型；分专业进行模型创建，先结构后建筑，按照基础、柱、墙、梁、板的顺序创建结构模型；

通过Revit软件建模时，遵循“由整体到局部”的原则，从整体出发，逐步细化；参与承重的构件，如结构柱、梁、基础、桁架视为结构构件；对于较单一的特殊构件，建立 “内建模型”，构件族类别符合实际，并赋予相关构件信息属性；对于重复性较高构件，建立族文件载入项目。

3.如权利要求2所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，对于碰撞检测结果，基于冲突报告对碰撞图元的ID号和类别进行分析，将碰撞分为直接发生交错的对象间实体碰撞、为满足安全需求和预留维修空间的构件间最小间距要求而出现的延伸碰撞、施工工序错误引发的程序性碰撞、影响正常功能实现的功能性碰撞、影响系统变更和扩建的未来可能发生碰撞；根据以上不同的碰撞类型进行优化设计。

4.如权利要求3所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，同专业模型碰撞检查步骤：首先打开模型，找到“协作”菜单栏下的“碰撞检查”工具，单击“运行碰撞检查”然后勾选要进行碰撞的构件，两侧勾选为一样的构件，然后点击确定开始进行碰撞检查；最后出现碰撞报告，选择任意碰撞报告，点击“+”,会看到碰撞构件ID号，单击ID号，单击左下角“显示”；软件会自动跳转至构件界面，此ID构件会高亮显示，然后就会发现碰撞点，并且可以进行调整；如果单击“显示”工具，提示“找不到完好的视图”则需要复制构件的ID号至“管理”选项卡下“按ID选择”进行查找。

5.如权利要求3所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，不同专业模型碰撞检查步骤：首先单击“插入”选项卡的“链接Revit”工具，定位选择“原点至原点”或者“通过共享坐标”点击打开模型，然后进入三维模式，模型插入进来然后单击碰撞检查，勾选需要进行碰撞的构件，然后开始进行碰撞检查；最后碰撞检查结果出来以后，点击“导出”至桌面一份HTML的碰撞文件，打开文件得到所有碰撞的类别构件，ID号及数量；返回项目的碰撞报告，对碰撞进行调整和更改。

6.如权利要求1所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，屋盖层（6）为含有圆形缺口的四边形状，四边形的四边均为双曲率弧形，四边形的四角呈放射状向外延伸，两个相邻的角部之间呈波浪状且由两角部向中部逐渐变窄设置；屋盖层（6）下方间隔设置有支撑立柱（3）；在屋盖层（6）长中部和短向中部均设置有分叉柱（5），部分分叉柱（5）下方连接有摇摆柱，摇摆柱下方连接有支撑柱。

7.如权利要求6所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，看台结构层（2）对应场地呈椭圆形布置，且在屋盖层（6）短跨一侧设置有拱桁架入口层（7）；阶梯型钢框架为非对称椭圆形钢架，外周连接双曲率带缺口的方形空中步道层（4），其缺口处为拱桁架入口层（7）；

其中，看台结构层（2）中阶梯型钢框架装配施工顺序为从4个角部区域分别沿长跨及短跨方向安装看台钢框架的钢柱、钢梁，直至形成闭环，钢梁与钢柱通过高强螺栓装配连接。

8.如权利要求7所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，拱桁架入口层（7）连接于空中步道层（4）短边一侧，拱桁架入口层（7）在高度方向上呈拱状设置，水平方形上为外扩的弧形，弧形弧度适应看台结构层（2）所呈椭圆的弧度；

所述拱桁架入口层（7）包含上弦杆（71）、下弦杆（72）、连接于上弦杆（71）和下弦杆（72）之间的侧外腹杆（73）、连接于相邻上弦杆（71）之间或相邻下弦杆（72）之间的面腹杆（74）、连接于上弦杆（71）和下弦杆（72）长向端部的端封杆（75）、连接于上弦杆（71）和下弦杆（72）内部之间的内腹杆（76）以及连接于端封杆（75）与下弦杆（72）端部之间的外斜杆（77）；

所述端封杆（75）与步道外封杆顺接连接，所述上弦杆（71）和下弦杆（72）的弧度与步道外封杆的短边弧度对应设置。

9.如权利要求8所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，所述上弦杆（71）设置有两个，两个上弦杆（71）均为弧形杆且高低错落设置，两个上弦杆（71）水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端升高呈仰拱设置；

下弦杆（72）设置有两个，两个下弦杆（72）均为弧形杆且高低错落设置，两个下弦杆（72）水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端降低呈拱形设置；

上弦杆（71）和下弦杆（72）之间设置有侧外腹杆（73），两个上弦杆（71）之间和两个下弦杆（72）之间连接有面腹杆（74）；侧外腹杆（73）和面腹杆（74）为斜杆和直线杆；

上弦杆（71）和下弦杆（72）之间内部还设置有内腹杆（76），内腹杆（76）为斜线杆；所述端封杆（75）与下弦杆（72）端部还连接有外斜杆（77），外斜杆（77）为折线形杆，其底部与下弦杆（72）连接部为拱脚节点，拱脚节点处通过单向铰支座与下部结构柱连接。

10.如权利要求1所述的一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，其特征在于，所述空中步道层（4）包含步道横杆（41）、连接于步道横杆（41）外伸端的步道封杆（42）、以及连接于步道封杆（42）下方的步道下斜撑杆（43）；步道下斜撑杆（43）呈V形设置，V形底部连接于支撑立柱（3）顶部，且自下而上呈外扩式设置；步道封杆（42）为环形杆，步道封杆（42）和步道横杆（41）高度向场地中心处依次降低设置。