CN116657955A - 一种基于bim的装配式钢结构支撑系统及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于BIM的装配式钢结构支撑系统及其使用方法。该支撑系统包括若干层的标准框架，上下的标准框架之间通过标准立柱连接为整体，最上层的标准框架上设有支撑平台，支撑平台上设有千斤顶。该使用方法包括如下步骤：拆除顶部的千斤顶和支撑平台；对最上层的标准框架进行拆除，由内至外先拆除标准横梁，再拆除连通钢节点；对最上层的标准立柱进行拆除，由内至外进行拆除。本发明的有益效果：形成可以适用于不同类型、不同结构形式的高空钢结构支撑系统。该方式安全、稳定、可靠，尤其拆卸时，通过项目塔吊就能将所有杆件无损拆除，重复利用，体现了环保经济的特点。

Description

一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统及其使用方法
技术领域
本发明属于钢结构施工结构支撑技术领域，具体涉及一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统及其使用方法。
背景技术
在建筑工程领域中钢结构安装一直是重点控制的环节，尤其是高空钢结构安装，也是各类钢结构安装工程的危大风险源。因此对于钢结构高空吊装的施工技术控制就非常的重要。
钢结构高空安装，一般采用的方法有：高空散拼方法、整体吊装方法，整体提升法、高空滑移法、整体顶升法、地面组装单元体分段高空吊装。每种方法都有其各自的优缺点，需要依据现场施工周边环境、施工作业面、施工工序穿插等各方面因素考虑，才能确定钢结构的吊装方案。
一般钢结构高空安装，采用搭设标准节的方式做钢结构施工安装的支撑架，这类方式也是比较通用的支撑方式，但此类方式存在以下三个问题：
1、支撑架体顶部需要工人高空作业，此类方式存在高空作业面狭小的问题，会有一定的安全隐患。
2、高空拼装节点施工完毕后，最顶部的标准节拆卸难度较大。一般采用水平滑移的方式，将顶部第一节标准节水平推出，再用吊机设备，逐节卸装。拆卸第一节标准节时，因顶部空间已完成钢结构安装，无吊钩吊索可操作的空间，水平推出标准节，会引起吊索的摆幅过大问题，此环节常常出现安全事故。
3、在狭小场地内，尤其钢结构造型为穹顶或水平滑移操作空间限制，会出现顶部第一节无法拆卸的问题出现。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统及其使用方法，通过将钢结构支撑架拆分成为标准化的构件，可逆化装配，实现支撑架仅通过高强螺栓就可以单根构件安装，并且支撑架拆解为装配式的构件，可以实现各类不同工况下支撑组合，用于适用不同的钢结构高空吊装的场景，进而保障钢结构高空安装的质量，降低钢结构高空安装作业的风险。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统，包括若干层的标准框架，上下的标准框架之间通过标准立柱连接为整体，标准框架为田字形结构，标准框架包括位于田字形节点处的连通钢节点和位于田字形线条处的标准横梁，连通钢节点上设有竖向法兰和水平法兰，水平相邻两连通钢节点的水平法兰之间可拆连接标准横梁，上下相邻两连通钢节点的竖向法兰之间可拆连接标准立柱，最上层的标准框架上设有支撑平台，支撑平台上设有千斤顶。
进一步的，所述的标准横梁为矩管结构，标准横梁的两端均设有连接用的法兰。
进一步的，所述的标准立柱为矩管结构，标准立柱的两端均设有连接用的法兰。
进一步的，所述的连通钢节点包括若干为矩管结构的连通管，连通管的端部设有连接用的法兰。
进一步的，所述的标准框架的连通钢节点包括五通钢节点、四通钢节点和六通钢节点，五通钢节点位于田字形的四边中部，四通钢节点位于田字形的四直角部，六通钢节点位于田字形的中心处。
进一步的，所述的上下的标准框架之间连接有安全爬梯。
进一步的，所述的千斤顶为液压千斤顶。
进一步的，中层和上层的标准立柱与地面之间连接有缆风绳。
进一步的，所述的支撑平台的外侧设有固定在最上层标准立柱上的操作平台。
一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统的使用方法，针对上述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，包括如下步骤：
安装步骤1：根据基础位置，进行第一层标准框架的安装；
安装步骤2：在第一层标准框架的基础上，进行第一层标准立柱的安装；
安装步骤3：在第一层标准立柱的基础上，进行第二层标准框架的安装；
安装步骤4：依次进行标准立柱、标准框架的安装，直至形成整体的框架结构；
安装步骤5：在最上层的标准框架上安装千斤顶和支撑平台，对高空建筑构件进行顶撑；
拆卸步骤1：拆除顶部的千斤顶和支撑平台；
拆卸步骤2：对最上层的标准框架进行拆除，由内至外先拆除标准横梁，再拆除连通钢节点；
拆卸步骤3：对最上层的标准立柱进行拆除，由内至外进行拆除；
拆卸步骤4：对次上层的标准框架进行拆除，由内至外先拆除标准横梁，再拆除连通钢节点；
拆卸步骤5：依次进行标准立柱、标准框架的拆除，直至最底层的标准框架拆除完成。
本发明的有益效果：
1.利用钢结构可逆化装配的特点，通过高强螺栓连接的方式，通过三个类型的标准化连通钢节点，通过各构件之间的灵活组合，形成可以适用于不同类型、不同结构形式的高空钢结构支撑系统。该方式安全、稳定、可靠，尤其拆卸时，通过项目塔吊就能将所有杆件无损拆除，重复利用，体现了环保经济的特点。尤其在狭小场地、汽车吊、履带吊等吊机不能作业的场地条件，更能发挥出本发明的优势。
2.基于BIM技术，可以在方案编制阶段，将项目所有的构件类型、几何尺寸、场地作业条件梳理数来，有助于专利实施条件的可行性分析，成本分析和风险识别。通过装配化组合，实现大范围、大跨度、层高变化或异形钢构件、非标钢构件等场景的使用。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
附图说明
图1是本发明支撑系统的结构示意图。
图2是本发明安装步骤1的结构示意图。
图3是本发明安装步骤2的结构示意图。
图4是本发明安装步骤3的结构示意图。
图5是本发明安装步骤4和5的结构示意图。
图6是本发明安装步骤6的结构示意图。
图7是本发明安装步骤7的结构示意图。
图8是本发明支撑系统的使用示意图一。
图9是本发明支撑系统的使用示意图二。
图10是本发明的拆卸步骤示意图。
图中：1-标准横梁，2-五通钢节点，3-四通钢节点，4-六通钢节点，5-标准立柱，6-安全爬梯，7-千斤顶，8-支撑平台，9-缆风绳，10-操作平台。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
参考图1～图10所示，一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统，包括若干层的标准框架(包括标准横梁1、五通钢节点2、四通钢节点3和六通钢节点4)、若干层的标准立柱5、若干层的安全爬梯6、千斤顶7、支撑平台8、缆风绳9和操作平台10。
上下的标准框架之间通过标准立柱5连接为整体，从而形成整体的框架结构，以该框架结构为基础对高空的钢结构进行支撑，以及实现其他部件的安装，完成整体的支撑功能。
标准框架为田字形结构，标准框架包括位于田字形节点处的连通钢节点和位于田字形线条处的标准横梁1，连通钢节点包括五通钢节点2、四通钢节点3和六通钢节点4，五通钢节点2位于田字形的四边中部，四通钢节点3位于田字形的四直角部，六通钢节点4位于田字形的中心处。
标准横梁1为矩管结构，标准横梁1的两端均设有连接用的矩形法兰，标准立柱5为矩管结构，标准立柱5的两端均设有连接用的矩形法兰，利用法兰、螺栓实现与连通钢节点的可拆连接。连通钢节点包括若干为矩管结构的连通管，连通管的端部设有连接的矩形法兰。
五通钢节点2上设有两个竖向法兰和三个水平法兰，竖向法兰位于上下位置，实现对上下标准立柱5的连接，水平法兰位于相邻三边侧并呈凸字形，实现两侧以及内侧标准横梁1的连接。四通钢节点3上设有两个竖向法兰和两个水平法兰，竖向法兰位于上下位置，实现对上下标准立柱5的连接，水平法兰位于相邻两边侧并呈L形，实现两侧标准横梁1的连接。六通钢节点4上设有两个竖向法兰和四个水平法兰，竖向法兰位于上下位置，实现对上下标准立柱5的连接，水平法兰位于四边侧呈十字形，实现四边侧标准横梁1的连接。
通过水平相邻两连通钢节点的水平法兰之间可拆连接标准横梁1，利用连通钢节点和标准横梁1形成一个整体可灵活拆装的标准框架，本实施例中标准框架构成田字形结构，但是也可以在田字形结构的基础上，向外进行拓展，只需对连接钢节点进行更换即可，可以形成更大的标准框架。
上下相邻两连通钢节点的竖向法兰之间可拆连接标准立柱5，从而将若干层的标准框架连接为一个整体。
最上层的标准框架上设有支撑平台8，支撑平台8为人员或设备提供作业面。支撑平台8上设有千斤顶7，千斤顶7为液压千斤顶，利用液压千斤顶对上部的钢结构构件进行顶撑，实现顶撑高度的可靠，钢结构构件的重力作用在千斤顶7上，再通过整体框架结构进行支撑。
上下的标准框架之间连接有安全爬梯6，实现人员上下攀爬移动。中层和上层的标准立柱5与地面之间连接有缆风绳9，利用缆风绳9提高整体框架结构的稳定性。支撑平台8的外侧设有固定在最上层标准立柱5上的操作平台10，为人员提供更大的作业面，操作平台10的外侧设有防护栏，保证人员和设备的安全。
实施例2：
参考图1～图10所示，一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统的使用方法，针对实施例1的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，包括如下步骤：
安装步骤1：根据钢结构深化拆分工艺，确定支撑系统的安装位置，反应在建筑轴网平面位置，依据支撑架的力学计算，确定支撑架的基础形式，提前做好基础预埋。然后根据基础位置，进行第一层标准框架的安装，连接钢节点与标准横梁1之间通过螺栓连接，形成结构稳定的标准框架。
安装步骤2：在第一层标准框架的基础上，进行第一层标准立柱5的安装，通过螺栓将标准立柱5安装在连接钢节点上。
安装步骤3：在第一层标准立柱5的基础上，进行第二层标准框架的安装，将连接钢节点固定在标准立柱5上，连接钢节点与标准横梁1之间通过螺栓连接，形成结构稳定的标准框架，并在上下层的标准框架之间安装安全爬梯6。
安装步骤4：依次进行标准立柱5、标准框架的安装，直至形成整体的框架结构。
安装步骤5：在最上层的标准框架上安装千斤顶7和支撑平台8，支撑平台8为人员或设备的作业面，利用支撑平台8安装千斤顶7，千斤顶7则对高空建筑构件进行顶撑。
安装步骤6：在中层和上层的标准立柱5与地面之间安装缆风绳9，保证整个系统的稳定性，应当注意的是缆风绳端部必须设置在安全的结构主体上。
安装步骤7：在最上层标准立柱的预留位置搭设工人的操作平台10，操作平台10位于支撑平台8的外侧，能够方便工人在顶部进行作业，平台周边设置安全防护栏，保证人员作业的安全。
至此，装配式钢结构支撑系统安装完毕，可以进行钢结构穹顶安装，穹顶安装完毕后，进行拆除步骤。
拆卸步骤1：拆除顶部的千斤顶7和支撑平台8。
拆卸步骤2：对最上层的标准框架进行单根构件的逐个拆除，由内至外先拆除标准横梁1，再拆除连通钢节点。
拆卸步骤3：对最上层的标准立柱5进行单根构件的逐个拆除，由内至外进行拆除。
拆卸步骤4：对次上层的标准框架进行单根构件的逐个拆除，由内至外先拆除标准横梁1，再拆除连通钢节点。
拆卸步骤5：依次进行标准立柱5、标准框架的拆除，直至最底层的标准框架拆除完成。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统，包括若干层的标准框架，其特征在于：上下的标准框架之间通过标准立柱(5)连接为整体，标准框架为田字形结构，标准框架包括位于田字形节点处的连通钢节点和位于田字形线条处的标准横梁(1)，连通钢节点上设有竖向法兰和水平法兰，水平相邻两连通钢节点的水平法兰之间可拆连接标准横梁(1)，上下相邻两连通钢节点的竖向法兰之间可拆连接标准立柱(5)，最上层的标准框架上设有支撑平台(8)，支撑平台(8)上设有千斤顶(7)。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：所述的标准横梁(1)为矩管结构，标准横梁(1)的两端均设有连接用的法兰。
3.根据权利要求1或2所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：所述的标准立柱(5)为矩管结构，标准立柱(5)的两端均设有连接用的法兰。
4.根据权利要求1所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：所述的连通钢节点包括若干为矩管结构的连通管，连通管的端部设有连接用的法兰。
5.根据权利要求1或4所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：所述的标准框架的连通钢节点包括五通钢节点(2)、四通钢节点(3)和六通钢节点(4)，五通钢节点(2)位于田字形的四边中部，四通钢节点(3)位于田字形的四直角部，六通钢节点(4)位于田字形的中心处。
6.根据权利要求1所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：所述的上下的标准框架之间连接有安全爬梯(6)。
7.根据权利要求1所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：所述的千斤顶(7)为液压千斤顶。
8.根据权利要求1所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：中层和上层的标准立柱(5)与地面之间连接有缆风绳(9)。
9.根据权利要求1所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于：所述的支撑平台(8)的外侧设有固定在最上层标准立柱(5)上的操作平台(10)。
10.一种基于BIM的装配式钢结构支撑系统的使用方法，针对权利要求1～9任一所述的基于BIM的装配式钢结构支撑系统，其特征在于，包括如下步骤：
安装步骤1：根据基础位置，进行第一层标准框架的安装；
安装步骤2：在第一层标准框架的基础上，进行第一层标准立柱(5)的安装；
安装步骤3：在第一层标准立柱(5)的基础上，进行第二层标准框架的安装；安装步骤4：依次进行标准立柱(5)、标准框架的安装，直至形成整体的框架结构；
安装步骤5：在最上层的标准框架上安装千斤顶(7)和支撑平台(8)，对高空建筑构件进行顶撑；
拆卸步骤1：拆除顶部的千斤顶(7)和支撑平台(8)；
拆卸步骤2：对最上层的标准框架进行拆除，由内至外先拆除标准横梁(1)，再拆除连通钢节点；
拆卸步骤3：对最上层的标准立柱(5)进行拆除，由内至外进行拆除；
拆卸步骤4：对次上层的标准框架进行拆除，由内至外先拆除标准横梁(1)，再拆除连通钢节点；
拆卸步骤5：依次进行标准立柱(5)、标准框架的拆除，直至最底层的标准框架拆除完成。
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