CN116837967A - 一种大跨度索承桁架结构建造方法 - Google Patents

一种大跨度索承桁架结构建造方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种大跨度索承桁架结构建造方法；包括索承桁架结构的安装按照由下到上、先主后次的安装工序进行施工；核心筒与地下室施工同步进行；结构出地面后，在主体结构两侧搭设钢栈桥；钢桁架层采取地面拼装，整体吊装的安装方法；核心筒施工至钢桁架层所在平面上方两层时，履带吊上钢栈桥进行钢桁架的安装；钢框架层位于钢桁架层上方，钢桁架层安装完毕后，方可进行的框架层的安装；每层钢结构安装完毕后，在框架梁上铺设楼承板；主体结构各楼层施工完毕后，进行预应力索的张拉。本方法针对大跨度索承桁架结构，结构复杂，施工困难等问题，提出一种适用于任意跨度索承桁架的整体建造方法，具有安装精度高、建造过程安全可靠、工期短等优势。

Description

一种大跨度索承桁架结构建造方法
技术领域
本发明涉及大跨度钢结构的施工技术领域，具体是一种大跨度索承桁架结构建造方法。
背景技术
大跨度索承桁架结构是由钢板剪力墙核心筒、钢桁架、钢框架和预应力索组成的混合结构，结构形式新颖，传力体系复杂。结构通过设置在核心筒两侧并与钢桁架相连的斜拉索，将上部结构的荷载传递至基础，改变斜拉索布置的位置和索体直径的大小，可满足不同跨度的要求。
传统大跨度结构多以钢桁架和预应力索结合，常见于桥梁结构，斜拉索不经过结构内部，结构形式相对简单，建造方法相对成熟。然而，当大跨度索承桁架结构中斜拉索与钢框架梁柱位于同一立面，索体从框架内部穿过时，传统钢框架结构建造方法无法适用于，同时结构建造过程涉及拼装、吊装和焊接等多种工艺，因此建造顺序对工期有显著影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，针对大跨度索承桁架结构，结构复杂，施工困难等问题，提出一种适用于任意跨度索承桁架的整体建造方法，该方法具有安装精度高、建造过程安全可靠、工期短等优势。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：
申请专利的具体技术内容
本发明为大跨度索承桁架结构提供一种建造方法，保证结构在建造过程中的安全可靠同时，解决施工过程中工期长、效率低等技术问题。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种大跨度索承桁架结构建造方法，具体包括如下内容：
步骤1、在钢结构深化阶段，通过BIM技术，同时考虑加工、运输、安装因素的影响，对结构中的钢板剪力墙核心筒1、钢桁架2、钢框架3构件进行合理的划分，
步骤2、索承桁架结构的安装按照由下到上、先主后次的安装工序进行，由汽车吊进行核心筒角柱11、钢板剪力墙12施工，
步骤3、核心筒1与地下室5施工同步进行，当地下室5顶板浇筑完毕后，进行支撑胎架6的搭设，
步骤4、结构出地面后，在主体结构两侧搭设钢栈桥71，
步骤5、钢桁架层2采取地面拼装，整体吊装的安装方法，安装前，桁架构件需在地面拼装并焊接，
步骤6、核心筒1施工至钢桁架层2所在平面上方两层时，履带吊上钢栈桥进行钢桁架的安装，桁架安装按照每个核心筒为起点向四周依次安装的顺序进行，核心筒1安装始终领先地上钢结构2层，
步骤7、钢框架层3位于钢桁架层2上方，钢桁架层2安装完毕后，方可进行的框架层3的安装，
步骤8、钢框架施工至核心筒索耳板13所在层时，进行预应力索4的安装，
步骤9、每层钢结构安装完毕后，在框架梁32上铺设楼承板，
步骤10、主体结构各楼层施工完毕后，进行预应力索4的张拉，
步骤11、支撑胎架6卸载并拆除；
步骤12、浇筑各楼层混凝土楼板，主体施工完成。
进一步，本发明在上述方法中，还具体包括
在步骤1中，大跨度索承桁架结构主要由钢板剪力墙核心筒1、钢桁架层2、钢框架层3和预应力索4，4种结构形式组成。竖直方向上，若干个钢板剪力墙核心筒1垂直于地面与基础相连；水平方向上，钢桁架层2在高空将数个核心筒连接为一个整体，钢框架层3位于钢桁架2层上方，钢桁架下方悬空；预应力索4设置在核心筒的两侧，连接桁架索耳板21和核心筒索耳板13的预应力索4，从钢框架的索穿梁34和索穿柱33内部通过。结构形式复杂，并且包含大量复杂构件，例如索耳板，桁架节点、索穿梁和索穿柱等。因此通过BIM技术对构件进行合理的划分可以减少现场的作业量，降低安装难度，大幅提高施工效率。
在步骤2中，核心筒1施工从地下室5开始。首先根据定位安装核心筒角柱11，角柱就位后，安装并焊接角柱间的钢板剪力墙12，焊接完成后搭设模板，进行核心筒混凝土浇筑。
在步骤3中，钢桁架层2下方悬空，在进行钢桁架安装前需要搭设临时的支撑胎架6。支撑胎架6设置在每榀桁架端部的正下方。支撑胎架6采用格构式胎架，由标准节62，上部调整节63以及下部转接节61组成。上部调整节63支承上部桁架节点22，下部转换节61放置在地下室5顶板上，并与埋件焊接。
在步骤4中，由于地下室顶板有大量开洞，挡墙等结构，无法满足汽车吊的使用条件，后续地上结构的安装须使用履带吊7进行，因此需要在地下室顶板上搭设钢栈桥71，以满足履带吊7的行走和吊装。
在步骤5中，钢桁架层2采取地面拼装，整体吊装的安装方法，可以大幅减少吊装钩数，节约吊装时间，提高施工效率。 桁架构件主要包括桁架索耳板21、桁架节点22、上弦杆23、下弦杆24和腹杆25。
在步骤6中，当核心筒1施工至钢桁架层2所在平面上方两层时，具备桁架层2的安装条件，核心筒领先地上钢结构两层可以保证二者工作面相互独立，施工过程中互不干涉，具有较高的施工效率。
在步骤7中，钢框架层3的安装按照先柱（框架柱31和索穿柱33）后梁（框架梁32和索穿梁34）的顺序安装，结构中间的钢柱先装，边柱后装；与核心筒相连的钢梁先装，其余的后装。
在步骤8中，预应力索4安装时，首先利用履带吊7将索抬升至合适位置，调整索体下端穿过框架中索穿梁和索穿柱上的孔洞；之后将上索头42插入核心筒上索耳板13后将销轴穿入耳板，固定索体；再将下索头41利用手拉葫芦牵引至桁架索耳板21并插入销轴固定，预应力索4安装完成。
在步骤10中，建筑主体包括钢板剪力墙核心筒1、钢桁架层2、钢框架层3、预应力索4和楼承板。所有结构均施工完毕后进行预应力索4的张拉。
在步骤11中，张拉完成后，所有支撑胎架6均自动脱胎，直接拆除即可。
在步骤12中， 混凝土楼板浇筑在预应力索张拉之后进行，可有效降低张拉过程对楼板的影响，防止混凝土楼板张拉时开裂。
本发明与现有技术相比所具有的优点或积极效果：
本发明提出了一种大跨度索承桁架结构建造方法，该方法具有工程质量高、建设工期短等优势。主要通过BIM技术对钢结构主体进行划分，合理设计构件大小和重量，降低了施工的难度，提高了施工效率；施工过程中，通过合理安排核心筒、钢桁架、钢框架和预应力索等结构的安装顺序，保证施工作业的连贯性；通过调整预应力索张拉和混凝土楼板浇筑的先后顺序，有效防止混凝土张拉过程开裂。
附图说明
图1是本发明实施的索承桁架结构的主视图。
图2是本发明实施的索承桁架结构的侧视图。
图中： 1、钢板剪力墙核心筒；11、核心筒角柱； 12、核心筒钢板墙；13、核心筒索节点；2、钢桁架层；21、桁架索耳板；22、桁架节点；23、桁架上弦杆； 24、桁架下弦杆；25、桁架腹杆；3、钢框架层；31、框架柱；32、框架梁；33、索穿柱；34、索穿梁；4、预应力索；41、下索头；42、上索头；43、索体；5、地下室；6、格构式支撑胎架；61、转换节；62、标准节；63、调整节；7、履带吊；71、钢栈桥。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
如图1、图2所示，一种大跨度索承桁架结构建造方法，具体包括如下内容：
步骤1、在钢结构深化阶段，通过BIM技术，同时考虑加工、运输、安装因素的影响，对结构中的钢板剪力墙核心筒1、钢桁架2、钢框架3构件进行合理的划分，
步骤2、索承桁架结构的安装按照由下到上、先主后次的安装工序进行，由汽车吊进行核心筒角柱11、钢板剪力墙12施工，
步骤3、核心筒1与地下室5施工同步进行，当地下室5顶板浇筑完毕后，进行支撑胎架6的搭设，
步骤4、结构出地面后，在主体结构两侧搭设钢栈桥71，
步骤5、钢桁架层2采取地面拼装，整体吊装的安装方法，安装前，桁架构件需在地面拼装并焊接，
步骤6、核心筒1施工至钢桁架层2所在平面上方两层时，履带吊上钢栈桥进行钢桁架的安装，桁架安装按照每个核心筒为起点向四周依次安装的顺序进行，核心筒1安装始终领先地上钢结构2层，
步骤7、钢框架层3位于钢桁架层2上方，钢桁架层2安装完毕后，方可进行的框架层3的安装，
步骤8、钢框架施工至核心筒索耳板13所在层时，进行预应力索4的安装，
步骤9、每层钢结构安装完毕后，在框架梁32上铺设楼承板，
步骤10、主体结构各楼层施工完毕后，进行预应力索4的张拉，
步骤11、支撑胎架6卸载并拆除；
步骤12、浇筑各楼层混凝土楼板，主体施工完成。
进一步，本发明在上述方法中，还具体包括
在步骤1中，大跨度索承桁架结构主要由钢板剪力墙核心筒1、钢桁架层2、钢框架层3和预应力索4，4种结构形式组成。竖直方向上，若干个钢板剪力墙核心筒1垂直于地面与基础相连；水平方向上，钢桁架层2在高空将数个核心筒连接为一个整体，钢框架层3位于钢桁架2层上方，钢桁架下方悬空；预应力索4设置在核心筒的两侧，连接桁架索耳板21和核心筒索耳板13的预应力索4，从钢框架的索穿梁34和索穿柱33内部通过。结构形式复杂，并且包含大量复杂构件，例如索耳板，桁架节点、索穿梁和索穿柱等。因此通过BIM技术对构件进行合理的划分可以减少现场的作业量，降低安装难度，大幅提高施工效率。
在步骤2中，核心筒1施工从地下室5开始。首先根据定位安装核心筒角柱11，角柱就位后，安装并焊接角柱间的钢板剪力墙12，焊接完成后搭设模板，进行核心筒混凝土浇筑。
在步骤3中，钢桁架层2下方悬空，在进行钢桁架安装前需要搭设临时的支撑胎架6。支撑胎架6设置在每榀桁架端部的正下方。支撑胎架6采用格构式胎架，由标准节62，上部调整节63以及下部转接节61组成。上部调整节63支承上部桁架节点22，下部转换节61放置在地下室5顶板上，并与埋件焊接。
在步骤4中，由于地下室顶板有大量开洞，挡墙等结构，无法满足汽车吊的使用条件，后续地上结构的安装须使用履带吊7进行，因此需要在地下室顶板上搭设钢栈桥71，以满足履带吊7的行走和吊装。
在步骤5中，钢桁架层2采取地面拼装，整体吊装的安装方法，可以大幅减少吊装钩数，节约吊装时间，提高施工效率。 桁架构件主要包括桁架索耳板21、桁架节点22、上弦杆23、下弦杆24和腹杆25。
在步骤6中，当核心筒1施工至钢桁架层2所在平面上方两层时，具备桁架层2的安装条件，核心筒领先地上钢结构两层可以保证二者工作面相互独立，施工过程中互不干涉，具有较高的施工效率。
在步骤7中，钢框架层3的安装按照先柱（框架柱31和索穿柱33）后梁（框架梁32和索穿梁34）的顺序安装，结构中间的钢柱先装，边柱后装；与核心筒相连的钢梁先装，其余的后装。
在步骤8中，预应力索4安装时，首先利用履带吊7将索抬升至合适位置，调整索体下端穿过框架中索穿梁和索穿柱上的孔洞；之后将上索头42插入核心筒上索耳板13后将销轴穿入耳板，固定索体；再将下索头41利用手拉葫芦牵引至桁架索耳板21并插入销轴固定，预应力索4安装完成。
在步骤10中，建筑主体包括钢板剪力墙核心筒1、钢桁架层2、钢框架层3、预应力索4和楼承板。所有结构均施工完毕后进行预应力索4的张拉。
在步骤11中，张拉完成后，所有支撑胎架6均自动脱胎，直接拆除即可。
在步骤12中， 混凝土楼板浇筑在预应力索张拉之后进行，可有效降低张拉过程对楼板的影响，防止混凝土楼板张拉时开裂。
本发明与现有技术相比所具有的优点或积极效果：
本发明提出了一种大跨度索承桁架结构建造方法，该方法具有工程质量高、建设工期短等优势。主要通过BIM技术对钢结构主体进行划分，合理设计构件大小和重量，降低了施工的难度，提高了施工效率；施工过程中，通过合理安排核心筒、钢桁架、钢框架和预应力索等结构的安装顺序，保证施工作业的连贯性；通过调整预应力索张拉和混凝土楼板浇筑的先后顺序，有效防止混凝土张拉过程开裂。

Claims (12)

1.一种大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：包括
步骤1、在钢结构深化阶段，通过BIM技术，同时考虑加工、运输、安装因素的影响，对结构中的钢板剪力墙核心筒（1）、钢桁架（2）、钢框架（3）构件进行合理的划分；
步骤2、索承桁架结构的安装按照由下到上、先主后次的安装工序进行，由汽车吊进行核心筒角柱（11）、钢板剪力墙（12）施工；
步骤3、核心筒（1）与地下室（5）施工同步进行，当地下室（5）顶板浇筑完毕后，进行支撑胎架（60的搭设；
步骤4、结构出地面后，在主体结构两侧搭设钢栈桥（71）；
步骤5、钢桁架层（2）采取地面拼装，整体吊装的安装方法，安装前，桁架构件需在地面拼装并焊接；
步骤6、核心筒（1）施工至钢桁架层（2）所在平面上方两层时，履带吊上钢栈桥进行钢桁架的安装，桁架安装按照每个核心筒为起点向四周依次安装的顺序进行，核心筒（1）安装始终领先地上钢结构2层；
步骤7、钢框架层（3）位于钢桁架层（2）上方，钢桁架层（2）安装完毕后，方可进行的框架层（3）的安装；钢框架施工至核心筒索耳板（13）所在层时，进行预应力索（4）的安装；
步骤8、每层钢结构安装完毕后，在框架梁（32）上铺设楼承板；
步骤9、主体结构各楼层施工完毕后，进行预应力索（4）的张拉；
步骤10、支撑胎架（6）卸载并拆除；
步骤11、浇筑各楼层混凝土楼板，主体施工完成。
2.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：
在步骤1中，大跨度索承桁架结构包括钢板剪力墙核心筒（1）、钢桁架层（2）、钢框架层（3）和预应力索（4）；竖直方向上，若干个钢板剪力墙核心筒（1）垂直于地面与基础相连；水平方向上，钢桁架层（2）在高空将数个核心筒连接为一个整体，钢框架层（3）位于钢桁架（2）层上方，钢桁架下方悬空；预应力索（4）设置在核心筒的两侧，连接桁架索耳板（21）和核心筒索耳板（13）的预应力索（4），从钢框架的索穿梁（34）和索穿柱（33）内部通过。
3.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤2中，核心筒（1）施工从地下室（5）开始，首先根据定位安装核心筒角柱（11），角柱就位后，安装并焊接角柱间的钢板剪力墙（12），焊接完成后搭设模板，进行核心筒混凝土浇筑。
4.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤3中，钢桁架层（2）下方悬空，在进行钢桁架安装前需要搭设临时的支撑胎架（6），支撑胎架（6）设置在每榀桁架端部的正下方，支撑胎架（6）采用格构式胎架，由标准节（62），上部调整节（63）以及下部转接节（61）组成，上部调整节（63）支承上部桁架节点（22），下部转换节（61）放置在地下室（5）顶板上，并与埋件焊接。
5.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤4中，由于地下室顶板有大量开洞，挡墙结构，无法满足汽车吊的使用条件，后续地上结构的安装须使用履带吊（7）进行，因此需要在地下室顶板上搭设钢栈桥（71），以满足履带吊（7）的行走和吊装。
6.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤5中，钢桁架层（2）采取地面拼装，整体吊装的安装方法，可以大幅减少吊装钩数，节约吊装时间，提高施工效率， 桁架构件主要包括桁架索耳板（21）、桁架节点（22）、上弦杆（23）、下弦杆（24）和腹杆（25）。
7.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤6中，当核心筒（1）施工至钢桁架层（2）所在平面上方两层时，具备桁架层（2）的安装条件，核心筒领先地上钢结构两层可以保证二者工作面相互独立，施工过程中互不干涉，具有较高的施工效率。
8.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤7中，钢框架层（3）的安装按照先框架柱（31）和索穿柱（33）后框架梁（32）和索穿梁（34）的顺序安装，结构中间的钢柱先装，边柱后装；与核心筒相连的钢梁先装，其余的后装。
9.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤8中，预应力索（4）安装时，首先利用履带吊（7）将索抬升至合适位置，调整索体下端穿过框架中索穿梁和索穿柱上的孔洞；之后将上索头（42）插入核心筒上索耳板（13）后将销轴穿入耳板，固定索体；再将下索头（41）利用手拉葫芦牵引至桁架索耳板（21）并插入销轴固定，预应力索（4）安装完成。
10.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤10中，建筑主体包括钢板剪力墙核心筒（10、钢桁架层（2）、钢框架层（3）、预应力索（4）和楼承板，所有结构均施工完毕后进行预应力索（4）的张拉。
11.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤11中，张拉完成后，所有支撑胎架（6）均自动脱胎，直接拆除即可。
12.根据权利要求1所述的大跨度索承桁架结构建造方法，其特征是：在步骤12中， 混凝土楼板浇筑在预应力索张拉之后进行，可有效降低张拉过程对楼板的影响，防止混凝土楼板张拉时开裂。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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