CN118704624B - 一种大斜面大跨度屋面网架施工方法及屋面网架 - Google Patents

Abstract

本申请涉及屋面网架技术领域，提供了一种大斜面大跨度屋面网架施工方法及屋面网架，包括以下步骤：将大斜面大跨度屋面网架划分为第一网架区和第二网架区；以中心为起点向外扩展拼装第一网架区的网架拼装单元；在地面均匀对称安装四套第一顶升架；顶升第一网架区升高至第一目标高度；拼装第二网架区；安装第二顶升架；同步顶升所述第一网架区、第二网架区升高至第二目标高度；下落第一网架区和所述第二网架区，使其与支座连接。通过外扩拼装、分层整体顶升的方式施工大斜面大跨度屋面网架，克服现有传统网架施工方式存在的问题。

Description

一种大斜面大跨度屋面网架施工方法及屋面网架

技术领域

本发明属于屋面网架技术领域，具体涉及一种大斜面大跨度屋面网架施工方法及屋面网架。

背景技术

随着各地大型体育场馆、剧院、文体中心的兴建，各类大跨度钢结构网架越来越多的应用到建筑屋盖中。此类工程的施工方法有整体提升、整体顶升、空中滑移、高空散装等。但对于学校内的体育场馆的大斜面大跨度屋面网架工程而言，场地限制较多，上述施工方法并不适用。其中，大斜面网架指的是网架存在大斜面或大斜坡区域，部分网架位于屋面上方。施工大斜面大跨度屋面网架时，若采用整体吊装法，需要租赁大量大型机械，受场地限制大，施工难度较大，整体吊装法一般适用于跨度不大、整体重量较小的网架施工。而高空散装法，一般适用于层高较低的网架，租赁大量脚手架、拆除和搭设费用成本较高，施工人员全部高空作业，受天气影响极大，施工时间长，操作安全系数较低。整体提升法适用于场地开阔、平整的建筑。整体顶升法适用于体育馆类有层高落差的建筑。但由于大斜面大跨度屋面网架整体为大斜面，因此无法在场地平面内进行网架整体拼装。

因此，如何施工校内体育场馆的大斜面大跨度屋面网架是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种大斜面大跨度屋面网架施工方法及屋面网架，通过外扩拼装、分层整体顶升的方式施工大斜面大跨度屋面网架，克服现有传统网架施工方式存在的问题。

第一方面，本发明提出一种大斜面大跨度屋面网架施工方法，包括以下步骤：

将拟施工的大斜面大跨度屋面网架根据设计标高的不同划分为第一网架区和第二网架区，并形成施工图纸；

根据施工图纸中第一网架区的球节点的坐标，确定第一网架区各个下弦球的Z坐标和高差；在地面施工砖墩阵列；在砖墩上测定中心十字线，安装下弦球；在下弦球上连接拼装节间杆件，形成下弦四边形单元网格，在所述下弦四边形单元网格的四角分别引出一根腹杆，在所述腹杆的上端安装上弦球，形成一个网架拼装单元；以该网架拼装单元为中心，向外扩展拼装所述第一网架区的剩余的网架拼装单元；

以所述第一网架区在地面的投影中心为中点，在地面均匀对称安装第一顶升架；四套所述第一顶升架同步顶升所述第一网架区升高至第一目标高度；在地面的位于所述第一网架区的一侧拼装第二网架区，将第二网架区与第一网架区连接；安装第二顶升架在所述第二网架区的下方；

所述第一顶升架和所述第二顶升架同步顶升所述第一网架区、第二网架区升高至第二目标高度；将多个支座安装于屋面外围，且所述支座的安装高度低于所述第二目标高度；下落所述第一网架区和所述第二网架区，使其与所述支座连接。

进一步地，所述第一顶升架有四套；四套所述第一顶升架一一对应的与其上端的所述第一网架区的四个顶升点连接；所述第二顶升架有两套，两套所述第二顶升架一一对应的与其上端的所述第二网架区的两个顶升点连接；四套所述第一顶升架和两套所述第二顶升架在地面以2X3的阵列形式布置；其中，沿所述第一网架区和所述第二网架区的长度方向间隔设置有3列顶升组；每列所述顶升组包括沿第一网架区或第二网架区的宽度方向间隔设置的一套所述第一顶升架和一套所述第二顶升架。

进一步地，在所述第一网架区的下方的地面安装有多个同心不同径的环形轨道；环形轨道的中心与所述第一网架区在地面的投影中心吻合；

以所述环形轨道的中心为起点，沿所述环形轨道的径向安装有多个条形轨道；每个条形轨道连通至少两个环形轨道；

在每套所述第一顶升架的底部安装有轨道车；所述轨道车与所述环形轨道和所述条形轨道配合，以调整所述第一顶升架的位置。

通过在地面设置环形轨道和条形轨道，便于第一顶升架灵活的调整位置，尤其是在第一网架区处于第一目标高度时，由于第二网架区与第一网架区的连接，会影响第一网架区的受力平衡，导致第一顶升架需要调整位置，而环形轨道、条形轨道以及轨道车的配合，使第一顶升架位置调整灵活、方便、省力、高效。

进一步地，所述环形轨道上配置有至少四套所述第三顶升架；四套所述第三顶升架与四套所述第一顶升架交替顶升所述第一网架区。

通过第三顶升架和第一顶升架交替使用，大大提高了第一网架区的顶升点的切换效率，且切换过程中，第一网架区始终处于被顶升状态，不会出现倾斜或晃动，稳定性和安全性高，不会影响第二网架区的拼装质量。

进一步地，在所述第一顶升架顶升所述第一网架区之前，以及在所述第二顶升架顶升所述第二网架区之前，在所述第一顶升架和所述第二顶升架周围安装缆风绳以增强顶升稳定性。

进一步地，所述安装缆风绳的步骤包括：在所述第一顶升架的下端沿其周向均匀安装四个手拉葫芦；在所述第一顶升架的周围均匀布置四个钢丝绳；所述钢丝绳的上端与所述第一网架区连接，四个所述钢丝绳的下端一一对应的与四个所述手拉葫芦连接，利用所述手拉葫芦调节所述钢丝绳处于绷紧状态，使所述第一顶升架、钢丝绳、手拉葫芦以及所述第一网架区构成刚性倒锥结构。

进一步地，所述钢丝绳的上端设置有抱箍夹持件，用于与所述上弦球或下弦球锁紧连接，或解除锁定。

进一步地，所述抱箍夹持件包括环形金属圈以及金属链条；所述环形金属圈箍设于所述上弦球或所述下弦球的顶部；所述金属链条的一端与所述环形金属圈的一端连接，另一端依次缠绕与所述上弦球或所述下弦球连接的腹杆后，与所述环形金属圈的另一端连接。

通过环形金属圈以及金属链条构成的抱箍夹紧件，可快速的抱箍夹紧在上弦球或下弦球上，拆装方便，提高施工效率。

第二方面，本发明还提出一种上述施工方法施工的屋面网架，包括：第一网架区、第二网架区以及支座；所述第一网架区包括第一平面网架以及斜面网架；所述第二网架区包括第二平面网架；所述斜面网架连接于所述第一平面网架和所述第二平面网架之间，所述第一平面网架的设计标高高于所述第二平面网架的设计标高；所述支座分布于屋面外围，与所述第一网架区和所述第二网架区的外围连接。

进一步地，所述屋面网架还包括悬挑网架；所述悬挑网架连接于所述第二网架区远离所述第一网架区的一端。

本发明的有益效果包括：通过将大斜面大跨度屋面网架根据设计标高划分为第一网架区和第二网架区，以第一网架区的中心为阵列中心施工砖墩阵列并向外扩展拼装网架拼装单元，保证第一网架区的拼装质量。将完成拼装的第一网架区顶升至第一目标高度，便于在地面进行第二网架区的拼装，提高施工效率。再将完成连接的第一网架区和第二网架区同步整体顶升至第二目标高度，最终将其坐落于支座上。整个施工过程中，不受场地限制，无需使用大型设备，无需进行高空作业，施工成本低、施工效率高、安全性高。

附图说明

图1为本发明的屋面网架的结构示意图。

图2为本发明施工方法中第一网架区的砖墩阵列以及第一个网架拼装单元的示意图。

图3为本发明施工方法中第一网架区的多个网架拼装单元完成拼装后的示意图。

图4为图3的第一网架区的下方安装有四套第一顶升架以及第一网架区的上端安装有第一檩条和第一屋架的结构示意图。

图5为图4的第一网架区被顶升至第一目标高度以及其一端第二网架区完成拼装的示意图。

图6为图5的第一网架区和第二网架区被同步顶升至第二目标高度的示意图。

图7为图6的第一网架区和第二网架区与支座连接后的示意图。

图8为图7的第二网架区的一端安装有悬挑网架的示意图。

图9为本发明施工方法中第一顶升架和第二顶升架的平面布置示意图。

图10为本发明施工方法中环形轨道和条形轨道的平面示意图。

图11为本发明方法中缆风绳安装后的结构示意图。

图12为本发明方法中抱箍夹持件的结构示意图。

图中：1-第一网架区；2-第二网架区；3-悬挑网架；4-支座；5-下弦四边形单元网格；6-下弦球；7-上弦球；8-第一顶升架；9-第二顶升架；10-环形轨道；11-条形轨道；12-轨道车；13-手拉葫芦；14-钢丝绳；15-环形金属圈；16-金属链条；17-腹杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示的屋面网架，具体为一种大斜面大跨度屋面网架。包括：第一网架区1、第二网架区2、悬挑网架3以及支座4；第一网架区1包括第一平面网架以及斜面网架；第二网架区2包括第二平面网架；斜面网架连接于第一平面网架和第二平面网架之间，第一平面网架的设计标高高于第二平面网架的设计标高；支座4分布于屋面外围，与第一网架区1和第二网架区2的外围连接。悬挑网架3连接于第二网架区2远离第一网架区1的一端。

本发明中，整个屋面网架重量约118t。最高处为21.799m，最低处18.509m。南北向跨度71.05m，东西向跨度43m。

本发明大斜面大跨度屋面网架施工方法，包括以下步骤：

将拟施工的大斜面大跨度屋面网架根据设计标高的不同划分为第一网架区1和第二网架区2，并形成施工图纸。

根据施工图纸中第一网架区1的球节点的坐标，确定第一网架区1各个下弦球6的位置信息；位置信息包括下弦球6的Z坐标和高差；基于下弦球6的位置信息，在地面施工砖墩阵列，如图2所示，砖墩阵列的中心与第一网架区1在地面的投影中心吻合，每个砖墩的中心位置与第一网架区1的对应下弦球6在地面的投影中心吻合；在砖墩上测定中心十字线，安装下弦球6；确定砖墩阵列的中心周围的四个砖墩，在该四个砖墩上的下弦球6上连接拼装节间杆件，形成下弦四边形单元网格5，在下弦四边形单元网格5的四角分别引出一根向上倾斜汇聚的腹杆17，在四根腹杆17的上端相交点安装上弦球7，形成一个网架拼装单元；以该拼装单元为中心，向外扩展拼装第一网架区1的剩余的网架拼装单元，如图3所示。其中，每个网架拼装单元的上弦球7的位置基于施工图纸提前确定，而腹杆17的长度也是已知，因此，只需将四个腹杆17的下端分别与四个下弦球6连接，上端靠中心聚拢，上端相交的位置即上弦球7所在位置。在一些施工方法中，对每个网架拼装单元的上弦球7、下弦球6和腹杆17进行标记区分，以便于快速拼装。其中，由于第一网架区1包括第一平面网架以及斜面网架，而第一平面网架的标高高于斜面网架的标高，因此，在拼装斜面网架时，第一平面网架下方的砖墩要高于斜面网架下方的砖墩。

如图4所示，以第一网架区1在地面的投影中心为中点，在地面均匀对称安装四套第一顶升架8；四套第一顶升架8一一对应的与其上端的第一网架区1的四个顶升点连接；第一网架区1的四个顶升点通过受力分析提前确定。该四个顶升点在地面的投影位置为四套第一顶升架8的安装位置。

如图5所示，四套第一顶升架8同步顶升第一网架区1升高至第一目标高度，该第一目标高度为3.6m，该高度为第二网架区2的上端所在高度，即第一网架区1被顶升至3.6m高度后，第二网架区2可在地面直接拼装。在第一网架区1上安装第一檩条及第一屋架；在地面的位于第一网架区1的一侧拼装第二网架区2，将第二网架区2与第一网架区1连接；在第二网架区2上安装第二檩条和第二屋架，连接第一檩条和第二檩条，连接第一屋架和第二屋架。

如图6所示，安装两套第二顶升架9在第二网架区2的下方，两套第二顶升架9一一对应的与其上端的第二网架区2的两个顶升点连接。

四套第一顶升架8和两套第二顶升架9同步顶升第一网架区1、第二网架区2升高至第二目标高度，第二目标高度为21m。

如图7所示，将多个支座4安装于屋面外围的结构柱上，且支座4的安装高度低于第二目标高度；待支座4完成安装后，下降第一网架区1和第二网架区2，使其坐落在支座4上。

如图8所示，在第二网架区2远离第一网架区1的一端利用吊车安装悬挑网架3，并在悬挑网架3上安装第三檩条和第三屋架，将第三檩条与第二檩条连接，将第三屋架与第二屋架连接，完成大斜面大跨度屋面网架的施工。

如图9所示，四套第一顶升架8和两套第二顶升架9在地面以2X3的阵列形式布置；其中，沿第一网架区1和第二网架区2的长度方向间隔设置有3列顶升组；每列顶升组包括沿第一网架区1或第二网架区2的宽度方向间隔设置的一套第一顶升架8和一套第二顶升架9。

如图10所示，在第一网架区1的下方的地面安装有多个同心不同径的环形轨道10；环形轨道10的中心与第一网架区1在地面的投影中心吻合；

以环形轨道10的中心为起点，沿环形轨道10的径向安装有多个条形轨道11；每个条形轨道11连通至少两个环形轨道10；

在每套第一顶升架8的底部安装有轨道车12；轨道车12与环形轨道10和条形轨道11配合，以调整第一顶升架8的位置。

环形轨道10上配置有至少四套第三顶升架；四套第三顶升架与四套第一顶升架8交替顶升第一网架区1。

如图11所示，在第一顶升架8顶升第一网架区1之前，以及在第二顶升架9顶升第二网架区2之前，在第一顶升架8和第二顶升架9周围安装缆风绳以增强顶升稳定性。安装缆风绳的步骤包括：在第一顶升架8的下端沿其周向均匀安装四个手拉葫芦13；在第一顶升架8的周围均匀布置四个钢丝绳14；钢丝绳14的上端与第一网架区1连接，四个钢丝绳14的下端一一对应的与四个手拉葫芦13连接，利用手拉葫芦13调节钢丝绳14处于绷紧状态，使第一顶升架8、钢丝绳14、手拉葫芦13以及第一网架区1构成刚性倒锥结构。

如图12所示，钢丝绳14的上端设置有抱箍夹持件，用于与上弦球7或下弦球6锁紧连接，或解除锁定。抱箍夹持件包括环形金属圈15以及金属链条16；环形金属圈15箍设于上弦球7或下弦球6的顶部；金属链条16的一端与环形金属圈15的一端连接，另一端依次缠绕与上弦球7或下弦球6连接的腹杆17后，与环形金属圈15的另一端连接。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，同样也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大斜面大跨度屋面网架施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

将拟施工的大斜面大跨度屋面网架根据设计标高的不同划分为第一网架区和第二网架区，并形成施工图纸；

根据施工图纸中第一网架区的球节点的坐标，确定第一网架区各个下弦球的Z坐标和高差；在地面施工砖墩阵列；在砖墩上测定中心十字线，安装下弦球；在下弦球上连接拼装节间杆件，形成下弦四边形单元网格，在所述下弦四边形单元网格的四角分别引出一根腹杆，在所述腹杆的上端安装上弦球，形成一个网架拼装单元；以该网架拼装单元为中心，向外扩展拼装所述第一网架区的剩余的网架拼装单元；

以所述第一网架区在地面的投影中心为中点，在地面均匀对称安装第一顶升架；四套所述第一顶升架同步顶升所述第一网架区升高至第一目标高度；在地面的位于所述第一网架区的一侧拼装第二网架区，将第二网架区与第一网架区连接；安装第二顶升架在所述第二网架区的下方；

所述第一顶升架和所述第二顶升架同步顶升所述第一网架区、第二网架区升高至第二目标高度；将多个支座安装于屋面外围，且所述支座的安装高度低于所述第二目标高度；下落所述第一网架区和所述第二网架区，使其与所述支座连接；

在所述第一网架区的下方的地面安装有多个同心不同径的环形轨道；环形轨道的中心与所述第一网架区在地面的投影中心吻合；

以所述环形轨道的中心为起点，沿所述环形轨道的径向安装有多个条形轨道；每个条形轨道连通至少两个环形轨道；

在每套所述第一顶升架的底部安装有轨道车；所述轨道车与所述环形轨道和所述条形轨道配合，以调整所述第一顶升架的位置；

所述环形轨道上配置有至少四套第三顶升架；四套所述第三顶升架与四套所述第一顶升架交替顶升所述第一网架区。

2.根据权利要求1所述的一种大斜面大跨度屋面网架施工方法，其特征在于，所述第一顶升架有四套；四套所述第一顶升架一一对应的与其上端的所述第一网架区的四个顶升点连接；所述第二顶升架有两套，两套所述第二顶升架一一对应的与其上端的所述第二网架区的两个顶升点连接；四套所述第一顶升架和两套所述第二顶升架在地面以2X3的阵列形式布置；其中，沿所述第一网架区和所述第二网架区的长度方向间隔设置有3列顶升组；每列所述顶升组包括沿第一网架区或第二网架区的宽度方向间隔设置的一套所述第一顶升架和一套所述第二顶升架。

3.根据权利要求1所述的一种大斜面大跨度屋面网架施工方法，其特征在于，在所述第一顶升架顶升所述第一网架区之前，以及在所述第二顶升架顶升所述第二网架区之前，在所述第一顶升架和所述第二顶升架周围安装缆风绳以增强顶升稳定性。

4.根据权利要求3所述的一种大斜面大跨度屋面网架施工方法，其特征在于，所述安装缆风绳的步骤包括：在所述第一顶升架的下端沿其周向均匀安装四个手拉葫芦；在所述第一顶升架的周围均匀布置四个钢丝绳；所述钢丝绳的上端与所述第一网架区连接，四个所述钢丝绳的下端一一对应的与四个所述手拉葫芦连接，利用所述手拉葫芦调节所述钢丝绳处于绷紧状态，使所述第一顶升架、钢丝绳、手拉葫芦以及所述第一网架区构成刚性倒锥结构。

5.根据权利要求4所述的一种大斜面大跨度屋面网架施工方法，其特征在于，所述钢丝绳的上端设置有抱箍夹持件，用于与所述上弦球或下弦球锁紧连接，或解除锁定。

6.根据权利要求5所述的一种大斜面大跨度屋面网架施工方法，其特征在于，所述抱箍夹持件包括环形金属圈以及金属链条；所述环形金属圈箍设于所述上弦球或所述下弦球的顶部；所述金属链条的一端与所述环形金属圈的一端连接，另一端依次缠绕与所述上弦球或所述下弦球连接的腹杆后，与所述环形金属圈的另一端连接。