大跨度空间结构建筑施工的卸载方法

摘要

本发明公开了一种大跨度空间结构建筑施工的卸载方法，属建筑施工领域。包括：划分区域：将卸载的大跨度空间结构建筑中满足条件的区域按卸载顺序划分为多个卸载区；过渡区设置：将划分区域步骤划分的各卸载区的交界处设置为卸载过渡区段；模型分析：根据准备卸载的大跨度空间结构建筑建立该建筑结构的整体分析模型，将划分卸载区域步骤和过渡区设置步骤划分的卸载区和设置的过渡区以施工阶段形式加入整体分析模型，以整体卸载顺序进行模拟卸载，验证卸载过程；卸载：在模型分析步骤验证通过后，以千斤顶配合卸载垫块的方式对划分卸载区域步骤划分的多个卸载区和过渡区设置步骤设置的卸载过渡区段进行卸载。该方法可以低成本提高卸载施工效率。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种针对大跨度空间结构建筑施工的卸载方法。

背景技术

大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。近年来我国大跨度空间结构发展迅速，特别是北京奥运会的大型体育场馆的建设规模和技术水平在世界上都是领先的，将成为我国空间结构发展的里程碑。空间结构以其优美的建筑造型和良好的力学性能而广泛应用于大跨度结构中。

针对大跨度空间结构，由于施工工艺及现有施工机械设备的限制，基本是采取施工胎架支撑、高空原位拼装的方法进行施工，安装完毕要对支撑胎架进行结构卸载，卸载时均采用的是整体同步卸载方法。整体同步卸载需要将整个结构安装完毕后再进行卸载，通常存在卸载点位多、卸载同步控制难等不利因素，同时由于形成不了施工流水段，不利于施工工期优化、施工成本控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大跨度空间结构建筑施工的卸载方法，能将结构安装及卸载有机结合起来，从而解决目前的整体卸载方法存在的卸载点位多、卸载同步控制难等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大跨度空间结构建筑施工的卸载方法，包括：

划分区域步骤：将准备卸载的大跨度空间结构建筑中满足条件的区域按卸载顺序划分为多个卸载区；

过渡区设置步骤：将所述划分区域步骤划分的各卸载区的交界处设置为卸载过渡区段；

模型分析步骤：根据准备卸载的大跨度空间结构建筑建立该建筑结构的整体分析模型，将所述划分卸载区域步骤和过渡区设置步骤划分的卸载区和设置的过渡区以施工阶段形式加入所述整体分析模型，以整体卸载顺序进行模拟卸载，验证卸载过程；

卸载步骤：在所述模型分析步骤验证通过后，以千斤顶配合卸载垫块的方式对所述划分卸载区域步骤划分的多个卸载区和所述过渡区设置步骤设置的卸载过渡区段进行卸载。

本发明的有益效果为：通过分成多个卸载区和设置卸载过渡带的方式，减少了卸载机具及人员的投入；并且由于卸载点数的减少，卸载过程控制更加便利；合理设置的卸载过渡带，有效控制了卸载过程结构应力应变；通过安装与卸载形成流水作业，最大限度减少了施工工期及施工成本，提升了设备的重复利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的卸载方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的卸载方法实施应用的流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种大跨度空间结构建筑施工的卸载方法，用于对大跨度空间的钢结构建筑的施工卸载，是一种带有过渡带的分区分级卸载方法，将结构安装及卸载有机结合起来，形成流水作业区段，最大限度提高卸载施工过程便利性，减少施工工期，节约施工成本的方法，该方法包括以下步骤：

划分区域步骤：将施工中待卸载的大跨度空间结构建筑中满足条件的区域按卸载顺序划分为多个卸载区；

过渡区设置步骤：将所述划分区域步骤划分的各卸载区的交界处设置为卸载过渡区段；

模型分析步骤：根据准备卸载的大跨度空间结构建筑建立该建筑结构的整体分析模型，将所述划分卸载区域步骤和过渡区设置步骤划分的卸载区和设置的过渡区以施工阶段形式加入所述整体分析模型，以整体卸载顺序进行模拟卸载，验证卸载过程；

卸载步骤：在所述模型分析步骤验证通过后，以千斤顶配合卸载垫块的方式对所述划分卸载区域步骤划分的多个卸载区和所述过渡区设置步骤设置的卸载过渡区段进行卸载。

进一步的，上述方法中，若所述模型分析步骤若验证未通过，则通过所述划分区域步骤和过渡区设置步骤重新划分卸载区和对应设置卸载过渡区段，直至重新划分卸载区和对应设置卸载过渡区段在所述模型分析步骤中验证通过。达到完善区域划分及整体、区域内卸载顺序的目的。

上述卸载方法中，划分区域步骤中，施工建筑中满足条件的区域为：

若干连续结构单元完成所有钢结构安装、焊接，并验收完毕；

以及若干连续结构单元完成内部所有既定预应力张拉级次施工。

上述卸载方法中，划分区域步骤中的卸载顺序为：直线式卸载顺序和/或扩散式卸载顺序。

上述卸载方法中，有模型分析步骤具体为：

在计算机中利用现有的有限元法分析软件（可采用MidasGEN、ANSYS、Sap2000中的任一种），建立所述准备卸载的大跨度空间结构建筑的整体分析模型，在整体分析模型中根据所述大跨度空间结构建筑具体形式设置各节点边界条件，建立所述大跨度空间结构建筑的支承体系，加入施工过程中各形式荷载；将所述划分卸载区域步骤和过渡区设置步骤划分的卸载区和设置的过渡区以施工阶段形式加入所述整体分析模型，以整体卸载顺序进行模拟卸载，计算各级卸载后的各力学参数和变形参数是否符合设计标准，若全部符合则验证卸载过程通过。

模型分析步骤具体是：利用现行有限元法分析软件（如MidasGEN、ANSYS、Sap2000等），建立整个结构的分析模型，根据结构具体形式设置各节点边界条件，同时建立结构的支承体系，加入施工过程中各形式荷载（如有预应力体系则加入初始张拉力）。将拟定的卸载方案（或有多套）以施工阶段形式加入模型，施工阶段精确到每个卸载点的每一级次卸载，运行分析，通过过程中的应力及形变验证卸载过程结构安全情况，以确定最终卸载方案部署。支承体系卸载的模拟是利用对支承体系施加降温荷载而实现的。

上述卸载方法中，卸载步骤中，对多个卸载区中的每个卸载区内采用分级卸载的方式进行卸载，每级卸载1cm。

上述卸载方法中，卸载步骤中，两个相邻的卸载区和两者之间的卸载过渡区段通过以下方式卸载：

第一卸载区卸载时区域内胎架每卸载2cm，对过渡区段卸载1cm，按此卸载方式过渡区段卸载至理论计算卸载量的1/2后停止卸载，过渡区段的剩余卸载量跟随第二卸载区以与第一卸载区相同的卸载方式卸载至完全脱离。

下面结合具体实施例对本发明的卸载方法作进一步说明。

本发明的卸载方法，具体包括以下步骤：

步骤1、对于有明显结构单元组成的结构，确定当前的整体施工进度，各工序剩余工程量，是否满足分区卸载条件。对于组成单元不明显或单元间关联性较强的结构，不适合进行分区模式卸载；

分区卸载前满足条件界定为：

①、若干连续结构单元完成所有钢结构安装、焊接，并验收完毕。

②、若干连续结构单元完成内部所有既定预应力（如有）张拉级次施工。

步骤2、根据结构整体进度，对卸载区域、顺序进行划分。区域划分以每一区域卸载其相邻结构单元须具同样备卸载条件（见上分区卸载前满足条件）为原则进行，推荐选择直线式卸载顺序及扩散式卸载顺序，不宜采用其他顺序，如间断卸载。区域内部采取分级卸载的方式进行，每级卸载1cm；

步骤3、为防止区域交界处由于位移差异较大产生应力集中，与区域交界位置设置卸载过渡区段。过渡区段跟随2个卸载区域进行卸载，第一区域卸载时区域内胎架每卸载2cm，对过渡区段进行1cm卸载，过渡区段卸载至理论计算卸载量的1/2后停止卸载，剩余卸载量跟随下一区域同样以第一区域同样的模式卸载至完全脱离；

步骤4、根据结构卸载前状态，建立有限元分析模型，将卸载整体顺序、各工序安装次序以施工阶段的形式加入到有限元模型运行计算，分区内卸载流程及整体流程结构的内力及位移情况，重点查看各分区边界处及结构关键位置的内力分布情况，验证卸载过程的安全、可靠性，同时得出理论位移、应力情况作为卸载监测对比数据，并提取过程中卸载点（支承胎架）反力数值作为千斤顶选择及油压力供给的依据；

步骤5、按照既定的卸载工序流程，以千斤顶配合卸载垫块的工艺进行卸载。针对异型结构设计专用的卸载仿形工装；过程中对结构关键位置进行位移及应力应变监测，并与理论计算数据进行对比分析，反馈卸载过程中结构的健康程度。

如图2所示，下面以青岛北客站站房钢结构工程卸载为例本发明的卸载方法进行说明：青岛北客站为山东省最大铁路枢纽工程，结构形式为大跨度空间拱形预应力结构体系，屋盖结构由10榀渐变空间预应力拱架结构组成，以模拟海鸥飞翔的形态。结构体系新颖，预应力体系复杂。考虑施工工期及现场钢结构安装、预应力张拉施工进度，卸载思路为分五区分批等值卸载，每一级的卸载量为10mm。根据预应力张拉的情况，将K、J、H轴分为第一区，H、G、F分为第二区，F、E、D分为第三区，D、C、B分为第四区，B、A轴分为第五区。其中H'轴胎架在第一区卸载时卸载一半，在卸载第二区时卸载一半；F'轴胎架在第二区卸载时卸载一半，在卸载第三区时卸载一半；D"轴胎架在第三区卸载时卸载一半，在卸载第四区时卸载一半；B'轴胎架在第五四卸载时卸载一半，在卸载第五区时卸载一半。即，H'、F'、D"、B'轴每一次的卸载量均为相邻轴线同时卸载时卸载量的一半，相邻轴线卸载量为20mm时，H'、F'、D"、B'轴的卸载量为10mm，以此类推，直至卸载完成。

本发明提出了一种大跨度空间结构建筑施工的卸载方法，是一种设置过渡带的分区分级卸载方法，即通过计算机进行施工模拟，验证并确定卸载过程中区域划分以及过渡带设置，有机结合结构安装及卸载施工顺序，最大限度提高卸载施工过程便利性，减少施工工期，节约施工成本。

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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。