超高度拱形网架结构计算机控制外扩累积提升的安装方法

摘要

本发明涉及一种安装方法，尤其涉及一种超高度拱形网架结构计算机控制外扩累积提升的安装方法，属于钢结构领域。按以下步骤进行：旋工前计算分析→施工中计算控制→单元网架提升前的准备→吊装方式→吊装现场条件→单元网架临时杆件支撑→阶段吊装→配件安装。一种超高度拱形网架结构计算机控制外扩累积提升的安装方法结构紧凑，工业化装配模式，安装周期短，操作灵活度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装方法，尤其涉及一种超高度拱形网架结构计算机控制 外扩累积提升的安装方法，属于钢结构领域。

背景技术

随着大跨度、大面积网架结构的不断涌现，大面积网架的施工高度及跨度 不断的增加，传统的施工方法不仅使施工成本增加、施工周期加长，且施工安 全性降低。因此，寻求安全快捷、成本低廉的施工方法为当前大面积大跨度网 架施工研究的重点之一。

超高度拱形网架结构是一种以焊接球节点为主的网架结构形式，其适合于 空间结构跨度大、轻型、受力合理的柱状或拱形结构形式。此类结构在飞艇库、 干煤棚、建筑水泥材料反应堆等建筑物中应用较多。

国内某飞艇库项目结构形式为曲面网架，跨度140米，长266米，最高点 标高116米。结构64.237米标高以上为拱形网壳，以下为平板网架(平板网 架倾斜8°)，均采用正方四角锥结构形式。结构24米标高以上为焊接空心球 节点，以下为相贯节点。整体结构支撑在下部混凝土独立基础上，支撑柱脚为 插入式。

目前大跨度大面积网架结构施工常用方法有：(1)滑架法，(2)结构累积 滑移法，(3)折叠展开提升法，(4)悬挑法。而针对屋面为弧形网壳、立面为 倾斜平板网架的大跨度、超高度网架结构，以上几种施工方案不管从施工成本、 施工质量以及施工安全各方面均有所欠缺，不尽完美。

目前,超高度拱形网架结构设计与施工在我国乃至世界上都还处于探索 研究阶段,目前竣工验收的案例还没有。基于这种状况，国内外许多科研单位、 高校及施工单位均在积极地进行模型试验研究，理论计算。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种安装快速、施工成本 低、施工质量高、减低施工安全隐患的超高度拱形网架结构计算机控制外扩累 积提升的安装方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种超高度拱形网架结构计算机控制外扩累积提升的安装方法，按以下步 骤进行：

(1)、旋工前计算分析：

利用计算软件对施工全过程进行计算分析，确保施工过程中结构本身及提 升系统能满足相关力学及构造要求，确保施工过程安全可控；

(2)、施工中计算控制：

液压提升施工同步控制性要求高，施工过程中采用计算机同步控制系 统，并加强提升过程中的监测；

(3)、单元网架提升前的准备：

1、项目采用提升架和提升系统完成提升工作，设单元网架的数量为n， 提升架和提升系统的提升次数为：n-1；

提升架设计成可抵抗水平推力的格构柱，其底端与混凝土基础通过锚 栓连接，顶端采用钢绞线连成整体；

2、结构屋顶为拱形，立面网架呈8°倾斜状态，单元网架提升前，需 设置拉索控制结构水平推力；

为此在第1单元提升前，在网架底层对应内弦球节点间设置水平预应力拉 索；第2单元提升前，亦设置水平拉索，之后拆除第1单元的拉索；第3单元 提升前，亦设置水平拉索，之后拆除第2单元的拉索；第4单元、第5单元提 升前不设置水平拉索；第6单元提升前设置水平拉索，之后拆除第3单元的拉 索；

最终形成二处两层共46根水平拉索来控制结构水平推力；

3、利用单元网架结构自身焊接空心球节点设置提升吊点，使提升过程 单元网架结构的受力状态尽可能与结构设计受力状态相近；

(4)、吊装方式：

n单元网架阶段性提升到位后，采用分块吊装方法，组装n+1单元网架；

n+1单元网架最下层每个焊接球用临时支座进行支撑，提升架卸载后，拧 出柱脚螺母，采用大型履带吊整体吊装至下一单元提升点出；

(5)、吊装现场条件：

选择现场风速小于等于3级的时段进行单元网架结构的提升；

(6)、单元网架临时杆件支撑：

每阶段提升到位后，单元网架结构与提升架通过临时杆件焊接连接，风荷 载产生的水平力由提升架和基础承担，并在结构每侧设置6-8道拉索形成二道 安全防线；

拉索与地面的倾角控制在45°-60°间，地面以下浇筑1m×1m×1m的混 凝土块，混凝土中预埋工装，形成地锚；根据拉力大小，计算地锚抗拔和抗水 平力是否满足要求，否则在混凝土块顶面放置可移动配重；

(7)、阶段吊装：

1、结构在立面上分为七个单元网架，每个单元网架单元通过多组提升系 统与前单元网架累积提升就位；

2、1单元网架在脚手架平台上拼装成整体，在网壳单元两侧设置多组提 升系统，将1单元网壳同步提升一定高度；

3、采用大型履带吊吊装分块单元网架，完成2单元网架组装；

4、1、2单元网架卸载，并在临时支座上落位；

5、拆除1单元网架的提升系统，并转移至2单元网架处；

6、将1、2单元网架一起同步提升至一定高度；

7、依此类推，完成后续单元网架的安装；

(8)配件安装：

将檩条、天窗龙骨、大门配件、70.29m以上拱形屋顶彩钢板在低空与单 元网架结构同步安装，一起提升。

效果和优点

1、施工安全性高

网架结构最大安装高度从116m(跨中顶部)降至20.5m(单元划分最大高 度)，基本上将高空作业降至低空完成，大大提高施工安全性；

拱形屋面板在低空安装，大大减少了屋面施工的安装隐患。

外扩提升施工过程采用通用的结构分析与优化设计软件“MIDAS/GEN”(版 本号为2014版)对于结构阶段性提升、结构阶段性稳固(抗风)、提升支架可 靠性等各个重要施工环节进行施工模拟验算，能保证施工过程的安全、可靠。

2、施工质量有保证

焊接球网架结构在地面或者脚手架操作平台进行定位、拼装、焊接，网架 拼装质量能最大限度满足施工要求；

外扩累积提升施工过程中各单元网架分块吊装、对接，对已安装网架结构 精度的阶段性复核能消除连续拼装造成的施工误差累积。

3、施工成本低

网架结构地面或脚手架平台拼装，所用上料机械采用20t小型汽车吊，网 架分块单元采用200t履带吊进行吊装，相对于其他施工方法在施工机械方面 对施工成本控制较为有利；

将高空作业转化为低空施工，在人员、机械辅材(如焊机电缆)、安装过 程临时支撑等方面均有不同程度的节约。

4、施工工期可控性强

本施工发明专利作业过程除拱形结构顶部采用搭设脚手架原位拼装外，其 余部分结构均采用分块地面拼装，针对施工场地较为富足的区域，可对网架分 块进行多工作面、连续拼装，与结构提升、分块吊装等主要环节形成流水施工。 可根据实际施工进度情况从分块拼装这一主要环节通过人员、机械的投入进行 灵活控制。

本发明提供超高度拱形网架结构计算机控制外扩累积提升的安装方法，结 构紧凑，工业化装配模式，安装周期短，操作灵活度高。

附图说明

图1是本发明的单元划分剖视结构示意图；

图2是本发明中第1单元网架的安装结构示意图；

图3是本发明中第2单元网架的安装结构示意图；

图4是本发明中第3单元网架的安装结构示意图；

图5是本发明中第4单元网架的安装结构示意图；

图6是本发明中第5单元网架的安装结构示意图；

图7是本发明中第6单元网架的安装结构示意图；

图8是本发明中第7单元网架的安装结构示意图；

图9是本发明中单元网架提升后拉设拉索的剖视结构示意图；

图10是本发明中临时杆件的结构示意图；

图11是本发明中临时支座的结构示意图。

附图标记说明：1、第1单元网架；2、第2单元网架；3、第3单元网架； 4、第4单元网架；5、第5单元网架；6、第6单元网架；7、第7单元网架； 8、拉索；9、地锚；10、临时支座；11、临时杆件。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、 图10和图11所示，超高度拱形网架结构计算机控制外扩累积提升的安装方法， 按以下步骤进行：

(1)、旋工前计算分析：

利用计算软件对施工全过程进行计算分析，确保施工过程中结构本身及提 升系统能满足相关力学及构造要求，确保施工过程安全可控；

(4)、施工中计算控制：

液压提升施工同步控制性要求高，施工过程中采用计算机同步控制系 统，并加强提升过程中的监测；

(5)、单元网架提升前的准备：

1、项目采用提升架和提升系统完成提升工作，设单元网架的数量为n， 提升架和提升系统的提升次数为：n-1；

提升架设计成可抵抗水平推力的格构柱，其底端与混凝土基础通过锚 栓连接，顶端采用钢绞线连成整体；

3、结构屋顶为拱形，立面网架呈8°倾斜状态，单元网架提升前，需 设置拉索控制结构水平推力；

为此在第1单元提升前，在网架底层对应内弦球节点间设置水平预应力拉 索；第2单元提升前，亦设置水平拉索，之后拆除第1单元的拉索；第3单元 提升前，亦设置水平拉索，之后拆除第2单元的拉索；第4单元、第5单元提 升前不设置水平拉索；第6单元提升前设置水平拉索，之后拆除第3单元的拉 索；

最终形成二处两层共46根水平拉索来控制结构水平推力；

3、利用单元网架结构自身焊接空心球节点设置提升吊点，使提升过程 单元网架结构的受力状态尽可能与结构设计受力状态相近；

(4)、吊装方式：

n单元网架阶段性提升到位后，采用分块吊装方法，组装n+1单元网架；

n+1单元网架最下层每个焊接球用临时支座进行支撑，提升架卸载后，拧 出柱脚螺母，采用大型履带吊整体吊装至下一单元提升点出；

(6)、吊装现场条件：

选择现场风速小于等于3级的时段进行单元网架结构的提升；

(7)、单元网架临时杆件支撑：

每阶段提升到位后，单元网架结构与提升架通过临时杆件焊接连接，风荷 载产生的水平力由提升架和基础承担，并在结构每侧设置6-8道拉索形成二道 安全防线；

拉索与地面的倾角控制在45°-60°间，地面以下浇筑1m×1m×1m的混 凝土块，混凝土中预埋工装，形成地锚；根据拉力大小，计算地锚抗拔和抗水 平力是否满足要求，否则在混凝土块顶面放置可移动配重；

(8)、阶段吊装：

1、结构在立面上分为七个单元网架，每个单元网架单元通过多组提升系 统与前单元网架累积提升就位；

2、1单元网架在脚手架平台上拼装成整体，在网壳单元两侧设置多组提 升系统，将1单元网壳同步提升一定高度；

3、采用大型履带吊吊装分块单元网架，完成2单元网架组装；

4、1、2单元网架卸载，并在临时支座上落位；

5、拆除1单元网架的提升系统，并转移至2单元网架处；

6、将1、2单元网架一起同步提升至一定高度；

7、依此类推，完成后续单元网架的安装；

(8)配件安装：

将檩条、天窗龙骨、大门配件、70.29m以上拱形屋顶彩钢板在低空与单 元网架结构同步安装，一起提升。