四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法及吊裝機具的製作方法

2023-07-21 04:02:51

專利名稱：四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法及吊裝機具的製作方法
技術領域：
本發明涉及大跨度空間網殼結構施工，尤其是涉及一種四角錐球面網殼無 腳手架施工安裝方法及吊裝機具。
背景技術：
雙層網殼是大跨度空間結構的常用型式，包含上弦杆、腹杆、下弦杆、以及 連接杆件的球節點，主要有四角錐、三角錐等體系。對於離地面淨空高度在幾 十米甚至上百米的網殼結構來說，施工卻存在很大的困難。原因是
1、 汽車吊、履帶吊、塔吊等起重吊車的起重量雖然可以滿足吊裝網殼結構 的球和杆等散件的要求，但是受起重吊車本身臂長的制約，其最大吊裝高度是 有限的；此外，鋼筋混凝土板承載力往往不足以承受吊車的自重，所以對於許 多工程情況來說，吊車是無法進場開展吊裝施工作業的。因此，吊車吊裝法無 法解決大跨度網殼結構中構件的高淨空吊裝問題。
2、 對於單個球或單根杆件的重量大到人力無法搬運和安裝的情況，常規的 搭設滿堂腳手架的高空散裝法也無法實施安裝，因此，高空散裝法無法解決大 跨度網殼結構中重型構件的施工安裝問題。
3、 對於單個球和單根杆件重量都較輕，人力可以搬運和安裝的情況，高空 散裝法雖然可以解決大跨度網殼結構的高淨空施工安裝問題，但腳手架用量極 大。由於網殼結構離地淨空高，完全有可能出現為安裝一個數百噸重的網殼結 構卻需要搭設數千噸重臨時鋼管腳手架的情況。腳手架購買或租賃費用，加上 為解決腳手架重量大而不得不加固地基等費用，施工成本非常高。同時，滿堂 腳手架的安裝與拆卸時間往往大於網殼結構本身的施工安裝時間，無疑大大延 長了工程的總工期。因此，高空散裝法技術上雖可行但經濟上極不合理。

發明內容
本發明的目的是針對含有重型構件的大跨度四角錐球面網殼，為其高淨空吊 裝提供方便易行、且經濟合理的一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法及 吊裝機具。
本發明解決其技術問題採用的技術方案是 一、 一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法，該方法的步驟如下 首先在地面將每個相同構成的組件進行安裝，然後，用吊裝機具把組件提
升起來，配合吊升就位並同時人工在上面進行"四桿連四球"施工安裝。
所述的相同構成的組件均包括一個球和四根杆件，四根杆件即為緯向杆、 下經向杆和兩根腹杆；每個球上分別裝有下經向杆，以下經向杆為對稱軸，並 與對稱軸構成角度小於90。 5。的第 -根腹杆和第二根腹杆，以及一根向左或向右 的緯向杆，四根杆一端的延長線均通過球的中心。
所述的人工在上面進行"四桿連四球"施工安裝即緯向杆的另一端與下面第 一個球連接，下經向杆的另一端與下面第二個球連接，第一根腹杆的另一端與 下面第三個球連接，第二根腹杆的另一端與下面第四個球連接，以上四根杆與 各自球連接的延長線均通過各自球的中心；依次類推，即構建成四角錐球面網 殼的一圈， 一圈與一圈安裝疊加後，即構建成整個四角錐球面網殼。 二、 一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝的吊裝機具 帶鋼板的型鋼底部兩側各開有兩個圓孔，分別用於穿U形螺杆及螺母，型鋼 中間開有一個圓孔，在該圓孔上置有一塊底部開一個圓孔、兩側各開一個圓孔 的槽形鋼板，型鋼中間底部圓孔用螺栓連接型鋼，螺栓用於穿兩側圓孔和拔杆 下部鋼板上的翼緣板中的圓孔以實現型鋼與拔杆的連接；拔杆頂部焊接一塊鋼
板，該鋼板上開有3個圓孔，其中中間圓孔用於吊掛滑輪，兩側圓孔各連接一根
纜風繩，每根纜風繩中部連接一個樹鏈、端部連接一個吊鉤。將型鋼擱置在網
殼結構兩根交叉的已安裝好的腹杆上，把u形螺杆插入型鋼兩側的圓孔並擰緊螺
母使型鋼固定在兩根腹杆上。將拔杆下部的翼緣板插入型鋼中部上置的槽形鋼 板中間，把螺栓插入孔中並擰緊螺母，使拔杆架設並固定在型鋼上。拔杆上部 鋼板兩側孔連接的纜風繩端部吊鉤扣掛在網殼結構的球節點與杆件連接處。
本發明與背景技術相比具有的有益效果是
1. 機具輕便，組裝簡單。發明的吊裝機具的零件只包括一根型鋼、 一根拔 杆、兩根帶樹鏈的纜風繩、個滑輪、 一個巻揚機及一根鋼索、若干個螺栓， 這些零件簡單、輕便、價廉，而所組裝起來的吊裝機具卻可以解決四角錐球面 網殼重型構件的高淨空安裝難題。
2. 提高工效，縮短工期。'
(1) 根據發明的安裝方法，結構中球與杆件施工安裝工作總量的50%在工 廠車間或施工現場的地面完成，使球與杆件的施工安裝高空作業總量比傳統方 法減少一半，從而使結構施工的工效提高一倍。
(2) 組件地面製作與組件高空安裝是在兩個不同的工作面上進行的，二者 可同歩平行施工，不具有時間上的累加性。可根據高空施工安裝進度提前製作 好適量的組件，隨用隨吊。
(3) 組件"四桿連四球"的高空施工安裝工作可四人四點同歩進行，又可比傳 統"兩球連一桿"兩人兩點同步施工安裝的工效提高一倍。
(4) 由於施工可不搭設腳手架，節省了腳手架搭設與拆卸時間。 綜合以上因素，本發明方法可大大縮短施工工期。
3.施工方便。吊裝所用捆綁繩索可直接套在球與杆件的連接部位即可，既 方便又安全。螺栓球節點型式連接的組件可直接在地面進行拼裝；焊接球節點 型式連接的組件可製作專門的拼裝架以保證組件形狀的準確性，由於球面網殼 同一圈上的網格尺寸完全相同，所以一個拼裝架可重複使用、批量拼裝。
4. 提高施工質量。由於結構中球與杆件安裝工作總量的50%在工廠車間或 施工現場地面進行，避免了高空作業給施工質量與精度帶來的負面影響，使這 些部位施工安裝精度能夠得到充分的保證，從而使整體結構施工安裝質量優良 率明顯提高。
5. 降低施工成本。由於無需施工腳手架，吊裝機具用料量少價廉，加上施 工工期縮短等因素。所以，本發明施工安裝方法的施工成本將大大低於傳統施 工安裝方法。


圖1是網殼結構局部及其"一球連四桿"組件構成的三維透視圖。
圖2是處於施工安裝中的"非完整"四角錐球面網殼的平面圖(a)與立面圖(b)。
圖3中圖3a、圖3b、圖3c、圖3d是本發明方法的施工流程示意圖。
圖4a是吊車吊裝傳統施工布置示意圖。
圖4b是本發明機具吊裝施工布置示意圖。
圖5a是吊裝機具所用型鋼及相關零件構造俯視圖。
圖5b是吊裝機具所用型鋼及相關零件構造正視圖。
圖5c是吊裝機具所用型鋼及相關零件構造側視圖。
圖6是吊裝機具所用拔杆與鋼絲繩及相關零件構造示意圖。
圖7是吊裝機具裝配側視圖。
圖8是吊裝機具裝配正視圖。
圖中1、第一個球，2、第二個球，3、第三個球，4、第四個球，5、球， 6、吊車臂，7、拔杆，8、纜風繩，9、巻揚機，10、鋼索，11、型鋼，12、鋼 板，13、圓孔，14、 U形螺杆與螺母，15、圓孔，16、圓孔，17、槽形鋼板，18、 螺栓，19、螺栓，20、拔杆，21、鋼板，22、圓孔，23、圓孔，24、纜風繩， 25、樹鏈，26、吊鉤，27、鋼板，28、翼緣板，29、鋼索，30、滑輪，31、吊 裝組件，a、緯向杆，b、下經向杆，c、第一腹杆，d、第二腹杆。
具體實施例方式
如圖1所示，是本發明網殼結構局部及其"一球連四桿"組件構成的三維透視 圖。圖中粗實線表示上弦層的經向杆與緯向杆、粗虛線表示下弦層的經向杆與 緯向杆、細實線表示腹杆。
如圖l、圖3所示，所述的相同構成的組件均包括一個球5和四根杆件，四 根杆件即為緯向杆a、下經向杆b和兩根腹杆c、 d;每個球5上分別裝有下經向杆b， 以下經向杆b為對稱軸，並與對稱軸構成角度小於90。 5。的第一根腹杆c和第二根 腹杆d，以及一根向左或向右的緯向杆a，四根杆一端的延長線均通過球5的中心。
所述的人工在上面進行"四桿連四球"施工安裝即緯向杆a的另一端與下面 第一個球l連接，下經向杆b的另一端與下面第二個球2連接，第一根腹杆c的另 一端與下面第三個球3連接，第二根腹杆d的另一端與下面第四個球4連接，以上 四根杆與各自球連接的延長線均通過各自球的中心；依次類推，即構建成四角
錐球面網殼的一圈， 一圈與一圈安裝疊加後，即構建成整個四角錐球面網殼。 圖3a、圖3b、圖3c、圖3d是本發明方法的施工流程示意圖。圖2是處於施工安裝 中的"非完整"四角錐球面網殼的平面圖2a與立面圖2b。
如圖5、圖6、圖7、圖8所示，本發明吊裝機具包括帶鋼板12的型鋼11底 部兩側各開有兩個圓孔13，分別用於穿U形螺杆及螺母14，型鋼中間開有一個圓 孔15，在該圓孔15上置有一塊底部開一個圓孔15、兩側各開一個圓孔16的槽形 鋼板17，型鋼中間底部圓孔15用螺栓18連接型鋼11，螺栓19用於穿兩側圓孔16 和拔杆20下部鋼板27上的翼緣板28中的圓孔以實現型鋼11與拔杆20的連接；拔 杆20頂部焊接一塊鋼板21，該鋼板上開有3個圓孔，其中中間圓孔22用於吊掛滑 輪，兩側圓孔23各連接一根纜風繩24，每根纜風繩中部連接一個栩鏈25、端部 連接一個吊鉤26。將型鋼ll擱置在網殼結構兩根交叉的已安裝好的腹杆上，把U 形螺杆14插入型鋼兩側的圓孔13並擰緊螺母使型鋼11固定在兩根腹杆上。將拔 杆20下部的翼緣板28插入型鋼中部上置的槽形鋼板17中間，把螺栓19插入孔16 中並擰緊螺母，使拔杆20架設並固定在型鋼11上。拔杆20上部鋼板21兩側孔23 連接的纜風繩24端部吊鉤26扣掛在網殼結構的球節點與杆件連接處。
首先在地面將每個相同構成的組件進行安裝，然後，用吊裝機具把組件提 升起來，配合吊升就位並同時人工在上面進行"四桿連四球"施工安裝。
下面以一個四角錐球面網殼結構為例具體實施方式
如下
1. 四角錐球面網殼結構上弦層球與杆組成的組件的施工安裝流程如圖3所 示。首先在地面進行組件安裝，每個組件包括一個球和四根杆件，分別為一 個(上弦層)球5、 一根(上弦層)左緯向杆a、 一根(上弦層)下經向杆b、兩根腹杆C 和d。然後，用吊車或拔杆吊裝機具等簡易方法把組件提升起來，四名施工人員
分別站在如圖3(a)的l、 2、 3、 4號球位置的一側，配合吊升就位並同時進行"四
杆連四球"施工安裝工作，即l號球連接a杆；2號球連接b杆；3號球連接C杆；4
號球連接d杆，如圖3(b)所示。同理，完成下一個組件施工安裝，如圖3(c)所示。 採用吊車吊裝的最大優點是工作效率高，缺點是最大吊裝高度受吊車臂6 長度等因素制約，如圖4(a)所示。而型鋼託撐式拔杆吊裝機具可架設在安裝好的 結構的腹杆上，並用纜風繩8臨時固定，如圖4(b)所示。吊升由地面巻揚機9控制， 因為索10可以任意長，所以採用拔杆吊裝機具的最大優點是吊裝高度幾乎無限 制，但缺點是工作效率不及吊車，因為搭設拔杆吊裝機具要佔用一些時間。實 際工程中可把兩者結合起來使用。
型鋼託撐式拔杆吊裝機具的構成與安裝如圖5、 6、 7、 8所示，把槽形鋼板 17事先用螺栓18與型鋼11相連，型鋼託撐式拔杆的安裝與拆卸順序如下將型 鋼ll擱置在網殼結構兩根交叉的已安裝好的腹杆上，把U形螺杆14插入型鋼兩側 的圓孔13並擰緊螺母使型鋼11固定在兩根腹杆上。將拔杆20下部的翼緣板28插 入型鋼中部上置的槽形鋼板17中間，把螺栓19插入孔16中並擰緊螺母，使拔杆 20架設並固定在型鋼11上。拔杆20上部鋼板21兩側孔23連接的纜風繩24端部吊 鉤26扣掛在網殼結構的球節點與杆件連接處。至此， 一個穩定的、自平衡的型 鋼託撐式拔杆吊裝機具體系形成。吊裝工作依靠地面的巻揚機拉動鋼索29完成， 該鋼索通過拔杆上部鋼板所吊掛的滑輪30， 一端連接巻揚機，另一端連接吊裝 的組件31。當組件吊裝到位準備拼裝到結構上時，可利用纜風繩24上的樹鏈25 對拔杆20的傾角進行調整，以利於施工的精確對位。該組件31吊裝完成後，通 過擰松拔出螺栓19和U形螺栓14以拆卸拔杆20與型鋼11。移至下一個吊裝位置 後，按照以上順序和方法重新安裝型鋼託撐式拔杆，並吊裝下一個組件。
2. 與上弦層球與杆組成的組件相同，下弦層球與杆組成的組件也包括一個 球和四根杆件，分別為 一個(下弦層)球、 一根(下弦層)左緯向杆、 一根(下弦層) 下經向杆、兩根腹杆。由於下弦層球連接杆件與上弦層球連接杆件的幾何拓撲 構成相同，所以其施工安裝方法及其使用機具與上弦層球與杆的施工安裝方法 相同。
3. 根據以上安裝方法和按照由下向上的順序一圈一圈地逐步擴展安裝，直 至完成整個結構的施工安裝，如圖3(d)所示。
權利要求
1、一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法，其特徵在於該方法的步驟如下首先在地面將每個相同構成的組件進行安裝，然後，用吊裝機具把組件提升起來，配合吊升就位並同時人工在上面進行「四桿連四球」施工安裝。
2、 根據權利要求l所述的一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法，其 特徵在於所述的相同構成的組件均包括一個球(5)和四根杆件，四根杆件即為 緯向杆(a)、下經向杆(b)和兩根腹杆(C、 d);每個球(5)上分別裝有下經向杆(b)，以下經向杆(b)為對稱軸，並與對稱軸構成角度小於90。 5。的第一根腹杆(c)和第 二根腹杆(d)，以及一根向左或向右的緯向杆(a)，四根杆一端的延長線均通過球 (5)的中心。
3、 根據權利要求l所述的一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法，其 特徵在於所述的人工在上面進行"四桿連四球"施工安裝即緯向杆(a)的另一端 與下面第一個球(l)連接，下經向杆(b)的另一端與下面第二個球(2)連接，第一根 腹杆(c)的另一端與下面第三個球(3)連接，第二根腹杆(d)的另一端與下面第四個 球(4)連接，以上四根杆與各自球連接的延長線均通過各自球的中心；依次類推， 即構建成四角錐球面網殼的一圈， 一圈與一圈安裝疊加後，即構建成整個四角 錐球面網殼。
4、 一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝的吊裝機具，其特徵在於帶鋼 板(12)的型鋼(11)底部兩側各開有兩個圓孔(13)，分別用於穿U形螺杆及螺母(14)， 型鋼中間開有一個圓孔(15)，在該圓孔(15)上置有一塊底部開一個圓孔(15)、兩 側各開一個圓孔(16)的槽形鋼板(17)，型鋼中間底部圓孔(15訴螺栓(18)連接型鋼 (11)，螺栓(19)用於穿兩側圓孔(16)和拔杆(20)下部鋼板(27)上的翼緣板(28)中的 圓孔以實現型鋼(11)與拔杆(20)的連接；拔杆(20)頂部焊接一塊鋼板(21)，該鋼板 上開有3個圓孔，其中中間圓孔(22)用於吊掛滑輪，兩側圓孔(23)各連接一根纜風 繩(24)，每根纜風繩中部連接一個樹鏈(25)、端部連接一個吊鉤(26)，將型鋼(ll) 擱置在網殼結構兩根交叉的已安裝好的腹杆上，把U形螺杆(14)插入型鋼兩側的 圓孔(13)並擰緊螺母使型鋼(11)固定在兩根腹杆上，將拔杆(20)下部的翼緣板(28) 插入型鋼中部上置的槽形鋼板(17)中間，把螺栓(19)插入孔(16)中並擰緊螺母， 使拔杆(20)架設並固定在型鋼(11)上，拔杆(20)上部鋼板(21)兩側孔(23)連接的纜 風繩(24)端部吊鉤(26)扣掛在網殼結構的球節點與杆件連接處。
全文摘要
本發明公開了一種四角錐球面網殼無腳手架施工安裝方法及吊裝機具。首先在地面進行組件安裝，每個組件均包括一個球和四根杆件，然後，用提升機具把組件提升起來，配合吊升就位並同時人工在上面進行「四桿連四球」施工安裝。一圈與一圈安裝疊加後，即構建成整個四角錐球面網殼。本發明的吊裝機具為型鋼託撐式拔杆，零件包括一根型鋼、一根拔杆、兩根帶椡鏈的纜風繩、一個滑輪、一個卷揚機及一根鋼索、若干個螺栓。這些零件簡單、輕便、價廉，而所組裝起來的吊裝機具卻可以解決四角錐球面網殼重型構件的高淨空安裝難題。與傳統施工方法相比較，本發明方法具有施工工效高、工期短、施工方便、安裝質量優良率高、施工成本低的特點。
文檔編號E04G21/14GK101169001SQ20071015644
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月30日 優先權日2007年10月30日
發明者新 卓, 吳建挺, 張國發, 樓道安, 蔣金生, 宇 齊 申請人:浙江大學;浙江展誠建設集團股份有限公司;中天建設集團有限公司