受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法
2023-09-23 11:57:35
受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法
【專利摘要】受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，赤道以下球型網殼採用局部滿堂架高空散裝的方法進行安裝，赤道以上球型網殼採用分塊安裝的方式安裝；所有材料均在工廠和現場加工，現場安裝順序為：(1)支座(1)安裝；(2)支座(1)上鋼梁安裝；(3)赤道以下鋼梁框架控制線安裝；(4)赤道以下補檔線安裝；(5)赤道以上鋼梁框架控制線安裝；(6)赤道以上補檔線安裝。高空散裝可以對每個節點進行定位，易於保證網殼結構的平面外安裝精度，網殼分片安裝可以減少高空焊接工作量，結構穩定性高，抗震性能優良，替換、維修方便，節省了建造成本，降低了施工安全風險，適用跨度在100米或100米以上的鋼構半球形屋頂。
【專利說明】受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及國際專利分類E04B—般建築物構造、屋頂裝置技術，屬於建築物的鋼結構穹頂的設置和安裝形式，尤其是受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法。
【背景技術】:
[0002]現有技術中，穹頂類鋼結構一般採取分片吊裝，屋蓋殼體鋼結構近似為一整球，各部分的曲率及杆件布置規格有一定規律性，因此可以在地面按根據吊裝重量、吊裝半徑及結構特點劃分拼裝單元，分片地面拼裝，用吊機分片吊裝至場內安裝胎架上，安裝胎架按一定的點設置，臨時支撐為單支架體系。將網殼安裝成整體。由於本工程位於大面積混凝土結構的內部，周邊施工條件較差，吊裝機械無法靠近進行施工。若分片過大，則無法起吊，且分片本身的剛度難以保證，容易在安裝過程中產生較大的變形，網殼進行分片後，由於下部支撐點太多，還需要搭設滿堂腳手架。不能節省腳手架費用；另由於下部搭設滿堂架，吊機無法進入施工，分片後的網殼由於重量較重，平面尺寸較大，給材料的垂直上料帶來了很大的麻煩；分片的日字形網殼，所附帶的節點太多，分片網殼安裝時的對接口太多，難以保證各分片之間的對接精度，這是安裝的關鍵問題。
[0003]另外，滿堂架高空散裝安裝結構形式從四周往中心部位逐環進行安裝，後安裝的杆件以先安裝並形成閉合的圓環為基準進行安裝。在網殼安裝過程中，杆件以一根杆件帶一個節點和單根杆件劃分為安裝單元。由於節點構造為焊接剛性節點，因此高空焊接工作量增加。改進的技術方案公開較少。
[0004]專利申請號201110388309.9 一種大跨度半球形屋頂鋼構網架環形單點安裝方法，一種大跨度半球形屋頂鋼構網架環形單點安裝方法，通過預測建築數據、實施基礎體連接、單點吊裝球形節點連接件以及層次環形實施整個網架安裝。
[0005]技術內容:
[0006]本發明的目的是提供一種提高施工效率的改進結構設計，即受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，保證網殼結構的平面外安裝精度，節省了建造成本，更加凸顯經濟價值。
[0007]實現本發明發明目的的措施包括:其特徵在於，赤道以下球型網殼採用局部滿堂架高空散裝的方法進行安裝，赤道以上球型網殼採用分塊安裝韻方式安裝；所有材料均在工廠和現場加工，現場安裝順序為:(I)支座安裝；(2)支座上鋼梁安裝；(3)赤道以下鋼梁框架控制線安裝；(4)赤道以下補檔線安裝；(5)赤道以上鋼梁框架控制線安裝；(6)赤道以上補檔線安裝。
[0008]尤其是，底部一組支座呈圓環形分布，每個支座向上連接二支杆件，網殼不同高度分布有至少二條環向連通環梁，環梁在結合點兩側的部分之間的夾角為120-240°，相鄰上、下兩環梁之間由人字型梁連接。由支座向上連接的二支杆件呈V字形，夾角為45-70°。
[0009]尤其是，周邊的支座安裝完畢，然後開始安裝和支座相連接的第一圈環梁，第一圈環梁閉合以後，就開始安裝裡面的第二圈閉合環梁，這樣就把整個網殼分成二個部分，一部分為鋼梁框架控制線，一部分為補檔線:然後以劃分的小區域為單元進行拼裝。
[0010]尤其是，安裝工藝中的周邊的支座安裝定位措施:1)、首先將預埋錨栓的軸線、標高線在混凝土樓板和柱上用紅筆標出；2)、然後根據預埋錨栓的控制線把其它錨栓的位置線彈到砼柱頭上；3)、將支座點焊定位；4)、支座肋板固定完成後測量員進行標高、軸線的複測，準確無誤後進行下一道工序。
[0011]尤其是，安裝工藝中的支座控制線施工方法:1)首先複測四個控制點，它們分別為從圓心到東南西北四個方向的四個點；2)再根據這四個基準點的坐標在電腦中求出支座底板上十字線的坐標，然後用全站儀進行放樣，把支座的十字線彈到預埋板上；3)再根據預埋板上的十字控制線，把支座上小箱型肋板的位置彈到預埋板上。
[0012]尤其是，安裝工藝中的鋼梁框架的施工方案包括:根據環梁網殼的特點，採用「周邊開花，中間結果，局部擴散，對稱合攏」的擴拼方法進行安裝；其中周邊開花即:為從下面第一圈環梁開始向上安裝；中間結果即:採取從下面往上的擴張方法，最後在網殼頂部中間結束；局部擴散即:採用小單元的方法在各自的區域裡擴張；對稱合攏即:在拼裝時採取對稱的方法，及對稱合攏對稱焊接。
[0013]尤其是，鋼梁拼裝施工方法為:
[0014]I)拼裝順序為先拼接下層環梁，然後在其上沿環向拼接人字型梁，在這些人字型梁上端拼接上一層環梁，然後先在這些人字型梁與上、下層環梁間形成的小區域內焊接杆件或已拼裝好的的由杆件構成的片狀結構以完成補檔線，然後，再在上二層環梁上方拼接人字型粱直至最高層環梁，最高層環梁閉合後，再在最高層環梁內向心均勻拼接六個鋼梁，事實上，這六個鋼梁中的相鄰兩個也構成人字型梁，然後，再在六個鋼梁與最高層環梁形成的小區域內焊接杆件或已拼裝好的由杆件構成的片狀結構以完成補檔線，這樣拼裝可以保證網殼的整體性，可以減小拼裝誤差；
[0015]2)在拼裝前，首先用全站儀在砼樓板上放出頂部六個鋼梁在砼樓板上的延長線，這樣把所有環梁六等段；因每圈環梁的傾斜角度都是一樣的，所以將每一圈環梁製作一個胎模；然後每五節鋼梁在胎模上組裝成一個整體焊接好後在去施工地點進行組對，這樣大大減小拼裝誤差；每節環向梁的起點和端點都是以六條彈在砼樓上的線為控制線依據，頂部六個鋼梁是水平放置且水平投影是直線，容易定位；把全站儀放到頂部六個鋼梁的延長線上，讓全站儀對準圓心，來確定梁的安裝位置；當網殼整體拼裝區化分完以後，在小拼區域內進行杆件拼接；
[0016]3)拼接組裝完成後焊接，焊接過程中應注意對稱施焊，且都要以區域對稱焊接，且在每個區域中部都餘留一個小拼單元的空，焊接餘留區，等各個區域所有的鋼梁都焊接完成後在進行它的安裝和焊接。
[0017]本發明的優點在於:由於採用下半球局部滿堂架高空散裝和上半球分塊安裝的方式安裝，高空散裝可以對每個節點進行定位，由於為單杆件安裝，每根杆件在空中均為可調，易於保證網殼結構的平面外安裝精度，網殼分片安裝可以減少高空焊接工作量，分片的網殼可以在工廠進行加工焊接，保證焊接質量，結構穩定性高，抗震性能優良，替換、維修方便，節省了建造成本，降低了施工安全風險，適用跨度在100米或100米以上的鋼構半球形屋頂。【專利附圖】
【附圖說明】:
[0018]圖1為本發明中實施例施工後的球形網殼結構示意圖
[0019]圖2為本發明中安裝時焊接順序示意圖
[0020]附圖標記包括:支座1、環梁2、杆件3、結合點4。
【具體實施方式】:
[0021]本發明其特徵在於，赤道以下球型網殼採用局部滿堂架高空散裝的方法進行安裝，赤道以上球型網殼採用分塊安裝的方式安裝。重點包括:杆件的下料精度的控制，鋼梁安裝精度的控制，現場焊接焊接質量控制，難點鋼為梁的安裝、拼裝、焊接。
[0022]本發明中，所有材料均在工廠和現場加工，現場安裝順序為:(I)支座安裝；(2)支座上鋼梁安裝；(3)赤道以下鋼梁框架控制線安裝；(4)赤道以下補檔線安裝；(5)赤道以上鋼梁框架控制線安裝；(6)赤道以上補檔線安裝。
[0023]環梁2為環向連接的H型鋼粱，直徑最大的環梁2的中線稱為赤道。另外，將環梁和人字梁以及底部和頂部連接的鋼梁或其中線稱為鋼梁框架控制線，而連接在有這些鋼梁框架控制線分割形成的小區域內的杆件或輔助梁稱為補擋線。
[0024]以下通過附圖和實施例進一步說明:
[0025]實施例:施工後的球形網殼結構如圖1所示，底部一組支座I呈圓環形分布，每個支座I向上連接二支杆件3，網殼不同高度分布至少二條環向連通環梁2，環梁2在結合點4兩側的部分之間的夾角為120-240°，相鄰上、下兩環梁2之間由人字型梁連接。
[0026]前述中，由支座I向上連接的二支杆件3呈V字形，夾角為45-70°。
[0027]前述中，支座I下部為水平基座，上部有傾斜的連接支腳。而且，支座I下部水平基座通過鋼筋連接結構的基礎。
[0028]在本發明中，周邊的支座I安裝完畢，然後開始安裝和支座I相連接的第一圈環梁2，第一圈環梁2閉合以後，就開始安裝裡面的第二圈閉合環梁2，這樣就把整個網殼分成二個部分，一部分為鋼梁框架控制線，一部分為補檔線:然後以劃分的小區域為單元進行拼裝。
[0029]本發明中安裝工藝中的周邊的支座I安裝定位措施:1)、首先將預埋錨栓的軸線、標高線在混凝土樓板和柱上用紅筆標出；2)、然後根據預埋錨栓的控制線把其它錨栓的位置線彈到砼柱頭上；3)、將支座I點焊定位；4)、支座I固定完成後測量員進行標高、軸線的複測，準確無誤後進行下一道工序。
[0030]本發明中安裝工藝中的支座I控制線施工方法:1)首先複測四個控制點，它們分別為從圓心到東南西北四個方向的四個點；2)再根據這四個基準點的坐標在電腦中求出支座底板上十字線的坐標，然後用全站儀進行放樣，把支座的十字線彈到預埋板上；3)再根據預埋板上的十字控制線，把支座上小箱型肋板的位置彈到預埋板上。
[0031]本發明中安裝工藝中的鋼梁框架控制線的施工方案包括:根據環梁網殼的特點，採用「周邊開花，中間結果，局部擴散，對稱合攏」的擴拼方法進行安裝；其中周邊開花即:為從下面第一圈環梁2開始向上安裝；中間結果即:採取從下面往上的擴張方法，最後在網殼中間結束；局部擴散即:採用小單元的方法在各自的區域裡擴張；對稱合攏即:在拼裝時採取對稱的方法，及對稱合攏對稱焊接。[0032]在本實施例中，如附圖2所示，拼裝施工方法為:
[0033]I)拼裝順序為先拼接下層環梁2，然後在其上沿環向拼接人字型梁，在這些人字型梁上端拼接上一層環梁2，然後先在這些人字型梁與上、下層環梁2間形成的小區域內焊接杆件3或已拼裝好的由杆件3構成的片狀結構以完成補檔線，然後，再在上一層環梁2上方拼接人字型粱直至最高層環梁2，最高層環梁2閉合後，再在最高層環梁2內向心均勻拼接六個鋼梁，事實上，這六個鋼梁中的相鄰兩個也構成人字型梁，然後，再在六個鋼梁與最高層環梁2形成的小區域內焊接杆件3或已拼裝好的由杆件3構成的片狀結構以完成補檔線，這樣拼裝可以保證網殼的整體性，可以減小拼裝誤差；
[0034]2)在拼裝前，首先用全站儀在砼樓板上放出頂部六個鋼梁在砼樓板上的延長線，這樣把所有環梁2六等段；因每圈環梁2的傾斜角度都是一樣的，所以將每一圈環梁2製作一個胎模；然後每五節鋼梁在胎模上組裝成一個整體焊接好後在去施工地點進行組對，這樣大大減小拼裝誤差；每節環向梁的起點和端點都是以六條彈在砼樓上的線為控制線依據，頂部六個鋼梁是水平放置且水平投影是直線，容易定位；把全站儀放到頂部六個鋼梁的延長線上，讓全站儀對準圓心，來確定梁的安裝位置；當網殼整體拼裝區化分完以後，在小拼區域內進行杆件3拼接；
[0035]3)拼接組裝完成後焊接，焊接過程中應注意對稱施焊，且都要以區域對稱焊接，且在每個區域中部都餘留一個小拼單元的空，焊接餘留區，等各個區域所有的鋼梁都焊接完成後在進行它的安裝和焊接。
【權利要求】
1.受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，其特徵在於，赤道以下球型網殼採用局部滿堂架高空散裝的方法進行安裝，赤道以上球型網殼採用分塊安裝的方式安裝；所有材料均在工廠和現場加工，現場安裝順序為:(I)支座(1)安裝；(2)支座(1)上鋼梁安裝；(3)赤道以下鋼梁框架控制線安裝；(4)赤道以下補檔線安裝；(5)赤道以上鋼梁框架控制線安裝；(6)赤道以上補檔線安裝。
2.如權利要求1所述的受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，其特徵在於，底部一組支座(1)呈圓環形分布，每個支座(1)向上連接二支杆件(3)，網殼不同高度分布至少二條環向連通環梁(2)，環梁(2)在結合點(4)兩側的部分之間的夾角為120-240°，相鄰上、下兩環梁⑵之間由人字型梁連接；由支座⑴向上連接的二支杆件⑶呈V字形，夾角為45-70。。
3.如權利要求1所述的受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，其特徵在於，周邊的支座(1)安裝完畢，然後開始安裝和支座(1)相連接的第一圈環梁(2)，第一圈環梁(2)閉合以後，就開始安裝裡面的第二圈閉合環梁(2)，這樣就把整個網殼分成二個部分，一部分為鋼梁框架控制線，一部分為補檔線:然後以劃分的小區域為單元進行拼裝。
4.如權利要求1所述的受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，其特徵在於，安裝工藝中的周邊的支座(1)安裝定位措施:1)、首先將預埋錨栓的軸線、標高線在混凝土樓板和柱上用紅筆標出；2)、然後根據預埋錨栓的控制線把其它錨栓的位置線彈到砼柱頭上；3)、將支座(1)點焊定位；4)、支座(1)固定完成後測量員進行標高、軸線的複測，準確無誤後進行下一道工序。
5.如權利要求1所述的受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，其特徵在於，安裝工藝中的支座(1)控制線施工方法:1)首先複測四個控制點，它們分別為從圓心到東南西北四個方向的四個點；2)再根據這四個基準點的坐標在電腦中求出支座底板上十字線的坐標，然後用全站儀進行放樣，把支座的十字線彈到預埋板上；3)再根據預埋板上的十字控制線，把支座上小箱型肋板的位置彈到預埋板上。
6.如權利要求1所述的受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，其特徵在於，安裝工藝中的鋼梁的施工方案包括:根據環梁網殼的特點，採用「周邊開花，中間結果，局部擴散，對稱合攏」韻擴拼方法進行安裝；其中周邊開花即:為從下面第一圈環梁2開始向上安裝;中間結果即:採取從下面往上的擴張方法，最後在網殼中間結束；局部擴散即:採用小單元的方法在各自的區域裡擴張；對稱合攏即:在拼裝時採取對稱的方法，及對稱合攏對稱焊接。
7.如權利要求1所述的受限空間條件下球形網殼拼裝施工方法，其特徵在於，環梁拼裝施工方法為:I)拼裝順序為先拼接下層環梁(2)，然後在其上沿環向拼接人字型梁，在這些人字型梁上端拼接上一層環梁(2)，然後先在這些人字型梁與上、下層環梁(2)間形成的小區域內焊接杆件(3)或已拼裝好的由杆件(3)構成的片狀結構以完成補檔線，然後，再在上一層環梁(2)上方拼接人字型梁直至最高層環梁(2)，最高層環梁(2)閉合後，再在最高層環梁(2)內向心均勻拼接六個鋼梁，事實上，這六個鋼梁中的相鄰兩個也構成人字型梁，然後，再在六個鋼梁與最高層環梁(2)形成的小區域內焊接杆件(3)或已拼裝好的由杆件(3)構成的片狀結構以完成補檔線，這樣拼裝可以保證網殼的整體性，可以減小拼裝誤差；2)在拼裝前，首先用全站儀在砼樓板上放出頂部六個鋼梁在砼樓板上的延長線，這樣把所有環梁(2)六等段；因每圈環梁(2)的傾斜角度都是一樣的，所以將每一圈環梁(2)製作一個胎模；然後每五節鋼梁在胎模上組裝成一個整體焊接好後在去施工地點進行組對，這樣大大減小拼裝誤差；每節環向梁的起點和端點都是以六條彈在砼樓上的線為控制線依據，頂部六個鋼梁是水平放置且水平投影是直線，容易定位；把全站儀放到頂部六個鋼梁的延長線上，讓全站儀對準圓心，來確定梁的安裝位置；當網殼整體拼裝區化分完以後，在小拼區域內進行杆件⑶拼接；3)拼接組裝完成後焊接，焊接過程中應注意對稱施焊，且都要以區域對稱焊接，且在每個區域中部都餘留一個小拼單元的空，焊接餘留區，等各個區域所有的鋼梁都焊接完成後在進行它的安裝和焊接 。
【文檔編號】E04G21/14GK103556836SQ201310323264
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】繆建國, 盧江華, 殷波, 金鷺, 沈言菊 申請人:永升建設集團有限公司