仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架及其施工工法的製作方法

2023-05-08 07:22:01 1

專利名稱：仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架及其施工工法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種飛簷鬥拱鋼骨架及其施工方法，特別是一種大跨度仿古建築的飛簷鬥拱鋼骨架及其施工方法。
背景技術：
中國傳統古建築以其外觀古樸莊重、曲線流暢多變在世界建築史上具有舉足輕重的地位。在我國傳統古建築領域中，大部分為木結構、磚木結構或磚石結構。而在新興的仿古建築領域因受木材資源短缺及傳統工藝的局限，傳統古建築結構已不能滿足現代建築中大跨度、大懸臂的特殊要求。在仿古建築中引進鋼結構體系受到了建築師、結構工程師的青睞。對於大跨度的屋頂結構在滿足各項性能指標的同時，如果採用鋼結構的結構形式、連接方式更好的展現傳統傳統古建築風格的關鍵，另外，大跨度鋼屋頂結構的施工過程中，由於體積大，重量重，通長無法採用傳統的鋼屋頂整體吊裝的施工方法，尋求一種既能保證施工精度，又能方便安全實施的吊裝方法，是確保大跨度屋頂結構順利實施的必要保障。

發明內容
本發明的目的是提供一種仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架及其施工工法，要解決大跨度仿古建築大屋頂飛簷鬥拱鋼骨架結構連接形式和施工方法的技術問題。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，斜向安裝在主體結構的挑簷部位，包括飛簷骨架和鬥拱骨架，其特徵在於所述飛簷骨架為管桁架，由下部支撐鋼柱、下部支撐鋼管柱和上部支撐柱形成的斜面支頂，管桁架與上述三者之間均為剛性連接，所述下部支撐鋼柱和下部支撐鋼管柱支撐在自主體結構頂部懸挑出的懸挑梁上，所述上部支撐柱設置在主體結構的最頂層的結構梁上；
所述鬥拱骨架由鬥拱斜撐、鬥拱水平梁和鬥拱小橫梁組成，所述鬥拱斜撐和鬥拱水平梁之間為空間垂直，所述鬥拱小橫梁水平設置，與鬥拱斜撐在同一平面內，兩者之間的夾角為鈍角，所述鬥拱小橫梁與鬥拱水平梁在同一平面內，兩者之間之間的夾角為鈍角，三者的端部匯集至一點，所述鬥拱小橫梁的另一端與主體結構的預留牛腿B連接，所述鬥拱斜撐的另一端連接在懸挑梁的底面。所述管桁架是由直線上弦杆和凸弧線下弦杆端部連接形成的弓形，腹杆設置在弓形包圍的區域內，並分別與直線上弦杆和凸弧線下弦杆固定連接形成的平面弓形桁架。所述大懸挑梁與主體結構頂部最下一層之間通過預留牛腿A連接，預留牛腿A與大懸挑梁之間為栓焊組合連接。所述鬥拱水平梁為異形工字鋼梁，其上翼緣與鬥拱斜撐的傾斜角度相同，下翼緣水平設置，腹板和上翼緣垂直，和下翼緣之間形成非直角的夾角。
所述鬥拱水平梁 的腹板兩側設置有加勁板。所述懸挑梁與鬥拱斜撐連接處設置有與其垂直的次梁A、下部支撐鋼柱和下部支撐鋼管柱連接處設置有與其垂直的次梁B。所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架的施工工法，步驟如下
步驟一，管桁架在加工廠內整體拼裝製作完畢後，根據實際運輸條件將其分為三段，分別為I、丨和I段運至現場；
步驟二，管桁架分段進場後，在地面型鋼胎具上進行整體拼裝；
步驟三，檢查測量管桁架整體精度滿足要求後，將第I段和第I段現場拼接口斷開，將第I段和第I段現場拼接口焊接，使第I段和第I段連接為吊裝整體；
步驟四，起吊前通過倒鏈在地面調整使第Π段和第ΠΙ段形成的吊裝整體和地面夾角略小於設計角度，利用現場的塔吊吊鉤吊裝第Π段和第EI段管桁架形成的吊裝整體，就位時，以屋面和及上部支撐柱為主要控制點調各支撐點的軸線位置，調整完成後在其兩側分別設置兩道纜風繩與已完成結構拉接牢固，同時利用纜風繩調整管桁架的立面垂直度，並配合經緯儀或線墜進行測量，調整至符合施工精度要求，然後將上部支撐柱及第π段和第πι段管桁架組成的整體滿焊固定，同時，拉緊側面的纜風繩，然後摘除塔吊吊鉤；
步驟五，起吊前通過倒鏈在地面調整使第I段管桁架和地面夾角略小於設計角度，利用現場的塔吊吊鉤吊裝第I段管桁架，先利用下部支撐鋼柱和下部前端支撐柱調整管桁架的各支撐點的軸線位置，調整完畢後，通過拉鋼絲的方法複測屋脊管桁架的整體直線度，並調整第I段管桁架下端支撐的高度保證其整體直線度，然後將下部支撐鋼柱和下部支撐鋼管柱的支撐點與第I段管桁架滿焊固定，同時，拉緊側面的纜風繩，然後摘除塔吊吊鉤；
步驟六，第I段管桁架與第π段和第πι段管桁架空中組對，組對時利用弦杆接口內的襯管進行對口連接和接口處的對接焊縫錯邊量、焊縫間隙的控制；
步驟七，再次檢查纜風繩的拉緊程度，確保拉緊程度基本一致，而後按照先弦杆、後腹杆的順序進行焊接現場接口。所述步驟七中，弦杆的焊接採用跳焊法交替焊接上下弦杆，即先對下弦杆對接焊縫進行整圈第一遍焊接後，轉到上弦杆對接焊縫進行整圈第一遍焊接，而後再轉到下弦杆焊接整圈一遍，如此交替進行直至焊接完畢。與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果
首先，通過地面整體拼裝，空中分段組對的施工工藝，起吊前通過倒鏈進行吊裝角度的調整，確保了準確安裝。其次，在空中組對時利用弦杆接口內的襯管進行對口連接和接口處的對接焊縫錯邊量的控制；確保了空中對接的準確性。再者，管桁架採用平面桁架形式，桁架上、下弦杆間設置系杆和局部鋼拉杆，可確保整體穩定性，同時管桁架採用上弦直線、下弦弧線的形式，可實現仿古建築特有的飛簷造型。本發明可廣泛應用於大跨度屋頂飛簷骨架及其施工方法。


下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。圖I是本發明飛簷鬥拱骨架結構詳圖。圖2是圖I中A處詳圖。圖3是圖I中B處詳圖。 圖4是圖3的A-A剖視圖。圖5是圖I中C處詳圖。 圖6是相貫線加工示意圖。圖7管桁架分段示意圖。圖8吊裝過程中步驟四中吊裝第II段和第III段管桁架示意圖。圖9吊裝過程中步驟五中吊裝第第I段管桁架示意圖。圖10桁架弦杆對接口示意圖。附圖標記1 一管祐1架、I. I 一直線上弦杆、I. 2 一凸弧線下弦杆、I. 3 一腹杆、I 一第一段、II 一第二段、III 一第三段、2 —懸挑梁、3 —鬥拱斜撐、4 一下部支撐鋼柱、5 —下部前端支撐柱、6 —鬥拱水平梁、7 —主體結構、7. I 一結構梁、8 —上部支撐柱、9 一預留牛腿A、10 一預留牛腿B、11 一鬥拱小橫梁、12 —加勁板、13 —次梁A、14 一次梁B、15 —倒鏈、16 —塔吊吊鉤、17 —襯管。
具體實施例方式實施例參見圖I至圖5所示，一種仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，斜向安裝在主體結構7的挑簷部位，包括飛簷骨架和鬥拱骨架，其特徵在於所述飛簷骨架為管桁架1，由下部支撐鋼柱4、下部支撐鋼管柱5和上部支撐柱8形成的斜面支頂，管桁架I與上述三者之間均為剛性連接，所述下部支撐鋼柱4和下部支撐鋼管柱5支撐在自主體結構頂部懸挑出的懸挑梁2上，所述上部支撐柱8設置在主體結構7的最頂層的結構梁7. I上；所述鬥拱骨架由鬥拱斜撐3、鬥拱水平梁6和鬥拱小橫梁11組成，所述鬥拱斜撐3和鬥拱水平梁6之間為空間垂直，所述鬥拱小橫梁11水平設置，與鬥拱斜撐3在同一平面內，兩者之間的夾角為鈍角，所述鬥拱小橫梁11與鬥拱水平梁6在同一平面內，兩者之間之間的夾角為鈍角，三者的端部匯集至一點，所述鬥拱小橫梁的另一端與主體結構7的預留牛腿BlO連接，所述鬥拱斜撐3的另一端連接在懸挑梁2的底面。所述管桁架I是由直線上弦杆I. I和凸弧線下弦杆I. 2端部連接形成的弓形，腹杆I. 3設置在弓形包圍的區域內，並分別與直線上弦杆I. I和凸弧線下弦杆I. 2固定連接形成的平面弓形桁架。所述大懸挑梁2與主體結構頂部7最下一層之間通過預留牛腿A9連接，預留牛腿A9與大懸挑梁2之間為栓焊組合連接。所述鬥拱水平梁6為異形工字鋼梁，其上翼緣與鬥拱斜撐3的傾斜角度相同，下翼緣水平設置，腹板和上翼緣垂直，和下翼緣之間形成非直角的夾角。所述懸挑梁2與鬥拱斜撐3連接處設置有與其垂直的次梁A13、下部支撐鋼柱4和下部支撐鋼管柱5連接處設置有與其垂直的次梁B14。所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架的施工工法，步驟如下
步驟一，管桁架I在加工廠內整體拼裝製作完畢後，根據實際運輸條件將其分為三段，分別為I、II和III段運至現場；管桁架在加工過程中，管桁架腹杆的相貫線埠加工採用相貫線自動切割機進行自動加工，有效的保證了相貫線埠的加工質量和加工效率，參見圖6 ；
步驟二，管桁架分段進場後，在地面型鋼胎具上進行整體拼裝,參見圖7 ；
步驟三，檢查測量管桁架整體精度滿足要求後，將第I段和第Π段現場拼接口斷開，將第11段和第111段現場拼接口 焊接，使第11段和第111段連接為吊裝整體；
步驟四，起吊前通過倒鏈15在地面調整使第II段和第III段形成的吊裝整體和地面夾角略小於設計角度，利用現場的塔吊吊鉤16吊裝第II段和第III段管桁架形成的吊裝整體，就位時，以屋面和及上部支撐柱8為主要控制點調各支撐點的軸線位置，調整完成後在其兩側分別設置兩道纜風繩與已完成結構拉接牢固，同時利用纜風繩調整管桁架的立面垂直度，並配合經緯儀或線墜進行測量，調整至符合施工精度要求，然後將上部支撐柱8及第II段和第III段管桁架組成的整體滿焊固定，同時，拉緊側面的纜風繩，然後摘除塔吊吊鉤，參見圖8 ；
步驟五，起吊前通過倒鏈15在地面調整使第I段管桁架和地面夾角略小於設計角度，利用現場的塔吊吊鉤16吊裝第I段管桁架，先利用下部支撐鋼柱4和下部前端支撐柱5調整管桁架的各支撐點的軸線位置，調整完畢後，通過拉鋼絲的方法複測屋脊管桁架的整體直線度，並調整第I段管桁架下端支撐的高度保證其整體直線度，然後將下部支撐鋼柱4和下部支撐鋼管柱5的支撐點與第I段管桁架滿焊固定，同時，拉緊側面的纜風繩，然後摘除塔吊吊鉤，參見圖9 ；
步驟六，第I段管桁架與第Π段和第ΠΙ段管桁架空中組對，組對時利用弦杆接口內的襯管17進行對口連接和接口處的對接焊縫錯邊量、焊縫間隙的控制，參見圖10 ；
步驟七，再次檢查纜風繩的拉緊程度，確保拉緊程度基本一致，而後按照先弦杆、後腹杆的順序進行焊接現場接口。弦杆的焊接採用跳焊法交替焊接上下弦杆，即先對下弦杆對接焊縫進行整圈第一遍焊接後，轉到上弦杆對接焊縫進行整圈第一遍焊接，而後再轉到下弦杆焊接整圈一遍，如此交替進行直至焊接完畢。
權利要求
1.一種仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，斜向安裝在主體結構(7)的挑簷部位，包括飛簷骨架和鬥拱骨架，其特徵在於所述飛簷骨架為管桁架(1)，由下部支撐鋼柱(4)、下部支撐鋼管柱(5)和上部支撐柱(8)形成的斜面支頂，管桁架(I)與上述三者之間均為剛性連接，所述下部支撐鋼柱(4)和下部支撐鋼管柱(5)支撐在自主體結構頂部懸挑出的懸挑梁(2)上，所述上部支撐柱(8)設置在主體結構(7)的最頂層的結構梁(7. I)上； 所述鬥拱骨架由鬥拱斜撐(3)、鬥拱水平梁(6)和鬥拱小橫梁(11)組成，所述鬥拱斜撐(3)和鬥拱水平梁(6)之間為空間垂直，所述鬥拱小橫梁(11)水平設置，與鬥拱斜撐(3)在同一平面內，兩者之間的夾角為鈍角，所述鬥拱小橫梁(11)與鬥拱水平梁(6)在同一平面內，兩者之間之間的夾角為鈍角，三者的端部匯集至一點，所述鬥拱小橫梁的另一端與主體結構(7)的預留牛腿B (10)連接，所述鬥拱斜撐(3)的另一端連接在懸挑梁(2)的底面。
2.根據權利要求I所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，其特徵在於所述管桁架(I)是由直線上弦杆(I. I)和凸弧線下弦杆(I. 2)端部連接形成的弓形，腹杆(I. 3)設置在弓形包圍的區域內，並分別與直線上弦杆(I. I)和凸弧線下弦杆(I. 2)固定連接形成的平面弓形桁架。
3.根據權利要求I所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，其特徵在於所述大懸挑梁(2)與主體結構頂部(7)最下一層之間通過預留牛腿A (9)連接，預留牛腿A (9)與大懸挑梁(2 )之間為栓焊組合連接。
4.根據權利要求I所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，其特徵在於所述鬥拱水平梁(6)為異形工字鋼梁，其上翼緣與鬥拱斜撐(3)的傾斜角度相同，下翼緣水平設置，腹板和上翼緣垂直，和下翼緣之間形成非直角的夾角。
5.根據權利要求I所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，其特徵在於所述鬥拱水平梁(6)的腹板兩側設置有加勁板(12)。
6.根據權利要求I所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架，其特徵在於所述懸挑梁(2)與鬥拱斜撐(3)連接處設置有與其垂直的次梁A (13)、下部支撐鋼柱(4)和下部支撐鋼管柱(5)連接處設置有與其垂直的次梁B (14)。
7.根據權利要求I所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架的施工工法，其特徵在於步驟如下 步驟一,符桁架(I)在加工廠內整體拼裝製作完畢後，根據實際運輸條件將其分為三段，分別為i Ii和III段運至現場； 步驟二，管桁架分段進場後，在地面型鋼胎具上進行整體拼裝； 步驟三，檢查測量管桁架整體精度滿足要求後，將第I段和第II段現場拼接口斷開，將第Il段和第III段現場拼接口焊接，使第II段和第III段連接為吊裝整體； 步驟四，起吊前通過倒鏈(15)在地面調整使第II段和第m段形成的吊裝整體和地面夾角略小於設計角度，利用現場的塔吊吊鉤(16)吊裝第H段和第III段管桁架形成的吊裝整體，就位時，以屋面和及上部支撐柱(8)為主要控制點調各支撐點的軸線位置，調整完成後在其兩側分別設置兩道纜風繩與已完成結構拉接牢固，同時利用纜風繩調整管桁架的立面垂直度，並配合經緯儀或線墜進行測量，調整至符合施工精度要求，然後將上部支撐柱(8)及第II段和第III段管桁架組成的整體滿焊固定，同時，拉緊側面的纜風繩，然後摘除塔吊吊鉤；步驟五，起吊前通過倒鏈(15)在地面調整使第I段管桁架和地面夾角略小於設計角度，利用現場的塔吊吊鉤(16)吊裝第I段管桁架，先利用下部支撐鋼柱(4)和下部前端支撐柱(5)調整管桁架的各支撐點的軸線位置，調整完畢後，通過拉鋼絲的方法複測屋脊管桁架的整體直線度，並調整第I段管桁架下端支撐的高度保證其整體直線度，然後將下部支撐鋼柱(4)和下部支撐鋼管柱(5)的支撐點與第I段管桁架滿焊固定，同時，拉緊側面的纜風繩，然後摘除塔吊吊鉤； 步驟六，第I段管桁架與第II段和第ΙΠ段管桁架空中組對，組對時利用弦杆接口內的襯管(17)進行對口連接和接口處的對接焊縫錯邊量、焊縫間隙的控制； 步驟七，再次檢查纜風繩的拉緊程度，確保拉緊程度基本一致，而後按照先弦杆、後腹杆的順序進行焊接現場接口。
8.根據權利要求I所述的仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架的施工工法，其特徵在於所述步驟七中，弦杆的焊接採用跳焊法交替焊接上下弦杆，即先對下弦杆對接焊縫進行整圈第一遍焊接後，轉到上弦杆對接焊縫進行整圈第一遍焊接，而後再轉到下弦杆焊接整圈一遍，如此交替進行直至焊接完畢。
全文摘要
一種仿古建築大屋頂大跨度飛簷鬥拱鋼骨架及其施工工法，所述骨架斜向安裝在主體結構的挑簷部位，包括飛簷骨架和鬥拱骨架，所述飛簷骨架為管桁架，由下部支撐鋼柱、下部支撐鋼管柱和上部支撐柱形成的斜面支頂，管桁架與上述三者之間均為剛性連接，所述鬥拱骨架由鬥拱斜撐、鬥拱水平梁和鬥拱小橫梁組成，所述鬥拱斜撐和鬥拱水平梁之間為空間垂直，所述鬥拱小橫梁水平設置。在施工過程中採用地面整體拼裝，分段吊裝，吊裝過程中採用倒鏈調整確保施工精度，吊至預定位置進行空中對接。本發明所述飛簷鬥拱鋼骨架可完美實現仿古大跨度屋頂的建築造型，施工工藝安全可靠，適用於大跨度仿古屋頂結構和施工。
文檔編號E04D13/155GK102635209SQ20121016191
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月23日 優先權日2012年5月23日
發明者喬廣宇, 吳剛, 李世龍, 李猛, 杜衛華, 王尊言, 王武戰, 羅瓊英, 艾傑, 邊繼國, 陳小茹, 韓友強 申請人:中建二局第三建築工程有限公司, 北京市設備安裝工程集團有限公司