專利名稱：空間大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，具體來說屬于大型場館的空間索架鋼結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
建筑是一個發(fā)展很快的行業(yè)，建筑技術(shù)的發(fā)展日新月異，越來越多的大型場館特別是體育場館的設(shè)計采用了最新的理念和最新的材料，其中索膜張拉結(jié)構(gòu)的蓬蓋形體育場極富二十一世紀(jì)的新氣息，它使體育場館鳥瞰造型新穎美觀。但這種蓬蓋結(jié)構(gòu)需要一個大型的索架鋼結(jié)構(gòu)來支撐它，這種索架鋼結(jié)構(gòu)一般都必需座落在大型的懸挑式鋼筋混凝土梁柱之上，而且體育場館一般都是采用橢圓形結(jié)構(gòu)，這就帶來如下難題其一是這種體育場館都是由大型的懸挑式梁柱來支撐的，座落在大型懸挑梁柱之上的大型索架鋼結(jié)構(gòu)高空作業(yè)率高達(dá)95％以上，而且索架鋼結(jié)構(gòu)的部件一個就是三、四十噸重，部件的尺寸超長超大，一根懸挑桁架就是五十米以上，這注定了它的施工難度極大，結(jié)構(gòu)的安全性和作業(yè)的安全性都是不容忽視的大問題。其二，索架鋼結(jié)構(gòu)剛性支撐部件所形成的上下環(huán)梁都隨著體育場橢圓形結(jié)構(gòu)的改變而改變，它們所形成的空間雙曲線造型，使所有的結(jié)構(gòu)部件均隨此變化而變化，支撐部件的尺寸和大小都存在多樣性和復(fù)雜性，每一個單元的結(jié)構(gòu)誤差累積起來就會使整個結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性，造成極大的潛在的不安全隱患。因此，為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，就必須保證結(jié)構(gòu)的安裝精度。這就要求對此類結(jié)構(gòu)的安裝施工不能沿用傳統(tǒng)的逐個安裝的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和新的技術(shù)問題的提出，本發(fā)明的目的是提供一種適用于大型場館的空間索架鋼結(jié)構(gòu)體系施工的方法。它能保證施工的安全，能將結(jié)構(gòu)的施工誤差在施工過程中逐步消除，不造成累積誤差，保證結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合精度，從而提高了整體建筑物的安全性。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的空間大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系的施工方法將整個工程分為三個階段依次進行第一階段，安裝全部剛性主支撐單元并與四個井筒結(jié)合為大型鋼性主支撐結(jié)構(gòu)骨架；第二階段，安裝懸挑桁架，使其與剛性主支撐結(jié)構(gòu)骨架形成永久結(jié)合；第三階段，安裝環(huán)索及附屬部件，完成全部大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系；具體的安裝步驟方法如下A、整個工程分為一至多個工位，每個工位均依順時針或逆時針方向同時進行安裝；B、在每一工位，用起重吊運機械將第一個剛性主支撐單元整體起吊、準(zhǔn)確定位并立于第一根鋼筋混凝土梁柱的承接位置上，用下拉桿將剛性主支撐單元與鋼筋混凝土梁柱連接在一起，用數(shù)根臨時攬風(fēng)牽拉鋼索牽拉固定整個剛性主支撐單元使其處于穩(wěn)定狀態(tài)；C、用起重吊運機械將第三個剛性主支撐單元整體起吊、準(zhǔn)確定位并立于第三根鋼筋混凝土梁柱的承接位置上，用下拉桿將剛性主支撐單元與鋼筋混凝土梁柱連接在一起，用數(shù)根臨時攬風(fēng)牽拉鋼索牽拉固定整個剛性主支撐單元使其處于穩(wěn)定狀態(tài)；D、將組成插補單元的拼裝組件或散件依次起吊、定位及安裝在第二根鋼筋混凝土梁柱的承接位置上，并與第一、第三兩根鋼筋混凝土梁柱上已安裝完畢的剛性主支撐單元焊接連接或高強螺栓連接；同時消除第一單元和第三單元安裝中產(chǎn)生的累計裝配誤差；用數(shù)根臨時攬風(fēng)牽拉鋼索牽拉固定整個剛性主支撐單元使其處于穩(wěn)定狀態(tài)；E、依照C、D兩步驟重復(fù)循環(huán)進行其余單元安裝，直至整個空間大型索架鋼結(jié)構(gòu)的剛性主支撐單元安裝完畢；整個鋼結(jié)構(gòu)與四個方位的井筒結(jié)合為一個整體，支撐在所有鋼筋混凝土梁柱之上，在空中形成一副大型鋼性主支撐結(jié)構(gòu)骨架；F、將懸挑桁架整體起吊并與剛性主支撐單元進行焊接連接及永久鋼索牽拉連接；G、將懸挑桁架之間的斜撐及附屬部件與已完成的剛性主支撐結(jié)構(gòu)骨架和懸挑桁架相拼裝并連接之；H、將內(nèi)環(huán)索提升安裝在預(yù)先焊接于斜撐桁架上的主索夾上；完成全部大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系。
所述的剛性主支撐單元是由三棱錐體的棱邊所組成的結(jié)構(gòu)體，其中一條垂直于水平面的棱邊即是所稱的立柱；將此單元整體起吊時，應(yīng)保持立柱基本垂直，使立柱下節(jié)點上的球頭對應(yīng)落位于鋼筋混凝土梁柱上的預(yù)埋板球座上，在經(jīng)緯儀的監(jiān)測下進行立柱垂直度和兩下弦桿下端的下環(huán)梁節(jié)點空間位置的調(diào)整，調(diào)整合格后，將下拉桿上端與剛性主支撐單元中的下環(huán)梁節(jié)點用高強螺栓連接，再將下拉桿的下端與鋼筋混凝土梁柱上的預(yù)埋板對拉焊接、高強螺栓連接。
所述的插補單元將剛性主支撐單元分為以下幾種組件或散件A、一根立柱下節(jié)點與一根下弦桁架的焊接組件；B、一根下弦桁架組件；C、一根立柱同兩上拉桿在立柱上端上環(huán)梁節(jié)點處連接的組件；D、拉桿組件；E、散件下環(huán)梁、下拉桿、上環(huán)梁、銷軸；組件及散件均需保證構(gòu)件及相關(guān)角度、尺寸的精度不超差。
安裝過程中與立柱單元連接的攬風(fēng)繩交叉連接在臨近的鋼筋混凝土梁柱的預(yù)留孔洞中，或臨近的其它的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上，其中間設(shè)置有長度調(diào)節(jié)器(即手拉葫蘆)。
本發(fā)明所提出的方法使施工處于有序推進的狀況，保證了施工人員的安全。間隔步進中間插補的方法可以及時地消除施工中的結(jié)構(gòu)誤差，保證結(jié)構(gòu)的安裝精確度，也隨之提高了整個工程的安全保障系數(shù)。根據(jù)人員及設(shè)備的情況，可將整個工程分為數(shù)個工位同時進行安裝，節(jié)省了工時，加快了工程的進度，節(jié)約了資金，而且保證了工程質(zhì)量。本發(fā)明的方法適用于類似的大型場館的索架鋼結(jié)構(gòu)的施工。


附圖1是立柱單元隔位步進中間插補安裝法示意圖；
附圖2是立柱單元與懸挑桁架結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是立柱下節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是立柱單元攬風(fēng)繩平面示意圖。
附圖中標(biāo)記分述如下1——立柱單元；2——立柱；3——上拉桿；4——下弦桿；5——下環(huán)梁；6——下拉桿；7——立柱下節(jié)點；8——下環(huán)梁節(jié)點；9——上環(huán)梁節(jié)點；10——懸挑桁架；11——永久牽拉鋼索；12——立柱下節(jié)點上的球頭；13——鋼筋混凝土梁柱上預(yù)制板上的球座；14——鋼筋混凝土梁柱；15——看臺；16——纜風(fēng)繩；17——長度調(diào)節(jié)器；18——錨固點；19——上環(huán)梁。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細(xì)的描述。武漢體育中心體育場建筑面積8萬平方米，設(shè)有總高45米的二層看臺，可容納六萬觀眾，一流的場地設(shè)施，可以承擔(dān)國內(nèi)國際的一流大型比賽。體育場由四個花瓣形看臺組成橢圓形平臺，長軸277米，短軸245米?？磁_采用框架結(jié)構(gòu)體系，設(shè)置四個角筒，框—筒為蓬蓋支座，蓬蓋采用目前國際上流行的索膜張拉結(jié)構(gòu)，施加予應(yīng)力后與框—筒共同受力，形成框—筒—索膜結(jié)構(gòu)體系。
體育場采用索膜張拉的蓬蓋結(jié)構(gòu)，支撐該蓬蓋結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)的復(fù)蓋面積為27600m2。鋼結(jié)構(gòu)工程主要由三部分組成第一部分為以立柱為中心的剛性主支撐；第二部分為以環(huán)索為中心的柔性副支撐；第三部分為被稱為“馬道”的設(shè)置燈光及音響等設(shè)備用的附屬組件。整個體育場的橢圓形結(jié)構(gòu)中設(shè)置有四個現(xiàn)澆混凝土井筒和56根大型懸挑大斜梁的梁柱為下部支撐，鋼結(jié)構(gòu)的56個立柱單元即座落在此56根梁柱之上，它們沿體育場四周呈花瓣形對稱分布。立柱單元體最大重量約35t，桁架最大榀為1499×1099×52011mm，重約26t，最大懸挑長度為52.0105m，蓬蓋鋼結(jié)構(gòu)總重約4000t，整個結(jié)構(gòu)最大標(biāo)高54.681m。
采用本發(fā)明的方法對上述工程進行施工，剛性主支撐結(jié)構(gòu)采用隔位步進中間插補安裝法，將整個工程分為兩個工位同時施工，分別從東北、西南處28#及56#柱開始順時針方向進行。吊裝采取整體單元間隔安裝2個后，中間插補安裝拼補單元的方式循環(huán)進行。附圖1將第1個剛性主支撐單元至第5個剛性主支撐單元安裝順序顯示為14個步驟，很清楚地表達(dá)了隔位步進中間插補安裝法的安裝順序。至第14步，5個單元組合為一體，其上下橫梁已連接在一起。
整體單元吊裝前，在立柱上節(jié)點與上拉索連接的耳板銷軸孔內(nèi)系好三根φ28的鋼攬繩，并在兩上拉桿及立柱下節(jié)點之間，離下弦桁架上平面約1.2m高處，系好φ12mm的白棕繩作為安裝作業(yè)的行走安全扶繩。在兩下弦節(jié)點上系上兩根φ17.5mm的鋼攬，并在東、西區(qū)二層看臺，南北區(qū)一層靠內(nèi)場邊沿看臺對應(yīng)柱基礎(chǔ)的縱梁兩側(cè)，分別鉆φ56的通孔，穿入φ28的鋼絲繩用卸扣使之連接成環(huán)狀，作為環(huán)梁單元攬風(fēng)錨固點。環(huán)梁單元吊裝前，在所有混凝土柱四周搭好與柱頂平齊的腳手架，并在腳手架頂端鋪上木板，作為安裝的操作平臺。用三吊點法吊裝，吊裝中立柱應(yīng)處于基本垂直狀態(tài)或頂端略向內(nèi)傾斜的狀態(tài)。單元吊裝過程中，應(yīng)通過系在下弦節(jié)點處的白棕繩調(diào)整單元的相對位置，使立柱下節(jié)點球頭與預(yù)埋板球座對應(yīng)落位，再將三根鋼纜風(fēng)繩中串入5t手拉葫蘆。分別將攬風(fēng)繩拉向內(nèi)場看臺的錨固點，并在經(jīng)緯儀的監(jiān)測下進行立柱垂直度和兩下弦節(jié)點空間位置的調(diào)整。然后進行下拉桿與預(yù)埋板的對拉焊接。當(dāng)該單元安裝牢固后，再進行下一個整體單元的吊裝。兩個整體單元吊裝定位完畢后，再進行中間插補單元的嵌補吊裝，直至所有剛性主支撐單元安裝完畢；整個鋼結(jié)構(gòu)與四個方位的井筒結(jié)合為一個整體，支撐在所有鋼筋混凝土梁柱之上，在空中形成一副大型剛性主支撐單元鋼結(jié)構(gòu)骨架。然后再安裝懸挑桁架、懸挑桁架之間的斜撐及附屬組件，整體結(jié)構(gòu)安裝即告完成。
權(quán)利要求
1.一種空間大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系的施工方法，其特征在于所述的施工方法將整個工程分為三個階段依次進行第一階段，采用隔位步進中間插補法安裝全部剛性主支撐單元并與四個井筒結(jié)合為大型鋼性主支撐結(jié)構(gòu)骨架；第二階段，安裝懸挑桁架，使其與剛性主支撐結(jié)構(gòu)骨架形成永久結(jié)合；第三階段，安裝環(huán)索及附屬部件，完成全部大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系；具體安裝方法步驟如下A、整個工程分為一至多個工位，每個工位均依順時針或逆時針方向同時進行安裝；B、在每一工位，用起重吊運機械將第一個剛性主支撐單元(1)整體起吊、準(zhǔn)確定位并立于第一根鋼筋混凝土梁柱(14)的承接位置(13)上，用下拉桿(6)將剛性主支撐單元(1)與鋼筋混凝土梁柱(14)連接在一起，用數(shù)根臨時攬風(fēng)牽拉鋼索(16)牽拉固定剛性主支撐單元(1)使其處于穩(wěn)定狀態(tài)；C、用起重吊運機械將第三個剛性主支撐單元(1)整體起吊、準(zhǔn)確定位并立于第三根鋼筋混凝土梁柱(14)的承接位置(13)上，用下拉桿(6)將剛性主支撐單元(1)與鋼筋混凝土梁柱(14)連接在一起，用數(shù)根臨時攬風(fēng)牽拉鋼索(16)牽拉固定剛性主支撐單元(1)使其處于穩(wěn)定狀態(tài)；D、將組成插補單元的拼裝組件或散件依次起吊、定位及安裝在第二根鋼筋混凝土梁柱(14)的承接位置(13)上，并與第一、第三兩根鋼筋混凝土梁柱(14)上已安裝完畢的剛性主支撐單元(1)焊接連接或高強螺栓連接；同時消除相鄰兩單元安裝中產(chǎn)生的累計裝配誤差；用數(shù)根臨時攬風(fēng)牽拉鋼索(16)牽拉固定剛性主支撐單元(1)使其處于穩(wěn)定狀態(tài)；E、依照C、D兩步驟重復(fù)循環(huán)進行其余單元安裝，直至整個空間大型索架鋼結(jié)構(gòu)的剛性主支撐單元(1)安裝完畢；整個剛性主支撐結(jié)構(gòu)與四個方位的井筒結(jié)合為一個整體，支撐在所有鋼筋混凝土梁柱(14)之上，在空中形成一副大型鋼性主支撐結(jié)構(gòu)骨架；F、將懸挑桁架(10)整體起吊并與剛性主支撐單元(1)進行焊接連接及永久鋼索牽拉連接；G、將懸挑桁架(10)之間的斜撐及附屬組件與已完成的大型鋼性主支撐結(jié)構(gòu)骨架和懸挑桁架(10)相拼裝并連接之；H、將內(nèi)環(huán)索提升安裝在預(yù)先焊接于斜撐桁架上的主索夾上；至此，全部空間大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系安裝完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于；所述的剛性主支撐單元(1)是由三棱錐體的棱邊組成的結(jié)構(gòu)體，其中一條垂直于水平面的棱邊即是所稱的立柱(2)；將此單元(1)整體起吊時，應(yīng)保持立柱(2)基本垂直，使立柱下節(jié)點(7)上的球頭(12)對應(yīng)落位于鋼筋混凝土梁柱(14)上的預(yù)埋板球座(13)上，在經(jīng)緯儀的監(jiān)測下進行立柱(2)垂直度和兩下弦桿(3)下端的下環(huán)梁節(jié)點(8)空間位置的調(diào)整，調(diào)整合格后，將下拉桿(6)上端與剛性主支撐單元(1)中的下環(huán)梁節(jié)點(8)用高強螺栓連接，再將下拉桿(6)的下端與鋼筋混凝土梁柱(14)上的預(yù)埋板對拉焊接、高強螺栓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的插補單元分為以下幾種組件或散件A、一根立柱下節(jié)點(7)與一根下弦桁架(4)的焊接組件；B、一根下弦桁架(4)組件；C、一根立柱(2)同兩上拉桿(3)在立柱上端上環(huán)梁節(jié)點(9)處連接的組件；D、拉桿組件；E、散件下環(huán)梁(5)、下拉桿(6)、上環(huán)梁(19)、銷軸；組件及散件均需保證構(gòu)件及相關(guān)角度、尺寸的精度不超差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于安裝過程中與立柱單元(1)連接的攬風(fēng)繩(16)交叉連接在臨近的鋼筋混凝土梁柱(14)的預(yù)留孔洞(18)中，或臨近的其它的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上，其中間設(shè)置有長度調(diào)節(jié)器(即手拉葫蘆)(17)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空間大型索架鋼結(jié)構(gòu)體系施工方法。本發(fā)明屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域。本方法的特點在于剛性主支撐的安裝施工采用隔位步進中間插補安裝法，其步驟如下A.整個工程分為一至多個工位同時進行安裝；B.將第一個剛性主支撐單元安裝定位；C.將第三個剛性主支撐單元安裝定位；D.在一、三兩單元之間插補安裝第二單元，并消除前兩單元的累積結(jié)構(gòu)誤差；E.重復(fù)C、D的操作，直至安裝完畢形成剛性主支撐骨架系統(tǒng)；F.安裝懸挑桁架及附屬組件。本方法施工有序，保證了施工安全。及時地消除施工中的結(jié)構(gòu)誤差，保證結(jié)構(gòu)的安裝精確度，提高了整個工程的安全保障系數(shù)。本發(fā)明的方法適用于類似的大型場館的索架鋼結(jié)構(gòu)的施工。
文檔編號E04B1/35GK1517502SQ0311846
公開日2004年8月4日 申請日期2003年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月15日
發(fā)明者尹毅書, 司文志, 毛仲喜 申請人:中國建筑第八工程局中南公司