一种地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑钢结构安装技术领域，尤其是涉及一种地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工方法。

背景技术

网架结构由于其重量轻、空间受力均匀及整体抗震性能好等优点，广泛应用在大跨度公共场馆类建筑的屋盖结构中。建筑形状规则的平面网架结构，施工现场常采用的拼装方法为根据下弦球的空间定位设置临时支撑，先进行下弦球和下弦杆件的定位拼装，然后再进行上弦球、斜腹杆、上弦杆的拼装。对于原位拼装的空间曲面造型的网架结构，由于存在较高的拱度，下弦球距离地面较高，若采用上述拼装方法，需要设置较高的临时支撑，存在大量的高空作业，施工难度大、效率较低，同时消耗大量的辅助材料、人工和机械，拼装精度难以保证。

公开号为CN 111441475 A的中国专利申请公开一种曲面双层网壳结构渐扩拼装顶升施工方法，包括步骤：安装下部转换层；安装起步段顶升架；安装起步单元网壳；顶升至第二阶段高度，安装第二阶段顶升架及上部转换节点，拆除第一阶段顶升架；顶升至第三阶段高度，在不同标高看台上安装第三阶段阶顶升架及上部转换节点，同时安装顶升平台上网壳；顶升至设计标高。采用此方法解决了曲面网壳在有地下室及不同标高看台的场馆内施工的问题，避免了搭设满堂脚手架等大量临时措施，提高了施工速度。然而，上述方案不适合于地面顶升拼装空间曲面网架结构，且在顶升到下一阶段高度时，需要拆除前一阶段的顶升架，可能造成施工效率下降。

因此，开发一种适合于地面顶升拼装空间曲面网架结构且高效的地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工方法是一个待解决的技术问题。

发明内容

由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工方法，采用顶升工艺在地面对空间曲面网架结构进行原位拼装，能够降低网架在地面拼装高度，减小施工难度，提高施工效率。

为实现上述目的，本发明提供一种地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、对顶升拼装工况进行施工验算，划分拼装单元模块网格数量和选定布置顶升点位，使网架结构顶升拼装单元模块的变形控制在规范允许范围内，并选取曲面网架结构的跨中数列网格作为起步单元模块；

步骤S2、所述起步单元模块原位拼装：根据起步单元模块的下弦球的平面投影位置和空间定位坐标，在其下方位置设置支撑柱，然后，依次按照下弦球、下弦水平杆、直腹杆、上弦球、斜腹杆、上弦水平杆的顺序拼装完成所述起步单元模块；

步骤S3、在所述步骤S1计算分析选定的顶升点位置安装顶升设备：所述顶升设备包括底座、液压千斤顶、标准节支架、横梁；所述横梁通过立柱与上弦球连接固定，所述标准节支架与底座通过所述液压千斤顶连接；

步骤S4、所述顶升设备经调试无误后，将所述起步单元模块同步向上顶升到方便作业人员拼装的合适高度；

步骤S5、将所述支撑柱移至所述起步单元模块两侧待拼装单元下弦球的平面投影位置和空间定位坐标下方位置，两侧同时向外扩大拼装起步单元模块，直到拼装好的网格最低点和地面的净距离不足以继续拼装网格时为止；

步骤S6、重复所述步骤S4和步骤S5或所述步骤S3至S5，将拼装完成的网架单元模块继续向上顶升到一定合适高度，两侧同时向外继续扩大拼装网架单元模块，直到网架整体拼装完成。

所述施工方法在空间曲面网架结构地面原位拼装时，下弦球位置设置圆管支撑，选择跨中数列网格拼装成起步单元模块；然后，在起步单元模块计算分析选定的顶升点位置对称依次安装顶升设备；再将起步单元模块同步顶升到方便作业人员拼装的合适高度，依次向两侧继续拼装起步单元模块；当拼装好的网格最低点和地面的净距离不足以继续拼装网格时，重复上述步骤，将拼装完成的网架单元继续向上顶升，两侧同时进行扩大拼装单元，直到网架整体拼装完成。

进一步地，拼装单元模块网格数量的划分根据施工模拟验算确定，布置顶升点位选定在楼面混凝土梁上或者混凝土柱顶，拼装网架结构荷载通过混凝土梁传给混凝土柱。

进一步地，顶升拼装单元模块变形控制的允许范围为±10mm。

进一步地，所述横梁为H型钢横梁；所述上弦球的位置设置所述横梁和立柱与标准节支架连接。

进一步地，所述标准节支架为三根主肢的三角形标准短节，所述标准节支架之间通过高强螺栓连接固定。

进一步地，所述液压千斤顶的升降由电脑通过液压泵源系统进行控制。

进一步地，所述立柱为圆管立柱，所述支撑柱为圆管支撑柱。

与现有技术相比，对于原位拼装的空间曲面网架结构，本发明降低了网架结构在地面的拼装高度，减少高空作业，降低施工难度，有效提高了网架拼装效率，降低了拼装成本，同时也保证了网架拼装精度。具体地，本发明具有如下优点或者有益效果：

(1)本发明利用顶升设备进行空间曲面网架结构的拼装，能够降低网架在地面拼装高度，减小施工难度，提高施工精度；

(2)本发明在顶升和扩展单元模块网格的过程中无须逐级拆除顶升设备，提高施工效率；

(3)本发明在顶升和扩展单元模块网格的过程中无须搭设脚手架等登高装置，节约了大量措施材料；

(4)本发明利用标准节支架作为网架结构在地面拼装过程中临时支撑措施，顶升标准节支架可循环重复使用，大大减少了措施材料用量，节约了资源。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未完全按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明一实施例中地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工流程图；

图2为本发明一实施例中地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工步骤S2的结构示意图；

图3为本发明一实施例中地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工步骤S3的结构示意图；

图4为本发明一实施例中地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工步骤S4的结构示意图；

图5为本发明一实施例中地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工步骤S5的结构示意图；

图6为本发明一实施例中地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工步骤S6的结构示意图；

其中，1、支撑柱；2、起步单元模块；2.1、下弦球；2.2、下弦水平杆；2.3、直腹杆；2.4、上弦球；2.5、斜腹杆；2.6、上弦水平杆；3、顶升设备；3.1、底座；3.2、液压千斤顶；3.3、标准节支架；3.4、横梁；3.5、立柱。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。应当理解，所有描述的这些示例性实施例仅是本发明的部分实施例和示例，而不是全部。相反，提供这些示例性实施例是为了本领域的技术人员能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的技术内容更为完整地传达给本领域的技术人员。

实施例

参见图1，本实施例提供了一种地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤S1、对顶升拼装工况进行施工验算，划分拼装单元模块网格数量和选定布置顶升点位，使网架结构顶升拼装单元模块的变形控制在规范允许范围内，并选取曲面网架结构的跨中数列网格作为起步单元模块2。作为示例，参见图2，起步单元模块2是8跨。优选地，拼装单元模块网格数量的划分根据施工模拟验算确定，布置顶升点位选定在楼面混凝土梁上或者混凝土柱顶，拼装网架结构荷载通过混凝土梁传给混凝土柱。顶升拼装单元模块变形控制的允许范围为±10mm，以保证拼装精度。

步骤S2、参见图2，起步单元模块2原位拼装：根据起步单元模块2的下弦球2.1的平面投影位置和空间定位坐标，在其下方位置设置支撑柱1，然后，依次按照下弦球2.1、下弦水平杆2.2、直腹杆2.3、上弦球2.4、斜腹杆2.5、上弦水平杆2.6的顺序拼装完成起步单元模块2。作为示例，支撑柱1为圆管支撑柱。

步骤S3、参见图3，在所述步骤S1计算分析选定的顶升点位置安装顶升设备3：顶升设备3包括底座3.1、液压千斤顶3.2、标准节支架3.3、横梁3.4；横梁3.4通过立柱3.5与上弦球2.4连接固定，标准节支架3.3与底座3.1通过液压千斤顶3.2连接。液压千斤顶3.2的升降主要由电脑通过液压泵源系统进行控制。作为示例，顶升点分别设于起步单元模块2的两端跨内。立柱3.5为圆管立柱。

步骤S4、参见图4，顶升设备3经调试无误后，将所述起步单元模块2同步向上顶升到方便作业人员拼装的合适高度。作为示例，横梁3.4为H型钢横梁；上弦球2.4的位置设置横梁3.4和立柱3.5与标准节支架3.3连接。作为示例，标准节支架3.3为三根主肢的三角形标准短节，标准节支架3.3之间通过高强螺栓连接固定。

步骤S5、参见图5，将支撑柱1移至起步单元模块2两侧待拼装单元下弦球的平面投影位置和空间定位坐标下方位置，两侧同时向外扩大拼装起步单元模块2，直到拼装好的网格最低点和地面的净距离不足以继续拼装网格时为止。作为示例，起步单元模块2两侧同时向外扩大4跨。

步骤S6、重复所述步骤S4和S5，将拼装完成的网架单元模块继续向上顶升到一定合适高度，两侧同时向外继续扩大拼装网架单元模块；或者，重复所述步骤S3至步骤S5，在拼装完成的网架单元模块的两端跨内安装顶升设备3，将拼装完成的网架单元模块继续向上顶升到一定合适高度，两侧同时向外继续扩大拼装网架单元模块，直到网架整体拼装完成。可以理解的是，顶升设备并不一定在每次扩大拼装网架单元模块时都需要安装，而是根据按照施工验算要求增加。作为示例，参见图6，本实施例中，两侧每向外扩大拼装4跨网格，需要加设一组顶升设备。

综上，本申请提供了一种地面顶升拼装空间曲面网架结构的施工方法。所述施工方法首先在起步单元模块下弦球位置设置圆管支撑，选择跨中数列网格拼装成起步单元模块；然后，在起步单元模块计算分析选定的顶升点位置对称依次安装顶升设备；再将起步单元模块同步顶升到方便作业人员拼装的合适高度，依次向两侧继续拼装起步单元模块；当拼装好的网格最低点和地面的净距离不足以继续拼装网格时，重复上述步骤，将拼装完成的网架单元继续向上顶升，两侧同时进行扩大拼装单元，直到网架整体拼装完成。本发明能够降低网架在地面拼装高度，减小施工难度，提高施工效率，同时节约了大量措施材料。

在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本申请文件中使用的标准零件可以从市场上直接购买，而根据说明书记载的非标准结构部件，也可以直接根据现有的技术常识毫无疑义的加工得到，同时各个零部件的连接方式采用现有技术中成熟的常规手段，而机械﹑零件及设备(如液压千斤顶、液压泵源)均采用现有技术中常规的型号，故在此不再作出具体叙述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。