一种跨层钢桁架倒吊式施工方法

技术领域

本发明涉及钢结构施工技术领域，尤其涉及一种跨层钢桁架倒吊式施工方法。

背景技术

现有技术中跨层钢桁架结构采用正向施工，从下到上依次安装钢结构，安装过程中由于钢结构未形成较为稳定的结构体系，因此需额外搭设钢结构支撑架作为临时支撑使用，待钢桁架安装完成后拆除，以确保在安装过程中钢结构的整体稳定。传统施工方法临时支撑是需从下到上搭设，施工下层钢结构时临时支撑顶接于钢结构下部，当下层施工完毕开始施工上层钢结构时，必须增加临时支撑的高度使其延伸至待安装的上层钢结构下方，那么临时支撑向上延伸时势必会穿过已安装成型的下层钢结构，无法避让，造成上层临时支撑向上延伸的不可行。

并且由于吊柱结构的特殊性(吊柱两端为带销轴的圆盘形结构，只能承受拉力)，传统从下至上的施工顺序将导致在柱上端的钢桁架安装就位之前，吊柱仅有柱下端处的销形节点作为支撑，为左右转动的非固结支撑点，吊柱无法单独直立，且搭设侧向支撑对其进行施工，施工过程中的稳固难度大。

基于以上缺陷，现需要一种施工方法，能够避免临时支撑结构穿过已成型的钢结构，便于整体结构的施工；并且保证吊柱在钢桁架安装就位前，吊柱的稳固性不受影响。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种跨层钢桁架倒吊式施工方法，避免临时支撑结构不穿过已成型的钢结构，便于整体结构的施工；并且保证吊柱在钢桁架安装就位前，吊柱的稳固性不受影响。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

一种跨层钢桁架倒吊式施工方法，包括如下步骤：

S1：屋顶跨层桁架两端钢框架的施工；两端的钢框架用于安装屋顶跨层桁架；

S2：屋顶跨层桁架的吊装；通过吊装工具吊装所述屋顶跨层桁架，所述屋顶跨层桁架的两端分别与对应端的钢框架连接；

S3：安装吊柱；将所述吊柱倒吊于所述屋顶跨层桁架的下表面；

S4：下层楼面桁架的吊装；所述楼面桁架一端与所述吊柱下端通过销轴连接，另一端设置在型钢混凝土柱预置牛腿上；

S5：次钢构件的施工。

作为一种较优的实施方案，所述屋顶跨层桁架包括上弦杆、下弦杆与腹杆；所述上弦杆与下弦杆通过所述腹杆连接；所述步骤S2包括如下步骤：

S201：设置临时支撑；所述临时支撑用于支撑所述屋顶跨层桁架的安装；

S202：吊装所述屋顶跨层桁架的上弦杆与下弦杆，将所述上弦杆与下弦杆的两端与两端的钢结构连接；

S203：吊装所述屋顶跨层桁架的腹杆；将所述腹杆安装在所述上弦杆与下弦杆之间；

S204：拆除临时支撑。

作为一种较优的实施方案，所述吊柱的下方设置有销轴孔，所述楼面桁架跨中上弦上翼缘设置有吊耳，所述吊耳与销轴孔通过所述销轴连接。

作为一种较优的实施方案，所述销轴孔下方设置有安装支架；所述楼面桁架吊装时，先将所述销轴设置在所述安装支架上，待所述楼面桁架两端位置调整完毕，再将所述销轴完全插入。

作为一种较优的实施方案，所述步骤S4中，所述楼面桁架先进行地面拼装，再进行整体吊装。

作为一种较优的实施方案，所述次钢构件包括若干横梁与梁上柱；所述横梁用于将同一水平面的钢结构进行连接；所述梁上柱一端设置在所述楼面桁架上表面；所述梁上柱的另一端通过所述横梁与所述型钢混凝土柱和吊柱连接；相邻两所述梁上柱之间也通过所述横梁连接。

作为一种较优的实施方案，所述步骤S5中所述次钢构件从下至上进行施工。

作为一种较优的实施方案，所述步骤S5还包括在所述楼面桁架与所述型钢混凝土柱之间设置斜撑。

作为一种较优的实施方案，所述步骤S1-S5施工完成进行楼层板的铺设与混凝土的浇筑。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种跨层钢桁架倒吊式施工方法，具有如下有益效果：

(1)先吊装屋顶跨层桁架，再吊装下层的楼面桁架，采用倒吊法，杜绝传统的从下至上的施工方法，避免吊装上层钢结构时，临时支撑需穿过下层已成型的钢结构，导致施工困难。

(2)先吊装屋顶跨层桁架，再将吊柱安装在屋顶跨层桁架的下方，使吊柱承受轴向拉力，无需对吊柱另设置侧向稳固支撑，吊柱的稳定性不受影响。

(3)倒吊式施工方法，利用上层已施工钢结构作为下层未施工钢结构的支撑与安装节点，因此，对下层钢结构进行施工时，无需设置临时支撑装置，节省工艺流程与人工成本、材料成本，加快施工进程，提高经济效应。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的步骤1中钢框架安装结构示意图；

图3为本发明的步骤2中屋顶跨层桁架安装结构示意图；

图4为本发明的步骤3中吊柱安装结构示意图；

图5为本发明的步骤4中楼面桁架安装结构示意图；

图6为本发明的楼面桁架两端安装结构示意图；

图7为本发明的图5的局部放大示意图；

图8为本发明的步骤5次钢构件安装结构示意图；

图9为本发明的实施例3中现场施工示意图。

图中：1、钢框架；2、屋顶跨层桁架；21、下弦杆；22、上弦杆；23、腹杆；3、临时支撑；4、吊柱；5、楼面桁架；6、牛腿；7、次钢构件；8、安装支架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

实施例1

如图1-图8所示，本实施例提供了一种跨层钢桁架倒吊式施工方法，包括如下步骤：

S1：屋顶跨层桁架2两端钢框架1的施工；两端的钢框架1用于安装屋顶跨层桁架2；两端的钢框架1由钢柱构成，两端的钢框架1分别与建筑结构连接，两端的钢框架1为屋顶跨层桁架2提供安装与连接基础；

S2：屋顶跨层桁架2的吊装；通过吊装工具吊装所述屋顶跨层桁架2，所述屋顶跨层桁架2的两端分别与对应端的钢框架1连接；由于屋顶跨层桁架2重量较重，吊装的高度较高，因此屋顶跨层桁架2优选采用汽车吊进行吊装，吊装时，先在屋顶跨层桁架2的吊装点下设置临时支撑3，与屋顶跨层桁架2一起形成稳定结构体系，保证屋顶跨层桁架2安装能够安全稳定地进行；

S3：安装吊柱4；将所述吊柱4倒吊于所述屋顶跨层桁架2的下表面；吊柱4两端均为圆盘形结构，屋顶跨层桁架2的下表面设置有与圆盘匹配的连接耳，连接耳与吊柱4上端通过销轴连接，此时，由吊柱4的上端承受拉力，在进行下层楼面桁架5的安装时，无需对吊柱4额外设置侧向稳固支撑，不影响下层楼面桁架5的安装；

S4：下层楼面桁架5的吊装；所述楼面桁架5一端与所述吊柱4下端通过销轴连接，另一端设置在型钢混凝土柱预置牛腿6上；值得说明的是，安装区域中的型钢混凝土柱预置牛腿6上设置有橡胶支座，橡胶支座用于将楼面桁架5的作用力传递给牛腿6，改善牛腿6的受力状态；楼面桁架5一端与橡胶支座连接固定，另一端与吊柱4的下端连接固定，由吊柱4与牛腿6共同分担楼面桁架5的载荷；

S5：次钢构件7的施工；次钢构件7用于使钢结构形成结构受力体系，使确保钢结构建筑的整体稳定性，避免楼面桁架5吊装后出现下挠错位或者平面外的拱起，使楼层的安装精度变低，因此，次钢构件7用于钢结构框架的整体的稳定性，提高楼层的安装精度。

本发明采用倒吊式施工方法，即先吊装屋顶跨层桁架2，再吊装下层的楼面桁架5，杜绝传统的从下至上的施工方法，避免吊装上层钢结构时，临时支撑3需穿过下层已成型的钢结构，导致施工困难；且屋顶跨层桁架2施工完成，设置吊柱4，给下层楼面桁架5提供支撑，利用钢结构本身作为未施工钢结构的支撑，无需再设置支撑装置，节省工艺流程与人工成本，加快施工进程，提高经济效应。

实施例2

如图1-图8所示，本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的，具体的，本实施例提供了一种跨层钢桁架倒吊式施工方法，包括如下步骤：

S1：屋顶跨层桁架2两端钢框架1的施工；两端的钢框架1用于安装屋顶跨层桁架2；两端的钢框架1为屋顶跨层桁架2提供支撑基础，承担屋顶跨层桁架2的载荷；

S2：屋顶跨层桁架2的吊装；通过吊装工具吊装所述屋顶跨层桁架2，所述屋顶跨层桁架2的两端分别与对应端的钢框架1连接；

作为一种较优的实施方案，所述屋顶跨层桁架2包括上弦杆22、下弦杆21与腹杆23；所述上弦杆22与下弦杆21通过所述腹杆23连接；所述步骤S2包括如下步骤：

S201：设置临时支撑3；所述临时支撑3用于支撑所述屋顶跨层桁架2的安装；临时支撑3点的布置按照桁架分段后，根据整体自重荷载和施工荷载，验算强度，决定支撑数量及分布间距。应保证临时支撑3安装稳定，不影响屋顶跨层桁架2的拼装，保证安装精度；

S202：吊装所述屋顶跨层桁架2的上弦杆22与下弦杆21，将所述上弦杆22与下弦杆21的两端与两端的钢结构连接；值得说明的是，以临时支撑3作为支撑点，先将上弦杆22与下弦杆21进行分段吊装，上弦杆22与下弦杆21之间通过竖杆连接；将上弦杆22与下弦杆21的两端分别与对应端的钢结构进行连接，完成上弦杆22与下弦杆21的整体吊装；

S203：吊装所述屋顶跨层桁架2的腹杆23；将所述腹杆23安装在所述上弦杆22与下弦杆21之间；腹杆23用于增强上弦杆22与下弦杆21之间连接的稳定性，腹杆23的吊装遵循从中间向两端吊装；

S204：屋顶跨层桁架2完成整体吊装后，拆除临时支撑3。

S3：安装吊柱4；将所述吊柱4倒吊于所述屋顶跨层桁架2的下表面用于安装下层楼面桁架5；

S4：下层楼面桁架5的吊装；所述楼面桁架5一端与所述吊柱4下端通过销轴连接，另一端设置在型钢混凝土柱预置牛腿6上；

作为一种较优的实施方案，所述吊柱4的下方设置有销轴孔，所述楼面桁架5跨中上弦上翼缘设置有吊耳，所述吊耳与销轴孔通过所述销轴连接。

作为一种较优的实施方案，吊柱4下端销轴与楼面桁架5一端进行连接时，由于连接过程中需要进行微调，需配合楼面桁架5另一端橡与牛腿6上的橡胶支座连接固定，因此，吊柱4下端销轴不能一次固定到位。因此在所述销轴孔下方设置有安装支架8；所述楼面桁架5吊装时，先将所述销轴设置在所述安装支架8上，待所述楼面桁架5两端位置调整完毕，再将所述销轴完全插入。方便安装时进行位置微调，保证安装精度与安装结构的稳定性。

作为一种较优的实施方案，所述步骤S4中，由于楼面桁架5的自身载荷相对于屋顶跨层桁架2来说较低，因此所述楼面桁架5先进行地面拼装，再进行整体吊装，简化工艺流程，提高施工效率。

S5：次钢构件7的施工；作为一种较优的实施方案，所述次钢构件7包括若干横梁与梁上柱；所述横梁用于将同一水平面的钢结构进行连接；所述梁上柱一端设置在所述楼面桁架5上表面；所述梁上柱的另一端通过所述横梁与所述型钢混凝土柱和吊柱4连接；相邻两所述梁上柱之间也通过所述横梁连接。横梁与梁上柱构成钢框架1，用于分担楼面桁架5承担的载荷，提高楼层平面整体的稳定性。

作为一种较优的实施方案，所述步骤S5中所述次钢构件7从下至上进行施工，方便工人施工，加快施工流程，并且对次钢构件7进行施工时，以楼面桁架5作为支撑，不需要再设置支撑装置。

作为一种较优的实施方案，为了提高楼面桁架5与型钢混凝土柱之间结构的稳定性，所述步骤S5还包括在所述楼面桁架5与所述型钢混凝土柱之间设置斜撑；值得说明的是，型钢混凝土柱上设置有用于斜撑或者横梁连接的预埋件。

作为一种较优的实施方案，所述步骤S1-S5施工完成进行楼层板的铺设与混凝土的浇筑，楼层板的铺设包括楼面楼层板与屋面楼层板的铺设；混凝土的浇筑包括楼面混凝土的浇筑与屋面混凝土的浇筑。

实施例3

如图1-图9所示，本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的，具体的，本实施例提供了一种跨层钢桁架具体施工工艺，本工艺中屋顶跨层桁架2分布在三层-屋面层之间，主要呈南北走向分布，跨度17m-54m不等，单榀最重重量约380t，主要由H型钢组成，最大截面为H1200×800×80×80。楼面桁架5主要分布在结构三层及屋面层，跨度18.0m-54.6m不等，截面高度2m-5m不等，单榀重量最重约68t，主要由H型钢组成，最大截面为H600×500×30×50，桁架形式为平面桁架。本工程局部屋顶跨层桁架2与楼面桁架5上下交错，通过吊柱4、销轴等相互连接，在安装过程中不仅会发生竖向变形，平面外的变形控制也极其重要。卸载时需综合考虑桁架自身及周边结构的稳定。因此在施工前需对整个安装过程进行计算机施工仿真模拟，分析每一施工工序对结构产生的影响，同时利用现有平面外的楼层钢梁等横向支撑对桁架进行加固处理，保证钢结构的安装精度，做到事先预防。

施工方法包括如下步骤：

S1：屋顶跨层桁架2两端钢框架1的施工；两端的钢框架1用于安装屋顶跨层桁架2；钢框架1是由若干钢柱组成的框架结构，钢框架1一侧与建筑结构上的预埋件连接，另一侧与屋顶跨层桁架2的端部连接，用于支撑屋顶跨层桁架2，

S2：屋顶跨层桁架2的吊装；通过汽车吊采用高空散装的方式进行屋顶跨层桁架2的吊装，屋顶跨层桁架2的上弦杆22与下弦杆21采用三段式进行吊装，因此，在屋顶跨层桁架2安装位置下设置两个间隔均匀的临时支撑3；临时支撑3顶部包括钢管支托、垫块与千斤顶。吊装时利用千斤顶支撑支托调节网格支撑节点标高，调节完成后，在次支托底部插入垫块及楔块垫实，再撤去千斤顶。将主支托顶面根据网格钢梁底面切平后点焊固定，防止分块定位完成后在施工过程中产生移动。临时支撑3设置在地面，在地面上铺设路基箱，然后将胎架支撑于路基箱上，可以保持胎架稳定，不发生沉降。

S202：上弦杆22与下弦杆21扥三段吊装，两个临时支撑3作为三段的节点，从一端进行吊装，先吊装下弦杆21，下弦杆21的一端作用在临时支撑3上，另一端作用在对应端的钢框架1上；再吊装上弦杆22与下弦杆21之间的竖杆，随后吊装与此段下弦杆21对应的上弦杆22；重复以上步骤，完成整段上弦杆22与下弦杆21的吊装。

S203：吊装所述屋顶跨层桁架2的腹杆23；从上弦杆22与下弦杆21的中部向两端进行腹杆23的吊装，直至所有腹杆23吊装完成；腹杆23的拼接按单H型钢拼接焊接顺序进行，同一根杆件不应两端同时焊接。

S204：屋顶跨层桁架2完成整体吊装并且完成连接，并且经过测量矫正后，拆除临时支撑3。

高空散装通过建模计算设置合理的临时支撑3，并且临时支撑3可进行循环使用，节约施工成本，分段进行屋顶跨层桁架2的吊装，符合汽车吊的吊装规范，避免吊装载荷过重，增加施工危险，本工艺中屋顶跨层桁架2的吊装方法简单，便于工人施工。

S3：安装吊柱4；将所述吊柱4倒吊于所述屋顶跨层桁架2的下表面用于安装下层楼面桁架5；吊柱4为两端带销轴的圆盘形结构；

S4：下层楼面桁架5的吊装；楼面桁架5采用地面拼装，在通过汽车吊整体吊装的方式进行吊装；楼面桁架5一端与所述吊柱4下端通过销轴连接，另一端设置在型钢混凝土柱预置牛腿6的橡胶支座上；述吊柱4的下方设置有销轴孔，所述楼面桁架5跨中上弦上翼缘设置有吊耳，所述吊耳与销轴孔通过所述销轴连接。

吊柱4下端销轴与楼面桁架5一端进行连接时，先将所述销轴设置在所述安装支架8上，待所述楼面桁架5两端位置调整完毕，再将销轴完全插入，方便安装时进行位置微调，保证安装精度与安装结构的稳定性。

S5：次钢构件7的施工；所述次钢构件7包括若干横梁与梁上柱；所述横梁用于将同一水平面的钢结构进行连接；所述梁上柱一端设置在所述楼面桁架5上表面；所述梁上柱的另一端通过所述横梁与所述型钢混凝土柱和吊柱4连接；相邻两所述梁上柱之间也通过所述横梁连接。横梁与梁上柱构成钢框架1，用于分担楼面桁架5承担的载荷，提高楼层平面整体的稳定性。

次钢构件7从下至上进行施工，方便工人施工，加快施工流程，并且对次钢构件7进行施工时，以楼面桁架5作为支撑，不需要再设置支撑装置。

为了提高楼面桁架5与型钢混凝土柱之间结构的稳定性，楼面桁架5与型钢混凝土柱之间设置斜撑；斜撑一端与楼面桁架5连接，另一端与型钢混凝土柱上预埋件连接。

次钢构件7施工完成进行楼层板的铺设与混凝土的浇筑，楼层板的铺设包括楼面楼层板与屋面楼层板的铺设；混凝土的浇筑包括楼面混凝土的浇筑与屋面混凝土的浇筑。

另外，为避免屋顶跨层桁架2在施工过程中产生下挠，需要对屋顶跨层桁架2进行预起拱来提前应对在施工过程中构件由于荷载产生的下挠，对于屋顶跨层桁架2来说，需要对因为楼面桁架5吊挂产生的荷载进行预起拱，以及屋顶跨层桁架2自身的荷载、混凝土浇筑的荷载，以及与屋顶跨层桁架2相连的钢件的荷载和楼板荷载。而针对楼面桁架5的下挠，需考虑楼面桁架5梁上柱荷载带来变形进行预起拱，第二种就是由自身荷载、混凝土、周边钢梁以及楼板所会产生的变形，从而进行的预起拱。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。