一种铝合金单层网壳的节点板对位连接结构及安装方法与流程

本技术涉及建筑施工，尤其是涉及一种铝合金单层网壳的节点板对位连接结构及安装方法。

背景技术：

1、在建筑领域，随着人们对建筑空间和造型要求的不断提高，铝合金平面桁架柱与铝合金单层网壳结构体系得到了越来越广泛的应用。该结构体系力学性能良好，能够承受较大荷载，适用于大跨度建筑。

2、在现有施工实践中，将铝合金网壳划分为多个分块进行吊装并安装于铝合金桁架柱上时，通常采用高空逐块操作的方式。施工人员先利用起吊设备将第一块网壳吊运至桁架柱的预定位置并固定，再依次吊装后续分块。每块网壳就位时，均需借助脚手架等支撑设施提供作业平台。拼接过程中，起吊设备将后一块网壳悬吊至前一块网壳附近，施工人员通过手动调整其空间位置和角度，使其尽量与前一块对齐，随后采用螺栓或铆钉等进行固定。该过程对起吊设备的操控精度和施工人员的操作熟练度均有较高要求。

3、然而，上述方法存在明显不足。由于起吊设备在高空作业时易受风力等因素影响，后一块网壳在悬吊状态下难以保持稳定，导致其与前一块网壳的对位精度受限。同时，手动调整方式受制于高空作业环境和人工操作误差，进一步降低了拼接的准确性。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本技术提供一种铝合金单层网壳的节点板对位连接结构及安装方法。

2、本技术实施例提供一种铝合金单层网壳的节点板对位连接结构，包括多根桁架柱、网壳单元及可调式支撑组件；多根桁架柱围设形成容纳空间；网壳单元布置于多根桁架柱的上方，网壳单元包括相邻的第一拼装单元和第二拼装单元，第一拼装单元包括第一杆件以及连接于第一杆件端部的下节点板，第二拼装单元包括第二杆件以及连接于第二杆件端部的上节点板，上节点板位于下节点板的上方；可调式支撑组件设于容纳空间内，可调式支撑组件具有调节端，调节端抵接于下节点板的底端，以支撑下节点板并对其进行高度及水平旋转调节；其中，下节点板远离调节端的一面向上凸设有第一定位结构，上节点板设有供第一定位结构通过的定位孔；第一定位结构包括自上而下的第一导向段和第二导向段，第一导向段至第二导向段的外径逐渐增大以形成平滑过渡的导向斜面；第一导向段的最大外径小于定位孔的内径，第二导向段的最大外径与定位孔的内径相适配；导向斜面被配置为在上节点板向下套合时，引导定位孔的孔壁沿第一定位结构表面滑动并平移对中定位；下节点板设有多个第一连接孔，上节点板设有与多个第一连接孔对应的多个第二连接孔；在第二导向段的最大外径与定位孔的内径相适配状态下，上节点板与下节点板的相对位置被锁定，第一连接孔与第二连接孔正对，以容纳用于锁紧上节点板与下节点板的紧固件。

3、通过采用上述技术方案，在下节点板上设置具有第一导向段和第二导向段的第一定位结构，并在上节点板上设置定位孔，利用外径逐渐增大形成平滑过渡的导向斜面，使得在吊装第二拼装单元并令上节点板向下套合时，定位孔能够以第一导向段为初始切入点，受导向斜面的物理引导作用自然向下滑动并平移对中，直至与外径相适配的第二导向段卡接锁定。该结构将传统高空中依赖起吊设备悬吊稳定性和人工肉眼观察的手动对位过程，转化为基于机械结构物理接触的自适应滑动过程。这种基于特征协同工作的导向定位机制，能够有效克服高空作业中因风力或机械晃动导致的后序网壳分块悬吊不稳的问题，减少人工干预带来的操作误差，进而使得第一连接孔与第二连接孔能够精准正对，提高了大跨度铝合金单层网壳拼接的对位精度与施工安全性。

4、可选的，第一定位结构的外周壁两侧凸设有防转限位块，定位孔的内孔壁两侧均连接有与防转限位块相适配的限位槽，防转限位块能够沿第一方向滑动插接于限位槽内，以在上节点板沿导向斜面套合时限制上节点板发生周向转动。

5、通过采用上述技术方案，使得上节点板在沿导向斜面向下套合的进程中，不仅能够实现平移对中，还能借助防转限位块与限位槽的滑动插接配合约束周向自由度。这一特征保证了上节点板与下节点板在套合锁定后具有确定的相对角度，避免了因吊装旋转偏差导致的第一连接孔与第二连接孔角度错位，省去了人工进行二次周向旋转微调的步骤，进一步提升了连接孔位对齐的可靠性。

6、可选的，下节点板靠近调节端的一面设有第二定位结构，调节端上设有用于支撑下节点板的承托座，第二定位结构抵接于承托座的顶端面，第二定位结构沿第一方向的中心轴线与第一定位结构的中心轴线同轴设置。

7、通过采用上述技术方案，下节点板底部的第二定位结构与承托座配合，为下节点板在可调式支撑组件上提供了放置基准。第二定位结构的中心轴线与第一定位结构的中心轴线同轴设置，使得由承托座向上的支撑力能够沿着统一的轴线传递至第一定位结构及上节点板，避免了受力偏心。这种上下同轴的设计不仅提升了节点板在临时支撑状态下的结构稳定性，还能确保底部的空间坐标调节量真实地反映在顶部第一定位结构上，提高了空间定位基准的传递精度。

8、可选的，第二定位结构具有朝向调节端凸起的半球形面，承托座的顶端面开设有与半球形面相适配的凹槽，半球形面能够在凹槽内转动，以对第一拼装单元和第二拼装单元的支撑角度调整。

9、通过采用上述技术方案，采用具有半球形面的第二定位结构与承托座上的凹槽配合，形成了支撑节点。该特征允许下节点板在承托座上进行多方向的转动微调。由于铝合金单层网壳通常具有复杂的空间曲面形态，各个节点板的空间倾角各不相同，半球形面结构能够使下节点板自适应不同的空间受力角度，既方便了施工人员通过可调式支撑组件对拼装单元进行空间姿态的精细纠偏，又避免了支撑节点处产生局部弯矩应力，提高了支撑体系对复杂网壳曲面的适应能力。

10、可选的，连接结构还包括设于多根桁架柱的柱顶，且包围于网壳单元外周的环梁；环梁靠近网壳单元的内侧面上分布有多个支撑加劲肋，下节点板具有搭接在支撑加劲肋上方的搭接面，搭接面位于网壳单元的外周且靠近环梁；位于网壳单元中部区域的搭接面抵接在调节端的上方。

11、通过采用上述技术方案，引入环梁并在其内侧面设置支撑加劲肋，为网壳单元的外围区域提供了刚度较大的承托节点。通过让网壳外周的下节点板的搭接面搭接在支撑加劲肋上，而中部区域的搭接面由可调式支撑组件承托，形成了一种边缘固定与中部可调相结合的混合支撑体系。这种特征利用桁架柱和环梁自身的高结构强度分担了大量边缘荷载，有效降低了内部可调式支撑组件及脚手架的受力负担，增强了整个网壳结构在拼装过程中的宏观空间抗侧刚度及稳定性。

12、可选的，支撑加劲肋呈l型支撑件结构，l型支撑件结构包括固定于环梁内侧面的折弯固定部以及向网壳单元方向延伸的支撑部，支撑部的一端面形成用于承托下节点板的预支撑平面。

13、通过采用上述技术方案，将支撑加劲肋设计为包括折弯固定部和支撑部的l型支撑件结构，折弯固定部能够提供更大的接触面积以连接固定在环梁内侧面上，进而保障了节点连接的抗剪切强度。同时，向内延伸的支撑部提供的预支撑平面，为外围下节点板提供了搭接操作平台，这不仅便于外围第一拼装单元的初始就位与水平度初步找正，也提高了外周网壳节点在受到垂直向下载荷时的承载可靠性。

14、本技术实施例还提供一种铝合金单层网壳的节点板对位连接安装方法，采用上述任一实施例的连接结构，包括以下步骤：

15、s1、将多根桁架柱依次就位，且将相邻的桁架柱之间通过柱间支撑件相互连接，随后沿周边多根桁架柱的柱顶架设及固定环梁，共同形成框体承力体系；

16、s2、在容纳空间内的地面上搭设起作为操作平台及临时支撑的脚手架，并在脚手架的顶部布设可调式支撑组件；并预先将各第一杆件与下节点板拼装成前序吊装单元，将各第二杆件与上节点板拼装成后序吊装单元；

17、s3、调节起吊区域内的可调式支撑组件的调节端的高度角度，起吊前序吊装单元，使前序吊装单元至调节端上方，将下节点板放置在预先调节好的承托座或支撑加劲肋上以进行初步的承托及空间定位；

18、s4、起吊后序吊装单元，使后序吊装单元位于s3步骤中所在已就位的下节点板的正上方区域，减缓下放速度预设初始对接基准点；

19、s5、在下放后序吊装单元的过程中，使定位孔向下套入第一定位结构并受导向斜面的引导作用，迫使上方的上节点板随下方固定的下节点板作水平适应性位移滑动跟随，直至第二导向段与定位孔卡接；

20、s6、在第二导向段与定位孔卡接后，确认同一处的多个第一连接孔与多个第二连接孔孔位对齐贯通，并穿入临时螺栓作为紧固件进行初步锁定；接着通过利用监测设备扫描检测拼装状态下的节点坐标极差，并在需要时通过微调部分可调式支撑组件进行节点的空间精度纠正，校验判定无误后，将所有的临时螺栓替换为铆钉；

21、s7、在网壳单元拼接连成整体后，逐步下调脱离各个可调式支撑组件以进行受力卸载卸荷，使网壳单元的自身重力及受外荷载平稳顺滑地转移至桁架柱及环梁上方；

22、s8、观测确认网壳单元变形稳定后，最后拆除并撤出脚手架。

23、通过采用上述技术方案，整合了框体承力体系的构建、吊装单元的地面预拼装以及基于导向斜面的自适应对位过程。该方法在s4和s5步骤中，巧妙利用了上节点板与下节点板之间物理结构的滑动跟随特性，将高空复杂的空间自由度对齐问题，简化为起重机的垂直下放和结构的水平适应性滑动。这一过程缩短了后序吊装单元在空中的悬滞时间，减少了风载荷对吊装精度的干扰以及人工干预的风险。同时，s6步骤引入了监测设备扫描与微调结合的纠正机制，确保了铆接前整体结构的空间精度。

24、可选的，在步骤s2搭设脚手架前，包括先于地面铺设装配式地坪骨架，并在装配式地坪骨架构架内填充砂石，最后将脚手架架设于装配式地坪骨架上方。

25、通过采用上述技术方案，在搭设脚手架前铺设装配式地坪骨架并填充砂石，形成了一个刚度均匀、承载力高的复合垫层结构。该复合垫层能够有效分散脚手架传递下来的集中载荷，防止地面因承受重载或受降水浸泡而发生局部不均匀沉降。地面基础的稳定决定了脚手架顶部可调式支撑组件的空间坐标稳定性，从而保障了拼装过程中网壳节点的标高不发生偏移，为高精度的空间结构拼接提供了基础支撑。

26、可选的，在前述s2步骤对脚手架架设搭接过程中，还采用连接约束件将脚手架一侧与旁侧的桁架柱进行拉结。

27、通过采用上述技术方案，采用连接约束件将原本独立的临时脚手架体系与已就位的永久性桁架柱体系进行拉结，将两者的抗侧力系统在施工阶段进行了耦合。该特征大幅度增加了脚手架体系的侧向刚度与整体稳定性，有效抵抗了高空风载荷或施工操作振动引发的脚手架倾斜摇摆。支撑平台的稳定，使得架设于其上的可调式支撑组件不会发生水平漂移，进一步保障了网壳单元在拼接和等待铆接过程中的空间坐标一致性。

28、可选的，在s7步骤卸载时，具体步骤包括：

29、s71、首先确认所有铆钉被紧固并具备合格应力状态，接着按照由外沿向内侧扩展、以对应点对称同步化且分出批次的次序下调节每一个可调式支撑组件，使抵接的承托座受控地逐步脱离上方的下节点板；每单次完成同一批次的调低卸载操作后暂停，观测下挠变量数据结果确切展现应力转移匀速后，下放下一批次可调式支撑组件直至该区域承托座完全分离、对应点网壳单元全悬空由桁架柱和环梁受力。

30、通过采用上述技术方案，由外沿向内侧扩展、对称同步、分批次下降并结合下挠变量数据观测的卸载步骤，是一种内力释放与传递控制机制。这种渐进式的卸载特征，避免了因支撑点突然大规模撤出而导致网壳内部产生的应力突变或局部构件屈曲。对称同步操作保证了网壳在卸载过程中的受力对称性，防止结构产生偏心扭转；而利用数据观测作为进入下一批次操作的前置条件，实现了卸载过程的闭环控制，确保网壳单元的重力能够均匀、平稳、安全地转移至周边桁架柱及环梁上，充分保障了成型结构最终的力学性能和几何尺寸符合设计预期。

31、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

32、本技术通过在下节点板设置带有导向斜面的第一定位结构并配合上节点板的定位孔，实现了吊装时的自适应导向与滑动对中，降低了风力干扰，提高了节点拼装的对位精度和效率。

33、本技术通过下节点板底部的第二定位结构与可调式支撑组件的同轴及球面配合，提高了支撑受力的垂直传导精度，赋予了节点板较佳的空间角度适应性，保障了复杂曲面网壳的支撑稳定性。

34、本技术通过渐进且受控的吊装对位工序及对称分批卸载方法，将结构特征与施工作业结合，避免了卸载时的应力突变，保障了整体施工过程的安全与结构内力重分布的平稳转移。