一种斜屋面鱼腹式桁架吊装施工方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种斜屋面鱼腹式桁架吊装施工方法。


背景技术：

2.随着建筑行业的迅猛发展以及施工技术的不断成熟，使得建筑形式越来越多样化和复杂化，传统结构形式已经无法满足现阶段公共建筑的建设需要，大跨度空间结构已经成为主要发展趋势，鱼腹式桁架作为一种新型的大跨度结构形式，有着结构合理、传力明确、自重较轻、结构承载力高、造型美观、能够较好的满足建筑功能要求，同时具有较大的使用价值和经济效益等优点。
3.随着国内大型展馆、机场、火车站等建筑的增多，鱼腹式桁架结构建筑陆续出现，斜屋面鱼腹式桁架施工过程中面临着加工精度高、构件跨度大、临时支撑投入量大、竖向砼构件水平推力大、高空作业难度高、工期紧等难题。
4.公开号为cn112576046a的中国发明专利《一种大跨度管桁架吊装施工方法》，其是针对平屋面（管桁架）的施工方式，无法解决斜屋面（鱼腹式桁架）的施工需求。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种斜屋面鱼腹式桁架吊装施工方法，本发明利用斜屋面鱼腹式桁架双跨整体同步对称吊装施工工法，解决了吊装跨度大、屋面两侧高差大的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种斜屋面鱼腹式桁架吊装施工方法，包括以下步骤：一种斜屋面鱼腹式桁架吊装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，施工准备：利用全站仪和经纬仪测量总跨度，复核柱脚方位，确认斜屋面总高度，分别设定不同吨位的履带吊和汽车吊在不同时间段内的站立位置，检验入场材料，验证临时搭建材料的合格性，施工前低跨混凝土柱、高跨混凝土柱结构施工完成，强度达到100%；步骤二，分析桁架吊点：钢结构散件在现场拼装完成后，根据吊装分段的划分及构件截面尺寸，分析第一对桁架的吊点位置，并采用吊点绑扎吊装，将第一对桁架的端头节点分别放在低跨混凝土柱、高跨混凝土柱的表面，吊点按照如下原则布置：（1）通过查找每个分段的重心位置，根据重心位置布置吊点；（2）吊点布置的位置保证构件起吊后基本平衡或通过微调达到平衡；（3）吊点布置位置须考虑起吊后的受力情况，保证所有吊点均匀受力；步骤三，设置临时监测点：选取第一对桁架和第二对桁架进行布点监测，将传感器布置于第一对桁架钢结构表面的预设监测点位置，通过静态应变采集仪同步获取对应结构部位的应变数据；步骤四，桁架初步吊装：第一对桁架于地面组装完成后，采用钢丝绳做临时拉结，拉结处为对称套接，结点设置于第一对桁架上端，吊装顺序为由一侧向另一侧退步吊装，两
对第一对桁架称为第一对双跨桁架，首先第一对双跨桁架下设置临时支撑，采用两台履带吊配合人工同时起吊第一对双跨桁架，安装至设计位置，配备四台登高车和四组作业人员同时将桁架与两侧抗震球型支座焊接并安装限位块固定，后连接第一对桁架之间高跨水平向连杆，固定完成后，履带吊松钩卸载；这时，支座结构形式为固定铰支座；其次同时起吊两组第二对桁架起吊安装至设计位置，两组第二对桁架称为第二对双跨桁架，将第二对桁架与两侧抗震球型支座焊接并安装限位块固定，后连接第二对桁架之间高跨水平向连杆，补缺与第一对桁架之间纵向连杆，保证侧向稳定，固定完成后，履带吊松钩卸载；同时对第一对双跨桁架下临时支撑进行卸载拆除，然后割除第一对桁架两侧抗震球形支座限位块，此时第一对桁架处于理论铰接状态，支座不传递弯矩，为铰接连接；最后割除第二对双跨桁架处抗震球型支座限位块，此时，支座结构形式为活动铰支座；步骤五，高空临时操作平台搭建：高空补缺使用曲臂登高车和焊接平带，在吊笼搭建后，将吊笼吊至工作区域附近，将工作人员通过曲臂登高车送至焊接位置附近，进入吊笼中作业；步骤六，桁架后续吊装施工：随后的3-n双跨吊装均按照第二对桁架吊装过程施工，每对桁架吊装完成后即可割除限位块，解除支座约束，施工过程中严格按照对称活动铰施工，可避免固定铰产生过大横向水平推力对混凝土结构破坏。
7.进一步，每一对桁架采用25t汽车吊整对拼装，使用两台260t履带吊整对对称吊装施工，260t履带吊为退吊法施工，桁架施工完毕后紧跟补缺5道维稳系杆。
8.进一步，所述临时支撑采用格构式钢架支架，桁架支撑自
±
0.000m开始，支撑节为1.5m
×
1.5m，主肢使用pip159
×
10管，直缀条使用pip114
×
8管，横缀条使用pip80
×
6管，横缀条竖向间距为1000m，顶部使用h300
×
300
×
10
×
15转换平台，使用型钢上做弧形倒板调节段与桁架上弦杆支撑连接，材质均为q345b，临时支撑顶端与桁架上弦杆连接节点位置，上弦杆使用套管加固以防止应力集中，套管长度为800mm，规格为pip426
×
20，套管端部焊接封口。
9.进一步，所述临时支撑的地基在常规处理和平整完毕后，上铺路基箱规格为2m
×
6m
×
0.2m，地基支撑4m
×
12m机械满压，之后路基箱上设置临时支撑。
10.进一步，吊装过程中，当对称桁架就位后焊接加固，此时桁架由260t履带吊吊着，横向5道维稳系杆及对称桁架间横梁补缺焊接完成后，割除球形支座限位块，此时桁架处于铰接状态，支座不传递弯矩。
11.进一步，所述桁架两端为端头节点，两所述端头节点之间连接有多根上弦杆，所述上弦杆之间通过腹杆连接。
12.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：1、本发明中桁架是斜屋面鱼腹式桁架，其具体涉及的横向跨度为61.8m，屋面两侧高差7.85m，吊装难度大，本发明利用斜屋面鱼腹式桁架双跨整体同步对称吊装施工工法，解决了吊装跨度大、屋面两侧高差大的问题。
13.2、本发明采用了管桁架双跨整体同步对称吊装技术，消除屋面桁架吊装过程中，对低跨竖向砼构件的水平推力，解决了竖向砼构件安全稳定的问题。
14.3、本发明研发了双支临时支撑架，保证第一对称对桁架的侧向稳定性；第二对称对吊装时，拆除临时支撑，使固定铰变为活动铰，解决了固定铰产生过大横向水平推力对混
凝土柱破坏的问题。
15.4、本发明在施工流程中，将传感器布置于钢结构表面的预设监测点位置，通过静态应变采集仪可同步获取对应结构部位的应变数据，加强施工时的监测和施工安全程度。
附图说明
16.图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明桁架结构示意图；图3是本发明的吊装单元分布图；图4是本发明的桁架单元吊点分布图；图5是本发明的桁架吊装节点绑扎图；图6是本发明的高跨焊接示意图；图7是本发明低跨焊接示意图；图8是本发明的监测感应器布置图；图9是本发明的监测感应器安装图。
17.其中，1、桁架；101、上弦杆；102、腹杆；103、端头节点；2、临时支撑；3、传感器；4、维稳系杆；5、高跨混凝土柱；6、低跨混凝土柱。
具体实施方式
18.为了本发明的技术方案和有益效果更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
19.实施例1一种斜屋面鱼腹式桁架吊装施工方法，包括以下步骤：步骤一，施工准备：利用全站仪和经纬仪测量总跨度，复核柱脚方位，确认斜屋面总高度，分别设定不同吨位的履带吊和汽车吊在不同时间段内的站立位置，检验入场材料，验证临时搭建材料的合格性，施工前低跨混凝土柱、高跨混凝土柱结构施工完成，强度达到100%；步骤二，分析桁架吊点：钢结构散件在现场拼装完成后，根据吊装分段的划分及构件截面尺寸，分析第一对桁架的吊点位置，并采用吊点绑扎吊装，将第一对桁架的端头节点分别放在低跨混凝土柱、高跨混凝土柱的表面，吊点按照如下原则布置：（1）通过查找每个分段的重心位置，根据重心位置布置吊点；（2）吊点布置的位置保证构件起吊后基本平衡或通过微调达到平衡；（3）吊点布置位置须考虑起吊后的受力情况，保证所有吊点均匀受力；步骤三，设置临时监测点：选取第一对桁架和第二对桁架进行布点监测，将传感器布置于第一对桁架钢结构表面的预设监测点位置，通过静态应变采集仪同步获取对应结构部位的应变数据；传感器安装就位后，桁架起吊作业前应对应力、变形监测系统进行系统调试，包括传感器的安装质量检查、采集单元的工作状态、无线接收单元的工作状态以及接收数据的稳定性，确保传感器正常工作，系统稳定运行，桁架起吊后，应再次对系统进行检查，确保每个监测点均能正确显示数值后方可进行后续提升；步骤四，桁架初步吊装：第一对桁架于地面组装完成后，采用钢丝绳做临时拉结，拉结处为对称套接，结点设置于第一对桁架上端，吊装顺序为由一侧向另一侧退步吊装，两
对第一对桁架称为第一对双跨桁架，首先第一对双跨桁架下设置临时支撑，采用两台履带吊配合人工同时起吊第一对双跨桁架，安装至设计位置，配备四台登高车和四组作业人员同时将桁架与两侧抗震球型支座焊接并安装限位块固定，后连接第一对桁架之间高跨水平向连杆，固定完成后，履带吊松钩卸载；这时，支座结构形式为固定铰支座；其次同时起吊两组第二对桁架起吊安装至设计位置，两组第二对桁架称为第二对双跨桁架，将第二对桁架与两侧抗震球型支座焊接并安装限位块固定，后连接第二对桁架之间高跨水平向连杆，补缺与第一对桁架之间纵向连杆，保证侧向稳定，固定完成后，履带吊松钩卸载；同时对第一对双跨桁架下临时支撑进行卸载拆除，然后割除第一对桁架两侧抗震球形支座限位块，此时第一对桁架处于理论铰接状态，支座不传递弯矩，为铰接连接；最后割除第二对双跨桁架处抗震球型支座限位块，此时，支座结构形式为活动铰支座；步骤五，高空临时操作平台搭建：高空补缺使用曲臂登高车和焊接平带，在吊笼搭建后，将吊笼吊至工作区域附近，将工作人员通过曲臂登高车送至焊接位置附近，进入吊笼中作业；步骤六，桁架后续吊装施工：随后的3-n双跨吊装均按照第二对桁架吊装过程施工，每对桁架吊装完成后即可割除限位块，解除支座约束，施工过程中严格按照对称活动铰施工，可避免固定铰产生过大横向水平推力对混凝土结构破坏。
20.屋面每一对桁架采用25t汽车吊整对拼装，使用两台260t履带吊整对对称吊装施工，260t履带吊为退吊法施工，桁架施工完毕后紧跟补缺5道维稳系杆。
21.每一对桁架两端为端头节点，两所述端头节点之间连接有多根上弦杆，所述上弦杆之间通过腹杆连接。
22.如图1-2所示，本发明通过正在施工的某会展中心项目作为研究基础总结提炼而成本发明，会展中心项目中结构形式为混凝土框架支撑结构 大跨度空间支撑结构，矮跨框架柱顶高度为12.7m，高跨框架柱顶高度为20.55m，基础形式为桩基础，屋面两侧高差7.85m，横向跨度为61.8m；展厅屋盖钢结构体系采用鱼腹式桁架结构体系，主结构构件均为圆管；屋盖钢结构通过抗震球形钢支座支承与混凝土框架柱柱顶预埋相接；展厅屋盖平面尺寸为136m
×
190m，屋面最大顶标高20.55m，展厅钢结构总重量2100t，单对桁架吊装重量为57.6t；桁架上弦杆采用柳叶形分叉形式，中部分叉宽度为5m，每一对桁架沿跨度方向布置；腹杆为v形腹杆，腹杆布置间距为6m，在跨中位置腹杆竖向高度为5m；主梁外采用间距为6m的次梁保证主梁的平面外稳定；屋盖四周设置柔性屋面交叉支撑提高屋盖整体性。
23.如图3-6所示，a类重为57.7t，共4对，b类重为50.6t，共22对，其吊装方案为：（1）屋面桁架1采用25t汽车吊整对拼装；（2）整对使用2台260t履带吊对称吊装施工，260t履带吊采用退吊法施工；（3）一阶段第一对桁架使用临时支撑2维稳，支座限制位移为固定铰；（4）第二对桁架对称吊装吊装过程始终保持活动铰连接，及相应补缺杆件吊装完毕后，对第一对桁架固定铰释放临时支撑2释放；（5）以后每对桁架均按照严格意义对称吊装活动铰进行；（6）补缺杆件使用25t汽车吊吊装。
24.实施例2
临时支撑2采用格构式钢架支架，桁架支撑自
±
0.000m开始，支撑节为1.5m
×
1.5m，主肢使用pip159
×
10管，直缀条使用pip114
×
8管，横缀条使用pip80
×
6管，横缀条竖向间距为1000m，顶部使用h300
×
300
×
10
×
15转换平台，使用型钢上做弧形倒板调节段与桁架上弦杆101支撑连接，材质均为q345b，临时支撑顶端与桁架上弦杆101连接节点位置，上弦杆101使用套管加固以防止应力集中，套管长度为800mm，规格为pip426
×
20，套管端部焊接封口。
25.临时支撑2的地基在常规处理和平整完毕后，上铺路基箱规格为2m
×
6m
×
0.2m，地基支撑4m
×
12m机械满压，之后路基箱上设置临时支撑2。
26.如图7所示，上述临时支撑2结构主要按照设计用程序midas gen 800计算，恒荷载由程序自行运算，活荷载取值为77.1kn，所得出的slcb1状态下结构最大变形为1.5mm，结构最大应力为23mpa，slcb2状态下结构最大变形为1.2mm，结构最大应力为23.6 mpa，主肢缀条、缀条和平台梁的验算均已合格；实际施工中，根据监测所得出的数据可知，第一阶段第一对桁架吊装中结构最大变形为35mm，结构最大应力为42mpa，第一阶段第二对桁架及维稳补缺杆安装中结构最大变形为35mm，结构最大应力为68.9mpa，第一阶段第三对桁架及维稳补缺杆件安装中结构最大变形为36.4mm，结构最大应力为58mpa，因此其维稳措施能够满足要求。
27.临时支撑2的底部最大反力为32.3
×
4=129.2kn，基础底部土基承载力要求：f1=148
×
2/2/6=22kn/m2，土建静载实验土基承载力为120kn/m2，足要求，地基支撑4m
×
12m机械满压，满足120kn/
㎡
，上铺2m
×
12m路基箱，之后路基箱上设置临时支撑，其它结构均与实施例1相同。
28.实施例3这个桁架分为ab两类，a类在两端位置，重量大，b类在中间位置，重量小；但是，ab两类结构形式是一样的。
29.桁架为严格意义对称，吊装过程中，当对称桁架1就位后焊接加固，此时桁架1由260t履带吊吊着，横向5道维稳系杆4及对称桁架间横梁补缺焊接完成后，割除球形支座限位块，此时桁架处于理论铰接状态，支座不传递弯矩，为严格意义的铰接连接；在严格意义的铰接连接状态下，对称第一对固结，临时支撑支撑状态下：横向水平推力为88kn，即：铁与铁的滑动摩擦系数为0.3；摩擦力f=0.3x254.2=76.26kn，取最大值：为第一对称对吊装过程中的最大横向水平力为88kn；第二对及以后严格活动铰对称吊装，第二对补缺完成后卸载临时支撑2，完成对穿第一对固定铰变活动铰，完成受力状态转化，其它结构与实施例1或2相同。
30.实施例4如图8-9所示，本发明方法中的感应器布置位置和安装方式如图所示，安装完毕后即可根据施工流程实时监测，在两对双跨钢桁架吊装到位，两端铰支座约束释放，第一对双跨桁架下临时支撑拆除，钢桁架进入正常施工受力状态，应力监测即可结束，其他结构均与实施例1相同。
31.应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于理解本发明，并不用于限定本发明，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。