一种大跨度下凹型立体管桁架结构应力释放方法与流程

1.本发明属于钢结构建筑施工技术领域，具体是一种大跨度下凹型立体管桁架结构应力释放方法。该方法是针对大跨度下凹型立体管桁架结构由于支座底板与钢管混凝土柱柱顶板接触摩檫力大，安装完成后产生的应力无法自动释放时，采取的一种应力释放方法。


背景技术：

2.随着时代的发展，钢结构建筑的形式也逐渐多样化，各种造型的钢结构建筑应用而生，其中就包括大跨度下凹型立体管桁架屋面的钢结构建筑。该钢结构建筑的管桁架下弦管两端通过支座（抗震球形钢支座）铰接于钢管混凝土柱的柱顶，管桁架上部为金属屋面系统。下凹型立体管桁架安装就位后，先将一端支座与钢管混凝土柱柱顶焊接固定，另一侧支座在屋面结构安装、檩条安装及屋面板安装完成后进行焊接固定。随着安装过程中下凹型立体管桁架上部荷载的逐渐变化，其下挠变形，两端支座处产生水平应力，支座的底板与柱顶的钢板之间的摩擦力大于水平应力，钢管混凝土柱的刚度不足以抵抗该水平应力，钢管混凝土柱的柱头处产生水平位移，造成钢管混凝土柱的垂直度超过规范规定，影响结构安全。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决大跨度下凹型立体管桁架屋面结构由于支座底板与钢管混凝土柱柱顶板接触摩檫力大，安装完成后产生的应力无法自动释放的问题，而提供一种大跨度下凹型立体管桁架结构应力释放方法。
4.本发明是通过如下技术方案实现的：一种大跨度下凹型立体管桁架结构应力释放方法，在钢管混凝土柱与下凹形立体管桁架支座的交接部位增设应力释放装置，应力释放装置包括两台置于交接部位两侧的液压千斤顶，利用两台液压千斤顶将下凹形立体管桁架顶升起来，在柱顶与支座之间垫入两块聚四氟乙烯板，再将两台液压千斤顶同步卸载，柱顶与支座在两块聚四氟乙烯板之间产生相对滑动，以此释放下凹形立体管桁架在施工荷载作用下与钢管混凝土柱产生的水平应力，使钢管混凝土柱在原施工荷载作用下柱头的水平位移得到恢复，钢管混凝土柱垂直度满足设计和规范要求；具体包括如下步骤：1）准备组成应力释放装置的各部件，应力释放装置包括两个牛腿、两个液压千斤顶、两个悬挑结构件、两块聚四氟乙烯板；2）在钢管混凝土柱顶部的两侧各固定一个牛腿，牛腿包括三块间隔且平行设置的竖向板肋，竖向板肋为直角三角形，三块竖向板肋均以顶边为直角边、内侧边为直角边、外侧边为斜边的形式设置，并且三块竖向板肋的内侧边直角边处均与钢管混凝土柱的竖向壁板焊接固定，三块竖向板肋的顶边直角边处共同焊接固定有一块上部水平板，上部水平板作为液压千斤顶的底部支撑面；3）下凹形立体管桁架的下弦管和支座之间通过十字支撑板连接固定，在该十字支
撑板的两侧各固定一个悬挑结构件，悬挑结构件包括三块间隔且平行设置的竖向连接板，竖向连接板为长方形，三块竖向连接板均以顶边和底边为长边、内侧边和外侧边为短边的形式设置；三块竖向连接板的内侧边伸至十字支撑板内并与十字支撑板的加肋板焊接固定，同时，三块竖向连接板的板面分别与十字支撑板的三块支托板的板面贴合并焊接固定；三块竖向连接板的底边处共同焊接固定有一块下部水平板，下部水平板作为液压千斤顶的顶部支撑面；4）在钢管混凝土柱与下凹形立体管桁架支座的交接部位两侧各设置一个液压千斤顶，液压千斤顶的缸体底部支撑在牛腿的上部水平板上，液压千斤顶的活塞杆顶部支撑在悬挑结构件的下部水平板上；5）控制两个液压千斤顶进行同步支顶，将下凹形立体管桁架同步缓慢顶升10mm，分两次顶升，先顶升5mm，观测无异常，再顶升5mm；将分离的钢管混凝土柱的顶面和支座的下表面清理干净，将两块5mm厚的聚四氟乙烯板垫设在二者之间，形成上、下两层的聚四氟乙烯板；聚四氟乙烯板的一面为光面、另一面为带凹坑面，上层的聚四氟乙烯板的光面朝向支座的下表面，下层的聚四氟乙烯板的光面朝向钢管混凝土柱的顶面，上层的聚四氟乙烯板的带凹坑面和下层的聚四氟乙烯板的带凹坑面相对设置，并在其之间涂抹有凡士林矿脂润滑油；6）控制两个液压千斤顶同步下降进行卸载，下凹型立体管桁架结构荷载由同步液压千斤顶的支撑转化为通过聚四氟乙烯板的支撑，同时两块聚四氟乙烯板之间相对滑动，从而释放应力；7）当下凹型立体管桁架上部结构荷载加载完成后，进行支座与钢管混凝土柱的焊接固定，沿支座底板坡口切除坡口以外的聚四氟乙烯板，在焊接坡口部位加设6mm厚、10mm宽的焊接垫板，采用多层多道焊焊接，将支座与钢管混凝土柱的顶板焊接固定即可。
5.进一步的，应力释放顺序从建筑一端的下凹形立体管桁架到建筑另一端的下凹形立体管桁架依次进行应力释放。
6.进一步的，上述方法的步骤5）中，在控制两个液压千斤顶进行同步支顶之前，先在钢管混凝土柱的顶板上焊接固定支座临时限位挡铁，支座临时限位挡铁与支座的底板边留设50mm的间隙。
7.进一步的，上述方法的步骤5）中，下层的聚四氟乙烯板的尺寸为550mm
×
650mm，上层的聚四氟乙烯板的尺寸为480mm
×
480mm。
8.进一步的，上述方法的步骤5）中，聚四氟乙烯板的带凹坑面为均布有若干凹坑的面。
9.与现有技术相比，本发明方法的有益效果如下：本发明方法解决了大跨度下凹型立体管桁架屋面结构由于支座底板与钢管混凝土柱柱顶板接触摩檫力大而安装完成后产生的应力无法自动释放的问题。本发明方法设计科学，步骤合理，施工方便，操作简单，安全性高，施工成本低，通过该方法确保了钢管混凝土柱的垂直度符合规范规定，保证了结构的安全和质量。
附图说明
10.此处的附图用来提供对本发明的进一步说明，构成本技术的一部分，本发明的示
意性实施例及其说明用来解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
11.图1为大跨度下凹型立体管桁架与钢管混凝土柱的连接示意图。
12.图2为大跨度下凹型立体管桁架中的下弦管通过支座与钢管混凝土柱的连接主视图。
13.图3为大跨度下凹型立体管桁架中的下弦管通过支座与钢管混凝土柱的连接侧视图。
14.图4为支座与钢管混凝土柱之间设置应力释放装置的主视图。
15.图5为支座与钢管混凝土柱之间设置应力释放装置的侧视图。
16.图6为应力释放装置中牛腿的结构主视图。
17.图7为应力释放装置中牛腿的结构侧视图。
18.图8为应力释放装置中悬挑结构件的结构主视图。
19.图9为应力释放装置中悬挑结构件的结构侧视图。
20.图10为支座与钢管混凝土柱的焊接示意图。
21.图中：1-钢管混凝土柱、2-支座、3-液压千斤顶、4-聚四氟乙烯板、5-牛腿、6-悬挑结构件、7-十字支撑板、8-下弦管、9-焊接垫板、10-多层多道焊缝、11-下凹型立体管桁架；5-1-竖向板肋、5-2-上部水平板、6-1-竖向连接板、6-2-下部水平板。
具体实施方式
22.为了使本领域技术人员更好的理解本发明，以下结合参考附图并结合实施例对本发明作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施方式及实施例中的特征可以相互组合。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”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。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.如图1至图3所示，大跨度下凹型立体管桁架11在安装时，下弦管8两端端部是通过支座2铰接于钢管混凝土柱1柱顶上的，下弦管8与支座2之间又是通过十字支撑板7连接的，十字支撑板7固定在支座2上，十字支撑板7是由位于中间的一块加肋板以及间隔固定在加肋板上的三块支托板组成，三块支托板上均开设有用于支撑固定下弦管8的凹口，下弦管8就支撑固定在三块支托板上的凹口内。但是随着安装过程的进行，下凹型立体管桁架11上部荷载的逐渐变化，其下挠变形，两端支座处产生水平应力，支座2的底板与柱顶的钢板之间的摩擦力大于水平应力，钢管混凝土柱1的刚度不足以抵抗该水平应力，钢管混凝土柱1的柱头处产生水平位移，造成钢管混凝土柱1的垂直度超过规范规定，影响结构安全。
26.为解决上述问题，本实施例提供了一种大跨度下凹型立体管桁架结构应力释放方
法，具体为：在钢管混凝土柱1与支座2的交接部位增设应力释放装置，如图4、图5所示，应力释放装置包括两台置于交接部位两侧的液压千斤顶3，利用两台液压千斤顶3将下凹形立体管桁架11顶升起来，在柱顶与支座2之间垫入两块聚四氟乙烯板4，再将两台液压千斤顶3同步卸载，柱顶与支座2在两块聚四氟乙烯板4之间产生相对滑动，以此释放下凹形立体管桁架11在施工荷载作用下与钢管混凝土柱1产生的水平应力，使钢管混凝土柱1在原施工荷载作用下柱头的水平位移得到恢复，钢管混凝土柱1垂直度满足设计和规范要求。
27.上述方法的应力释放顺序为：从建筑一端的下凹形立体管桁架11到建筑另一端的下凹形立体管桁架11依次进行应力释放。
28.上述大跨度下凹型立体管桁架结构应力释放方法，其具体的施工步骤包括如下步骤：1）准备组成应力释放装置的各部件，应力释放装置包括两个牛腿5、两个液压千斤顶3、两个悬挑结构件6、两块聚四氟乙烯板4；2）在钢管混凝土柱1顶部的两侧各固定一个牛腿5，如图6、图7所示，牛腿5包括三块间隔且平行设置的竖向板肋5-1，竖向板肋5-1为直角三角形，三块竖向板肋5-1均以顶边为直角边、内侧边为直角边、外侧边为斜边的形式设置，并且三块竖向板肋5-1的内侧边直角边处均与钢管混凝土柱1的竖向壁板焊接固定，三块竖向板肋5-1的顶边直角边处共同焊接固定有一块上部水平板5-2，上部水平板5-2作为液压千斤顶3的底部支撑面；3）在十字支撑板7的两侧各固定一个悬挑结构件6，如图8、图9所示，悬挑结构件6包括三块间隔且平行设置的竖向连接板6-1，竖向连接板6-1为长方形，三块竖向连接板6-1均以顶边和底边为长边、内侧边和外侧边为短边的形式设置；三块竖向连接板6-1的内侧边伸至十字支撑板7内并与十字支撑板7的加肋板焊接固定，同时，三块竖向连接板6-1的板面分别与十字支撑板7的三块支托板的板面贴合并焊接固定；三块竖向连接板6-1的底边处共同焊接固定有一块下部水平板6-2，下部水平板作为液压千斤顶3的顶部支撑面；4）在钢管混凝土柱1与下凹形立体管桁架11支座2的交接部位两侧各设置一个液压千斤顶3，液压千斤顶3的缸体底部支撑在牛腿5的上部水平板5-2上，液压千斤顶3的活塞杆顶部支撑在悬挑结构件6的下部水平板6-2上；5）在钢管混凝土柱1的顶板上焊接固定支座临时限位挡铁，支座临时限位挡铁与支座2的底板边之间留设50mm的间隙；控制两个液压千斤顶3进行同步支顶，将下凹形立体管桁架同步缓慢顶升10mm，分两次顶升，先顶升5mm，观测无异常，再顶升5mm；将分离的钢管混凝土柱1的顶面和支座2的下表面清理干净，将两块5mm厚的聚四氟乙烯板4垫设在二者之间，形成上、下两层的聚四氟乙烯板4，下层的聚四氟乙烯板4的尺寸为550mm
×
650mm、上层的聚四氟乙烯板4的尺寸为480mm
×
480mm；聚四氟乙烯板4的一面为光面、另一面为带凹坑面，带凹坑面为均布有若干凹坑的面，上层的聚四氟乙烯板4的光面朝向支座2的下表面，下层的聚四氟乙烯板4的光面朝向钢管混凝土柱1的顶面，上层的聚四氟乙烯板4的带凹坑面和下层的聚四氟乙烯板4的带凹坑面相对设置，并在其之间涂抹有凡士林矿脂润滑油；6）控制两个液压千斤顶3同步下降进行卸载，下凹型立体管桁架11结构荷载由同步液压千斤顶3的支撑转化为通过聚四氟乙烯板4的支撑，同时两块聚四氟乙烯板4之间相对滑动，从而释放应力；7）当下凹型立体管桁架11上部结构荷载加载完成后，进行支座2与钢管混凝土柱1
的焊接固定，沿支座2底板坡口切除坡口以外的聚四氟乙烯板4，在焊接坡口部位加设6mm厚、10mm宽的焊接垫板9，采用多层多道焊缝10焊接，将支座2与钢管混凝土柱1的顶板焊接固定即可，如图10所示。
29.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。