一种超大跨度建筑不规则曲线空间立体桁架体系施工方法与流程

1.本发明涉及钢结构工程的技术领域，尤其是涉及一种超大跨度建筑不规则曲线空间立体桁架体系施工方法。


背景技术：

2.随着社会经济水平的提高，大型会馆、体育中心、大型机场需求量越来越多，超大跨度、造型复杂不规则线型桁架越来越广泛的应用到建筑设计中，大跨度桁架具有自重轻、承载性能好、强度高，且能提供超大空间，节省材料，同时能满足各种造型需要。但是超大跨度不规则曲线桁架空间立体桁架在场地受限的情况下拼装困难、且跟随桁架吊装进进度，拼装胎架需要反复移动，吊装难度巨大，且桁架安装完成后保证桁架本身不规则曲线造型困难，如何科学、有序、合理、经济的组织超大跨度桁架吊装将对这个施工的质量、进度把控、工期要求以及施工成本控制起到关键性的作用。


技术实现要素：

3.为了解决以上存在的技术问题，本发明提供一种超大跨度建筑不规则曲线空间立体桁架体系施工方法。
4.本发明提供的一种超大跨度建筑不规则曲线空间立体桁架体系施工方法采用如下的技术方案：一种超大跨度建筑不规则曲线空间立体桁架体系施工方法，包括以下步骤：s1.在计算机内构建不规则曲线桁架模型，完成桁架杆件的加工制作；s2.根据计算机内构建的不规则曲线桁架模型确定胎架位置，对所述胎架进行拼装；s3. 将所述空间立体桁架分成北侧桁架、中间桁架和南侧桁架三组，其中，每榀所述桁架包括为两段对称分布的上弦杆、两段对称分布的下弦杆及若干桁架间连杆；s4.根据所述不规则曲线桁架模型对所述空间立体桁架分段吊装；a1.吊装拼接北侧桁架及北侧桁架间连杆，所述北侧桁架及北侧桁架连杆由北向南依次吊装，每榀桁架分两段吊装；a2.吊装拼接南侧桁架及南侧桁架间连杆，所述南侧桁架及南侧桁架连杆由南向北依次吊装，每榀桁架分两段吊装；a3.将中间桁架移到施工厂区的空地备用，拆除拼装左右两侧的胎架；a4.吊装中间桁架，其中，中间桁架为三榀桁架，先吊装左右两侧的两榀桁架及连杆。
5.通过采用上述技术方案，解决了大直径大壁厚杆件在桁架在拼装过程中预起拱困难的情况，并通过选择合理的拼装场地位置及吊装施工顺序，解决了传统施工过程中拼装胎架跟随吊装施工过程反复移动拼装的难题，提高了施工效率，节省施工工期。
6.优选的，在所述步骤s1中包括：
根据设计图利用cad完成桁架三维线型模型建立；导入结构计算软件midas中，计算得到所述空间立体桁架每个节点位置的竖向位移值，所述位移值为所述空间立体桁架节点位置的起拱值；通过深化设计软件tekla完成所述空间立体桁架模型的建立，将所述起拱值反向施加到所述空间立体桁架的每个节点的位置，完成桁架杆件加工图纸，最终完成桁架各组成杆件的加工制作。
7.优选的，在所述步骤s2中包括：所述胎架设置在两个相邻的所述空间立体桁架之间。
8.优选的，在所述步骤s4中包括：先吊装每榀所述桁架的第一段，根据所述不规则曲线桁架模型确定桁架位置固定；安装“井”字支撑架对第一段桁架进行支撑；吊装每榀桁架的第二段，对所述空间立体桁架进行高空焊接。
9.通过采用上述技术方案，桁架吊装过程中每榀桁架分两段吊装，中间位置采用“井字”支撑作为临时支撑胎架，整个桁架体系吊装过程中挠度变形最小，最大程度的保证了屋盖钢结构不规则曲线形造型。
10.优选的，焊接每段桁架的步骤包括：将所述下弦杆吊装至所述胎架，控制好每一节点标高位置后点焊固定；然后拼装固定上弦杆，再安装桁架间连杆，确认拼装尺寸后进行全方位高空焊接。
11.优选的，所述高空焊接的步骤包括：计算机内测量所述胎架与所述空间立体桁架的特征点的相对定位尺寸，根据数值对超差部分进行调整；调整完毕后，对所述空间异形钢管桁架进行焊接；焊接完后，对焊缝进行100%超声波探伤检测。
12.综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：本发明所述的一种超大跨度建筑不规则曲线空间立体桁架体系施工方法，解决了大直径大壁厚杆件在桁架在拼装过程中预起拱困难的情况，并通过选择合理的拼装场地位置及吊装施工顺序，解决了传统施工过程中拼装胎架跟随吊装施工过程反复移动拼装的难题，提高了施工效率，节省施工工期。且桁架吊装过程中每榀桁架分两段吊装，中间位置采用“井字”支撑作为临时支撑胎架，整个桁架体系吊装过程中挠度变形最小，最大程度的保证了屋盖钢结构不规则曲线形造型。
附图说明
13.图1是本发明中桁架吊装顺序示意图。
具体实施方式
14.以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
15.本发明实施例公开一种超大跨度建筑不规则曲线空间立体桁架体系施工方法。参照图1，包括以下步骤：
s1.在计算机内构建不规则曲线桁架模型，完成桁架杆件的加工制作；具体的，根据设计图利用cad完成桁架三维线型模型建立；导入结构计算软件midas中，计算得到空间立体桁架每个节点位置的竖向位移值，位移值为空间立体桁架节点位置的起拱值，其中，按照桁架的施工工艺流程及桁架要承受荷载施加金属屋面自重荷载、桁架本体自重荷载、屋面活荷载、雪荷载、风荷载，计算得到桁架上、下弦每个节点位置的竖向位移值，此位移值为桁架节点位置的起拱值；通过深化设计软件tekla完成桁架模型的建立，将起拱值反向施加到桁架的每个节点的位置，完成桁架杆件加工图纸，最终完成桁架各组成杆件的加工制作。
16.s2.根据计算机内构建的不规则曲线桁架模型确定胎架位置，对胎架进行拼装；具体的，胎架设置在两个相邻的空间立体桁架之间。
17.需要说明的是，为保证结构拼装施工安全可靠，对拼装胎架需要场地进行整平处理，并进行渣石填放压实，立杆局部部位设置1.5m*1.5m*0.01m混凝土找平，便于拼装。由于场地受限，桁架不能整榀拼装，每榀桁架分两段进行拼装，拼装场地设置在场地中间位置，需要布置两组胎架，每组拼装胎架能够拼装两个半榀桁架，两组胎架能够同时同时拼装2榀桁架。进行胎架拼装时，结合吊装顺序，先拼装北侧4榀桁架，然后拼装南侧4榀桁架，最后拼装中间位置3榀桁架。
18.s3. 将空间立体桁架分成北侧桁架、中间桁架和南侧桁架三组，其中，每榀桁架包括为两段对称分布的上弦杆、两段对称分布的下弦杆及若干桁架间连杆；需要说明的是，桁架结构为不规则曲线空间立体倒三角形桁架，跨度达到117米，自重为128吨到240吨不等，共计11榀桁架，桁架上、下弦主弦杆高度为6米，上弦杆宽度为4米，腹杆间距为7.5米。
19.s4.根据不规则曲线桁架模型对空间立体桁架分段吊装；具体的，先吊装每榀桁架的第一段，根据不规则曲线桁架模型确定桁架位置固定；安装“井”字支撑架对第一段桁架进行支撑；其中，每榀桁架分两段进行吊装，第一段安装时，需要设置临时支撑进行支撑。临时井字支撑采用塔吊标准节作为支撑，每个标准节的尺寸为1.8米*1.8米*2.8米。标准节采用方管塔吊标准节作为支撑，塔吊每个标准节长宽高为1.8米*1.8米*2.8米。标准节四支主杆为方管135*135*12，直腹杆为方管50*50*5，斜腹杆为方管80*80*6及方管70*70*6.标准节与标准节之间通过m36大六角螺栓连接。根据每榀主桁架上弦杆的实际标高，通过在支撑顶部加设顶部转换工装支撑立管，支撑立管顶面与弦杆接触部位切为圆弧状，与上弦杆能够有效贴合，防止滑动造成危险。
20.吊装每榀桁架的第二段，对空间立体桁架进行高空焊接。
21.a1.吊装拼接北侧桁架及北侧桁架间连杆，北侧桁架及北侧桁架连杆由北向南依次吊装，每榀桁架分两段吊装；a2.吊装拼接南侧桁架及南侧桁架间连杆，南侧桁架及南侧桁架连杆由南向北依次吊装，每榀桁架分两段吊装；a3.将中间桁架移到施工厂区的空地备用，拆除拼装左右两侧的胎架；a4.吊装中间桁架，其中，中间桁架为三榀桁架，先吊装左右两侧的两榀桁架及连杆。
22.最优的吊装顺序能够最大程度的降低施工成本，加快施工进度，确保施工安全。首
先采用350吨履带吊吊装北侧4榀桁架及桁架间连杆，4榀桁架及连杆由北向南依次吊装，每榀桁架分2段吊装；再次用350吨履带吊吊装南侧4榀桁架及连杆，4榀桁架及连杆由南向北依次吊装，每榀桁架分两段吊装；再次拼装完成中间部位3榀桁架，共计6段，移到施工厂区的空地备用，拆除拼装胎架；再次用350吨履带吊吊装中间桁架左侧、右侧两榀桁架及连杆，吊装完成后拆除履带吊，最后中间位置桁架吊装每段用两台500t汽车吊进行抬吊。
23.具体的，焊接每段桁架的步骤包括：将下弦杆吊装至胎架，控制好每一节点标高位置后点焊固定；然后拼装固定上弦杆，再安装桁架间连杆，确认拼装尺寸后进行全方位高空焊接。
24.需要说明的是，桁架拼装过程中，利用50t汽车吊先将下弦杆件吊运至拼装胎架，测量节点部位每一点的标高值，控制好分段对接的位置并临时点焊固定，然后用汽车吊依次吊运上弦主杆并定位，上、下弦杆采用经纬仪、全站仪、水准仪等尺寸标高、位置复测尺寸无误后进行腹杆的拼装，确认桁架拼装尺寸无误后，从中间向两侧对称平衡进行施焊，使焊接引起的变形降到最小。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。