一種懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法，其特征在于：是根據(jù)半球形網(wǎng)殼的大小，先設(shè)置網(wǎng)殼下部的自承重體結(jié)構(gòu)，再在地面組合網(wǎng)殼小單元，用提升設(shè)備送往高空的自承重體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行組裝，以一點(diǎn)向兩邊周向安裝方法，逐步擴(kuò)展安裝最后交于一點(diǎn)形成一圈；完成組裝一層網(wǎng)格。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果：通過(guò)懸挑安裝方法，避免了滿堂腳手架的搭設(shè)，降低了工程造價(jià)。易于實(shí)施?？蓽?zhǔn)確定位桿件與球的位置，保證節(jié)點(diǎn)的安裝精度，從而保證結(jié)構(gòu)的安全。
【專利說(shuō)明】一種懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)殼的施工方法，尤其是涉及一種不加輔助支撐的懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，空間結(jié)構(gòu)技術(shù)已成為一個(gè)國(guó)家建筑科技水平的重要標(biāo)志之一。近年來(lái)，各國(guó)在研究大跨度空間結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也在不斷地研究其制作以及施工技術(shù)。大跨度半球形網(wǎng)殼作為鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分，在水泥廠預(yù)均化堆場(chǎng)等屋面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。施工過(guò)程中如何確保主體網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量，又不同程度的降低工程施工成本，是施工單位所面臨的一項(xiàng)技術(shù)難題。通過(guò)多個(gè)大跨度半球形網(wǎng)殼工程的合作施工，總結(jié)出一整套行之有效的方法。在實(shí)際應(yīng)用中表明，采用本發(fā)明，簡(jiǎn)化了施工企業(yè)的施工組織和管理工作，縮短了施工工期，保證了施工質(zhì)量，減少了施工成本，同時(shí)也給企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在同類結(jié)構(gòu)的制作安裝中值得借鑒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種不加輔助支撐的懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法，要解決傳統(tǒng)的滿堂腳手架工期長(zhǎng)造價(jià)高的技術(shù)問(wèn)題；并解決網(wǎng)殼施工過(guò)程影響網(wǎng)殼內(nèi)部設(shè)備安裝的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法，其特征在于:是根據(jù)半球形網(wǎng)殼的大小，先設(shè)置網(wǎng)殼下部的自承重體結(jié)構(gòu)，再在地面組合網(wǎng)殼小單元，用提升設(shè)備送往高空的自承重體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行組裝，以一點(diǎn)向兩邊周向安裝方法，逐步擴(kuò)展安裝最后交于一點(diǎn)形成一圈，完成組裝一層網(wǎng)格；
所述網(wǎng)殼下部的自承重體結(jié)構(gòu)包括:網(wǎng)殼桿件及球組單元件，
所述網(wǎng)殼為三角錐單元，
具體步驟如下:
步驟一:搭設(shè)腳手架，在網(wǎng)殼內(nèi)搭設(shè)一圈6-7m徑向?qū)挾鹊哪_手架，便于網(wǎng)殼支座就位，便于網(wǎng)殼未形成封閉結(jié)構(gòu)前，臨時(shí)承受結(jié)構(gòu)自重；
步驟二:節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制；
步驟三:組裝，在網(wǎng)殼搭出下部三層網(wǎng)格形成能承受自重結(jié)構(gòu)后，部分操作工在網(wǎng)殼腹桿上綁捆木跳板，系安全帶進(jìn)行整體組裝，部分操作工在地面將桿、球拼成三角錐，用自制的卷?yè)P(yáng)工裝及旋轉(zhuǎn)吊臂將三角錐吊到安裝位置，組裝從一點(diǎn)向兩邊周向安裝，最后交于一點(diǎn)形成一圈即組裝完一層網(wǎng)格，第二層再?gòu)囊稽c(diǎn)開(kāi)始逐步向兩邊周向安裝；
所述的步驟三包括以下步驟組成:
A、校正節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)殼在下部2/3高度范圍逐漸向上安裝時(shí)，采用手動(dòng)葫蘆利用下部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在合攏處向外拉開(kāi)網(wǎng)殼桿件和球球組單元件，在校正節(jié)點(diǎn)位置以網(wǎng)格合攏；
B、支撐，安裝過(guò)程中，分析設(shè)計(jì)軟件中模擬施工工況進(jìn)行了多層網(wǎng)殼受力分析。[0005]進(jìn)一步，所述的步驟二中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制，是在網(wǎng)殼施工場(chǎng)內(nèi)架設(shè)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，用其觀測(cè)球節(jié)點(diǎn)X、Y、Z坐標(biāo)，找出支座誤差，采用液壓葫蘆和千斤頂拉頂壓消除誤差。
[0006]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果:
1、通過(guò)懸挑安裝方法，避免了滿堂腳手架的搭設(shè)，降低了工程造價(jià)。
[0007]2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。
[0008]3、本發(fā)明提供的節(jié)點(diǎn)安裝根據(jù)坐標(biāo)控制，可準(zhǔn)確定位桿件與球的位置，保證節(jié)點(diǎn)的安裝精度，從而保證結(jié)構(gòu)的安全。
[0009]4.本發(fā)明采用的安裝方法，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件大、標(biāo)高高等特點(diǎn)，能保證網(wǎng)殼內(nèi)部設(shè)備的先行安裝、調(diào)試，輸送皮帶廊先行安裝進(jìn)入網(wǎng)殼內(nèi)部，優(yōu)化了工程統(tǒng)籌安排。
[0010]5.本發(fā)明提供的節(jié)點(diǎn)安裝方法，通過(guò)合理的施工順序和施工措施，保證了對(duì)各個(gè)構(gòu)件的準(zhǔn)確定位和可靠連接。
[0011]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為大跨度半球形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用整體吊裝或拔桿提升安裝法的構(gòu)建流程示意圖。
[0013]圖2為大跨度半球形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是大跨度半球形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用懸挑法安裝法的安裝立面圖。
[0015]圖4是大跨度半球形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用懸挑法安裝法的安裝平面圖。
[0016]圖5是大跨度半球形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用懸挑法安裝法的構(gòu)建流程示意圖。
[0017]圖中:1.提升設(shè)備、2.網(wǎng)殼小單元、3.網(wǎng)殼裝結(jié)構(gòu)。
[0018]【具體實(shí)施方式】
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的常用安裝方法采用滿堂紅腳手架法或整體吊裝或拔桿提升安裝法。
[0019]滿堂紅腳手架法是在地面搭設(shè)滿堂腳手架，并在腳手架上鋪設(shè)跳板或竹籬笆，形成臺(tái)階形安裝平臺(tái)，進(jìn)行高空構(gòu)件理論位置散裝。網(wǎng)殼構(gòu)件在安裝過(guò)程中因可以加臨時(shí)支撐，其受力與理論值相近，施工安全、準(zhǔn)確，但施工費(fèi)用高，周期長(zhǎng)。在網(wǎng)架拼裝初期，由于腳手架阻礙，支座定位也需輔以節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制法。
[0020]整體吊裝或拔桿提升安裝法:
如圖1所示，該方法是在場(chǎng)地允許的條件下，進(jìn)行地面整體拼裝，然后利用大型吊機(jī)或撥桿進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體吊裝。這種安裝方法的特點(diǎn)是施工周期較短，但在球殼矢高較大時(shí)，對(duì)吊裝設(shè)備、機(jī)械使用和吊裝方案安全性要求高，而且，施工過(guò)程中部分桿件的拉、壓性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，因此，施工前應(yīng)進(jìn)行吊點(diǎn)的施工內(nèi)力分析，合理地確定吊裝點(diǎn)的位置和數(shù)量。最理想是在設(shè)計(jì)時(shí)考慮吊點(diǎn)位置。
[0021]該方法是在地面搭設(shè)滿堂腳手架，并在腳手架上鋪設(shè)跳板或竹籬笆，形成臺(tái)階形安裝平臺(tái)，進(jìn)行高空構(gòu)件理論位置散裝。網(wǎng)殼呈球冠狀，滿堂腳手架必須搭成階梯形才能滿足使用。這樣，不僅人力、物力耗用過(guò)多，而且施工周期長(zhǎng)；況且，網(wǎng)殼下部的預(yù)均化設(shè)備必須先行安裝，其高度接近網(wǎng)殼下弦，輸送皮帶廊要入內(nèi)，并與腳手架桿件發(fā)生干涉，網(wǎng)殼構(gòu)件在安裝過(guò)程中因可以加臨時(shí)支撐，其受力與理論值相近，施工安全、準(zhǔn)確，但施工費(fèi)用高，周期長(zhǎng)。在網(wǎng)架拼裝初期，由于腳手架阻礙，支座定位也需輔以節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制法。[0022]該方法是在場(chǎng)地允許的條件下，進(jìn)行地面整體拼裝，然后利用大型吊機(jī)或撥桿進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體吊裝。這種安裝方法的特點(diǎn)是施工周期較短，但在球殼矢高較大時(shí)，對(duì)吊裝設(shè)備、機(jī)械使用和吊裝方案安全性要求高，而且，施工過(guò)程中部分桿件的拉、壓性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，因此，施工前應(yīng)進(jìn)行吊點(diǎn)的施工內(nèi)力分析，合理地確定吊裝點(diǎn)的位置和數(shù)量。
[0023]實(shí)施例1，如圖3、4、5所示，
一種懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法，其特征在于:將網(wǎng)殼下部拼裝成可承受自重、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，再在地面拼接網(wǎng)殼小單元2，用提升設(shè)備1送往高空進(jìn)行組裝，逐步擴(kuò)展。
[0024]所述網(wǎng)殼下部拼裝成可承受自重、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，網(wǎng)殼各桿件及球單元在設(shè)計(jì)時(shí)就已考慮施工過(guò)程中安裝荷載，能夠承受結(jié)構(gòu)自重。
[0025]所述網(wǎng)殼小單元，該單元為幾何不變穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系。
[0026]所述用提升設(shè)備送往高空進(jìn)行組裝，采用節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制的方法，控制安裝精度，指組裝從一點(diǎn)向兩邊周向安裝，最后交于一點(diǎn)形成一圈即組裝完一層網(wǎng)格；包括:
步驟一:搭設(shè)腳手架，在網(wǎng)殼內(nèi)搭設(shè)一圈6-7m徑向?qū)挾鹊哪_手架，便于網(wǎng)殼支座就位，便于網(wǎng)殼未形成封閉結(jié)構(gòu)前，臨時(shí)承受結(jié)構(gòu)自重；
步驟二:節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制；
步驟三組裝:在網(wǎng)殼搭出下部三層網(wǎng)格形成能承受自重結(jié)構(gòu)后，部分操作工在網(wǎng)殼腹桿上綁捆木跳板，系安全帶進(jìn)行整體組裝，部分操作工在地面將桿、球拼成三角錐，用自制的卷?yè)P(yáng)工裝及旋轉(zhuǎn)吊臂將三角錐吊到安裝位置。組裝從一點(diǎn)向兩邊周向安裝，最后交于一點(diǎn)形成一圈即組裝完一層網(wǎng)格。第二層再?gòu)囊稽c(diǎn)開(kāi)始逐步向兩邊周向安裝；
所述的步驟二中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制，指在網(wǎng)殼施工場(chǎng)內(nèi)架設(shè)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，用其觀測(cè)球節(jié)點(diǎn)X、Y、Z坐標(biāo)，將之與其理論位置理論位置可在網(wǎng)殼設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)模型中查得比較，及時(shí)找出支座誤差，采用葫蘆、千斤頂拉、頂?shù)霓k法消除誤差，以便保證支座安裝精度。同時(shí)監(jiān)測(cè)安裝撓度，防止施工內(nèi)力過(guò)大，引起結(jié)構(gòu)變形。
[0027]所述的步驟三組裝由以下步驟組成:
A、校正節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)殼在下部2/3高度范圍內(nèi)，自重形成的水平分力較小，每圈合攏較為方便，逐漸向上安裝時(shí)，水平分力加大，開(kāi)始采用手動(dòng)葫蘆利用下部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在合攏處向外拉開(kāi)桿、球，校正節(jié)點(diǎn)位置，以便網(wǎng)格合攏。
[0028]B、支撐，安裝過(guò)程中，未采用加輔助的方法來(lái)防止網(wǎng)殼下?lián)?。這是因?yàn)橐环矫婢W(wǎng)殼高度較大，輔助支撐本身的剛性、穩(wěn)定要求較高；另一方面，在設(shè)計(jì)軟件中模擬施工工況進(jìn)行了多層受力分析，結(jié)論是網(wǎng)殼本身剛度較大，不需要另加支撐來(lái)控制網(wǎng)殼在自重作用下的變形。
[0029]以海螺集團(tuán)水泥廠預(yù)均化堆場(chǎng)為例，采用螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼，正放四角錐結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼支座處直徑為0110m，周邊32個(gè)支座均布，支座標(biāo)高為1.815m，網(wǎng)殼頂部標(biāo)高為32.986m，網(wǎng)殼厚度2m，展開(kāi)面積為:12800m2，網(wǎng)殼局部開(kāi)門洞和輸送皮帶廊入口(圖2)。
網(wǎng)殼構(gòu)件規(guī)格為:螺栓球最小為BS100，最大為BS240 ;桿件鋼管規(guī)格最小為(675.5X3.5，最大為(6203 X 8 ;高強(qiáng)螺栓規(guī)格最小為M20，最大為M48。
[0030]懸挑法安裝:
如圖3該方法是先將網(wǎng)殼下部拼裝成可承受自重、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，再在地面組裝網(wǎng)殼小單元2，用提升設(shè)備I送往高空進(jìn)行組裝，并采用節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制法，安裝初期即可方便地將支座一次定位。但是，在網(wǎng)殼未封閉之前，少數(shù)構(gòu)件的施工內(nèi)力甚至可以達(dá)到整體實(shí)際計(jì)算值的幾十倍，應(yīng)在施工階段應(yīng)進(jìn)行內(nèi)力驗(yàn)算。
[0031]由于本網(wǎng)殼實(shí)際展開(kāi)面積12800 m2，直徑(6110 m。這種大跨度、大面積的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體吊裝，或?qū)⑶驓し殖蓭装甑孛嫫囱b，再起吊組裝。目前起重條件不允許，而且，先行安裝設(shè)備之后，也無(wú)法實(shí)施拔桿提升法安裝。
[0032]具體的實(shí)施方法，結(jié)合圖1、3、4、5。
[0033]1、選用懸挑法安裝，能保證網(wǎng)殼內(nèi)部設(shè)備的先行安裝、調(diào)試，輸送皮帶廊先行安裝進(jìn)入網(wǎng)殼內(nèi)部。
[0034]2、在網(wǎng)殼內(nèi)搭設(shè)一圈6_7m徑向?qū)挾鹊哪_手架,便于網(wǎng)殼支座就位,便于網(wǎng)殼未形成封閉結(jié)構(gòu)前，臨時(shí)承受結(jié)構(gòu)自重。
[0035]3、利用節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制法。在網(wǎng)殼施工場(chǎng)內(nèi)架設(shè)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，用其觀測(cè)球節(jié)點(diǎn)X、Y、Z坐標(biāo)，將之與其理論位置理論位置可在網(wǎng)架設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)模型中查得比較，及時(shí)找出支座誤差，采用葫蘆、千斤頂拉、頂?shù)霓k法消除誤差，以便保證支座安裝精度。同時(shí)監(jiān)測(cè)安裝撓度，防止施工內(nèi)力過(guò)大，引起結(jié)構(gòu)變形。
[0036]4、在網(wǎng)殼搭出下部三層網(wǎng)格形成能承受自重結(jié)構(gòu)后，部分操作工在網(wǎng)殼腹桿上綁捆木跳板，系安全帶進(jìn)行整體組裝，部分操作工在地面將桿、球拼成三角錐，用自制的卷?yè)P(yáng)工裝及旋轉(zhuǎn)吊臂將三角錐吊到安裝位置。組裝從一點(diǎn)向兩邊周向安裝，最后交于一點(diǎn)形成一圈即組裝完一層網(wǎng)格。第二層再?gòu)囊稽c(diǎn)開(kāi)始逐步向兩邊周向安裝。
[0037]5、網(wǎng)殼在下部2/3高度范圍內(nèi)`，自重形成的水平分力較小，
6、每圈合攏較為方便，逐漸向上安裝時(shí)，水平分力加大，開(kāi)始采用手動(dòng)葫蘆利用下部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在合攏處向外拉開(kāi)桿、球，校正節(jié)點(diǎn)位置，以便網(wǎng)格合攏。
[0038]安裝過(guò)程中，采用加輔助的方法來(lái)防止網(wǎng)殼下?lián)?。這是因?yàn)橐环矫婢W(wǎng)殼高度較大，輔助支撐本身的剛性、穩(wěn)定要求較高；另一方面，我們?cè)谠O(shè)計(jì)軟件中模擬施工工況進(jìn)行了多層受力分析，結(jié)論是網(wǎng)殼本身剛度較大，不需要另加支撐來(lái)控制網(wǎng)殼在自重作用下的變形。
[0039]采用上述方法，僅用60天的時(shí)間就完成了網(wǎng)殼的現(xiàn)場(chǎng)安裝，有效地保證了工期和節(jié)約了施工成本。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0040]以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0041]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法，其特征在于:是根據(jù)半球形網(wǎng)殼的大小，先設(shè)置網(wǎng)殼下部的自承重體結(jié)構(gòu)，再在地面將網(wǎng)殼拼成小拼單元，用提升設(shè)備送往高空的自承重體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行組裝，以一點(diǎn)向兩邊周向安裝方法，逐步擴(kuò)展安裝最后交于一點(diǎn)形成一圈，完成組裝一層網(wǎng)格； 所述網(wǎng)殼下部的自承重體結(jié)構(gòu)包括:網(wǎng)殼桿件及球組單元件， 所述網(wǎng)殼為三角錐單元， 具體步驟如下: 步驟一:搭設(shè)腳手架，在網(wǎng)殼內(nèi)搭設(shè)一圈5-7m徑向?qū)挾鹊哪_手架，便于網(wǎng)殼支座就位，便于網(wǎng)殼未形成封閉結(jié)構(gòu)前，臨時(shí)承受結(jié)構(gòu)自重； 步驟二:節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制； 步驟三:組裝，在網(wǎng)殼搭出下部三層網(wǎng)格形成能承受自重結(jié)構(gòu)后，部分操作工在網(wǎng)殼腹桿上綁捆木跳板，系安全帶進(jìn)行整體組裝，部分操作工在地面將桿、球拼成三角錐，用自制的卷?yè)P(yáng)工裝及旋轉(zhuǎn)吊臂將三角錐吊到安裝位置，組裝從一點(diǎn)向兩邊周向安裝，最后交于一點(diǎn)形成一圈即組裝完一層網(wǎng)格，第二層再?gòu)囊稽c(diǎn)開(kāi)始逐步向兩邊周向安裝； 所步的驟三包括以下步驟組成， A、校正節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)殼在下部2/3高度范圍逐漸向上安裝時(shí)，采用手動(dòng)葫蘆利用下部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在合攏處向外拉開(kāi)網(wǎng)殼桿件和球球組單元件，在校正節(jié)點(diǎn)位置以網(wǎng)格合攏； B、支撐，安裝過(guò)程中，分析設(shè)計(jì)軟件中模擬施工工況進(jìn)行了多層網(wǎng)殼受力分析。
2.如權(quán)利要求1所述的懸挑安裝大跨度半球形網(wǎng)殼的施工方法，其特征在于:所述的步驟二中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)控制，是在網(wǎng)殼施工場(chǎng)內(nèi)架設(shè)經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，用其觀測(cè)球節(jié)點(diǎn)X、Y、Z坐標(biāo)，找出支座誤差，采用液壓葫蘆和千斤頂拉頂壓消除誤差。
【文檔編號(hào)】E04G21/14GK103711322SQ201410022055
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月19日
【發(fā)明者】葉國(guó)平, 夏敏, 許良芝 申請(qǐng)人:蕪湖天航科技（集團(tuán)）股份有限公司