本發(fā)明涉及建筑施工，更為具體地，涉及一種基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法。

背景技術(shù)：

1、網(wǎng)格殼屋面簡(jiǎn)稱網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)即為網(wǎng)狀的殼體結(jié)構(gòu)，是格構(gòu)化的殼體，或者說(shuō)是曲面狀的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)造和施工方法簡(jiǎn)單，造型優(yōu)美，受力合理。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由大量三角形或其他形狀的小單元構(gòu)成，通常用于需要優(yōu)美外觀和大跨度空間覆蓋的建筑，如體育館穹頂、大型展覽館、劇院等。

2、在大跨度空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，大跨度大面積空間曲面網(wǎng)殼作為重要的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于體育館、展覽館等大型公共建筑中。這類網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)通常采用獨(dú)立柱支撐，并通過(guò)在柱頭設(shè)置提升支架或在無(wú)支撐柱部位設(shè)置門式提升塔架進(jìn)行高空組裝。

3、傳統(tǒng)的大跨度大面積空間曲面網(wǎng)殼的施工方法往往面臨支撐胎架高度大、穩(wěn)定性要求高以及高空作業(yè)安全隱患多等問題。特別是在帶傾角的大拱高網(wǎng)殼分塊提升過(guò)程中，由于提升吊點(diǎn)間存在高低差，網(wǎng)殼分塊需先在樓面以臥姿拼裝，然后再旋轉(zhuǎn)調(diào)整至設(shè)計(jì)所需的傾斜狀態(tài)，最后進(jìn)行吊裝。

4、對(duì)于網(wǎng)殼分塊的傾斜狀態(tài)調(diào)整，傳統(tǒng)方法有兩種，第一種方法是直接根據(jù)網(wǎng)殼分塊的所需傾斜狀態(tài)搭設(shè)的大型支撐胎架(如圖1所示)，在該大型支撐胎架上進(jìn)行傾斜狀態(tài)的網(wǎng)殼分塊的拼裝；然而，這種方法不僅需要大量材料，而且對(duì)大型支撐胎架的支撐穩(wěn)定性有極高要求，嚴(yán)重增加施工成本和風(fēng)險(xiǎn)。

5、第二種方法是以網(wǎng)殼分塊的最低點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)軸，在網(wǎng)殼分塊提升離地的過(guò)程中對(duì)網(wǎng)殼分塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使其達(dá)到所需的傾斜狀態(tài)，然而，使用這種方法在網(wǎng)殼分塊脫離支撐胎架的瞬間，由于網(wǎng)殼分塊的重心位置發(fā)生變化，因此會(huì)產(chǎn)生較大的水平移動(dòng)和擺動(dòng)，增加了施工難度，并可能對(duì)結(jié)構(gòu)造成損害。

6、基于此，亟需一種既能減少支撐胎架的設(shè)計(jì)高度，又能有效避免網(wǎng)殼分塊在提升過(guò)程中發(fā)生水平擺動(dòng)的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，以解決現(xiàn)有的大跨度網(wǎng)殼分塊施工方法施工難度大或施工成本高的問題。

2、本發(fā)明提供的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，獲取待施工網(wǎng)殼分塊的初始信息；

3、基于所述初始信息為所述待施工網(wǎng)殼分塊設(shè)定虛擬旋轉(zhuǎn)軸；

4、基于所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在樓面上布置支撐胎架，并在所述支撐胎架上進(jìn)行所述待施工網(wǎng)殼分塊的拼裝，此時(shí)所述待施工網(wǎng)殼分塊處于平放臥姿狀態(tài)；

5、基于各吊點(diǎn)對(duì)所述待施工網(wǎng)殼分塊進(jìn)行提升；其中，所述待施工網(wǎng)殼分塊在提升過(guò)程中繞所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以自平放臥姿狀態(tài)到達(dá)設(shè)計(jì)傾斜姿態(tài)。

6、此外，優(yōu)選的方案是，所述待施工網(wǎng)殼分塊的初始信息包括重心位置；并且，

7、所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸為通過(guò)所述重心位置的直線。

8、此外，優(yōu)選的方案是，對(duì)于重量均勻分布的待施工網(wǎng)殼分塊，所述重心位置為所述待施工網(wǎng)殼分塊的形心位置；

9、對(duì)于重量非均勻分布的待施工網(wǎng)殼分段，通過(guò)bim模型找出所述待施工網(wǎng)殼分塊的重心位置。

10、此外，優(yōu)選的方案是，所述待施工網(wǎng)殼分塊配置有至少兩組吊點(diǎn)，各組吊點(diǎn)均包括高處吊點(diǎn)和低處吊點(diǎn)，所述待施工網(wǎng)殼分塊的初始信息還包括各吊點(diǎn)的位置；并且，

11、若所述待施工網(wǎng)殼分塊重量非均勻分布，則所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸為通過(guò)所述重心位置且垂直于處于同組的高處吊點(diǎn)與低處吊點(diǎn)的連線的垂線。

12、此外，優(yōu)選的方案是，對(duì)于重量分布均勻，且投影平面為四邊形的待施工網(wǎng)殼分塊；若以處于高位的相鄰兩角為高處吊點(diǎn)，剩余兩角為低處吊點(diǎn)，處于相鄰的高處吊點(diǎn)與低處吊點(diǎn)為一組；則，

13、所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸為通過(guò)成組的高處吊點(diǎn)與低處吊點(diǎn)的中點(diǎn)的中線。

14、此外，優(yōu)選的方案是，在基于所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在樓面上布置支撐胎架的過(guò)程中，

15、確保所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在平放臥姿狀態(tài)時(shí)的投影位置與所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在設(shè)計(jì)傾斜姿態(tài)時(shí)的投影位置重合。

16、此外，優(yōu)選的方案是，所述基于所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在樓面上布置支撐胎架，包括：

17、測(cè)量成組的高處吊點(diǎn)與低處吊點(diǎn)分別到所述重心位置的距離；

18、基于成組的高處吊點(diǎn)與低處吊點(diǎn)分別到所述重心位置的距離，分別計(jì)算平放臥姿狀態(tài)下成組的高處吊點(diǎn)以及低處吊點(diǎn)的偏位距離；

19、基于平放臥姿狀態(tài)下成組的高處吊點(diǎn)以及低處吊點(diǎn)的偏位距離，分別計(jì)算平放臥姿狀態(tài)下連接成組的高處吊點(diǎn)以及低處吊點(diǎn)的鋼絞線的傾角；

20、基于平放臥姿狀態(tài)下連接成組的高處吊點(diǎn)以及低處吊點(diǎn)的鋼絞線的傾角并配合所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在樓面上布置支撐胎架。

21、此外，優(yōu)選的方案是，算平放臥姿狀態(tài)下成組的高處吊點(diǎn)以及低處吊點(diǎn)的偏位距離的公式為：

22、x＝d(1-cosθ)，y＝(s-d)(1-cosθ)；其中，

23、x為所述高處吊點(diǎn)的偏位距離，y為所述低處吊點(diǎn)的偏位距離，d為所述高處吊點(diǎn)到所述重心位置的距離，s為所述高處吊點(diǎn)到所述低處吊點(diǎn)的直線距離，s-d為所述低處吊點(diǎn)到所述重心位置的距離，θ為所述待施工網(wǎng)殼分塊在設(shè)計(jì)傾斜姿態(tài)時(shí)的傾角。

24、此外，優(yōu)選的方案是，計(jì)算平放臥姿狀態(tài)下連接成組的高處吊點(diǎn)以及低處吊點(diǎn)的鋼絞線的傾角的公式為：

25、α＝arctan(x/h1)，β＝arctan(y/h2)；其中，

26、α為連接所述高處吊點(diǎn)的鋼絞線的傾角，β為連接所述低處吊點(diǎn)的鋼絞線的傾角，h1為通過(guò)鋼絞線連接所述高處吊點(diǎn)的提升裝置至所述高處吊點(diǎn)的距離，h2為通過(guò)鋼絞線連接所述低處吊點(diǎn)的提升裝置至所述低處吊點(diǎn)的距離。

27、此外，優(yōu)選的方案是，在基于各吊點(diǎn)對(duì)所述待施工網(wǎng)殼分塊進(jìn)行提升的過(guò)程中；

28、成組的高處吊點(diǎn)與低處吊點(diǎn)的提升力滿足如下公式：

29、f1sinα＝f2sinβ，其中，f1為所述高處吊點(diǎn)的提升力，f2為所述低處吊點(diǎn)的提升力。

30、和現(xiàn)有技術(shù)相比，上述根據(jù)本發(fā)明的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，有如下有益效果：

31、本發(fā)明提供的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，通過(guò)為大跨度網(wǎng)殼分塊設(shè)定一個(gè)虛擬旋轉(zhuǎn)軸，以該虛擬旋轉(zhuǎn)軸為拼裝基準(zhǔn)線，進(jìn)行在樓面上布置支撐胎架并進(jìn)行待施工網(wǎng)殼分塊的拼裝，并確保虛擬旋轉(zhuǎn)軸在平放臥姿狀態(tài)時(shí)的投影位置與所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在設(shè)計(jì)傾斜姿態(tài)時(shí)的投影位置重合，通過(guò)控制各吊點(diǎn)的提升力，能夠使得待施工網(wǎng)殼分塊在提升過(guò)程中繞虛擬旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，由于整個(gè)待施工網(wǎng)殼分塊的重心位置在該虛擬旋轉(zhuǎn)軸上，因此待施工網(wǎng)殼分塊在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生重心位置突然變化，減小待施工網(wǎng)殼分塊脫胎時(shí)的水平擺動(dòng)，減小施工難度，保護(hù)結(jié)構(gòu)安全。

32、為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說(shuō)明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說(shuō)明以及附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。

技術(shù)特征：

1.一種基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，

4.如權(quán)利要求3所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，

6.如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，在基于所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在樓面上布置支撐胎架的過(guò)程中，

7.如權(quán)利要求6所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，所述基于所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在樓面上布置支撐胎架，包括：

8.如權(quán)利要求7所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，

9.如權(quán)利要求8所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，

10.如權(quán)利要求9所述的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法，包括：獲取待施工網(wǎng)殼分塊的初始信息；基于所述初始信息為所述待施工網(wǎng)殼分塊設(shè)定虛擬旋轉(zhuǎn)軸；基于所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸在樓面上布置支撐胎架，并在所述支撐胎架上進(jìn)行所述待施工網(wǎng)殼分塊的拼裝，此時(shí)所述待施工網(wǎng)殼分塊處于平放臥姿狀態(tài)；基于各吊點(diǎn)對(duì)所述待施工網(wǎng)殼分塊進(jìn)行提升；其中，所述待施工網(wǎng)殼分塊在提升過(guò)程中繞所述虛擬旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以自平放臥姿狀態(tài)到達(dá)設(shè)計(jì)傾斜姿態(tài)。本發(fā)明提供的基于虛擬旋轉(zhuǎn)軸的網(wǎng)殼分塊施工方法能夠解決現(xiàn)有的大跨度網(wǎng)殼分塊施工方法施工難度大或施工成本高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳輝,黃強(qiáng),陳鵬旭,盛義山,陸海奇,牛紅霞,劉明路,黃文華,朱衛(wèi)軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中冶（上海）鋼結(jié)構(gòu)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19