板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺的制作方法

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及一种板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺。

背景技术：

2.目前，运用钢结构桁架作为主体结构一部分的公用建筑逐渐增多，根据场地条件及施工环境的不同，可以选择不同方法，钢结构桁架施工常见的方法有很多，例如：高空散拼法、滑移法、整体提升法、分段吊装法等。上述方法均可以解决桁架施工安装与其他分项工程的矛盾，能够保障施工进度，缩短工期。
3.当建筑施工的建筑工程平面呈半环形，在部分主体中采用了弧形钢结构转换桁架和连廊桁架时，由于存在层间结构，建筑物内拔杆施工也无法实现；如果采用建筑物内搭设满堂架支撑架的方案，存在构件就位困难，同时无构件堆放场地及吊车站位场地；在钢结构施工过程中，由于受场地及周边环境的限制，场区周边正在施工工程较多，紧邻建筑物周边正值地下管廊施工，来往施工车辆通过频繁，如选择建筑物外吊装，吊车只能站位于建筑物50m以外位置，需要两台400t履带吊吊装，费用过高，会存在这些问题。

技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于克服现有技术的不足,提供一种板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，能够适用于受周边环境影响，现场无钢结构拼装场区，吊车站位于楼板之上的大跨度弧形桁架吊装施工。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
6.一种板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，包括以下步骤：
7.分段设计和制造大跨度弧形转换桁架，根据软件模拟和计算结果对大跨度弧形转换桁架进行分段设计，分段连接处为受力最小位置，根据图纸并按照吊装顺序对弧形构件进行生产；
8.在地下室的支撑平面上通过若干反支撑装置对地下室进行支撑，利用吊装设备对若干段所述大跨度转换桁架进行吊装，吊装顺序为由建筑两侧向建筑中间；
9.在吊装时，大跨度弧形转换桁架分段位置设置格构式临时支撑，格构式临时支撑的顶端设置有刚性转换平台，刚性转换平台的中心位置处竖直固定有圆管；
10.在吊装后，对相邻段大跨度弧形转换桁架进行固定，并对格构式临时支撑进行卸载。
11.可选的：吊装过程为，先设置吊车位置，汽车吊站位于楼板之上，每榀大跨度弧形转换桁架的分段吊装施工从两侧向中间的顺序施工，大跨度弧形转换桁架间钢梁及侧向水平格构式临时支撑随大跨度弧形转换桁架依次进行吊装，大跨度弧形转换桁架分段位置设置格构式临时支撑；吊装完成每一段吊装后应及时设置临时格构式支撑，并对大跨度弧形转换桁架进行焊接，同时继续由两侧向中间进行分段吊装。
12.可选的：在设置吊车时，于汽车吊打腿前划出所有梁中心线，使得两个反力较大支腿打在梁柱节点或主梁上；对索具受力最不利状态进行验算，采用两点起吊，根据计算，选用合适的钢丝绳，和d形卡环辅助吊装。
13.可选的：在地下室设置反支撑装置时，采用圆钢管进行反支撑，且相邻的两个圆钢管之间设置一道水平稳定杆，三个反顶点为一组进行布置。
14.可选的：单个格构式临时支撑采用人工高空安装；或者四片格构式临时支撑组装成标准节，标准节采用吊机吊装。
15.可选的：在吊装的过程中，采用免棱镜全站仪对弧形转换桁架实时进行高程及点位测量。
16.可选的：格构式临时支撑进行卸载过程中，在卸载前，对单个卸载点根据的反力值进行计算，对称放置不少于2个千斤顶，千斤顶承载力须大于预设的反力值，再对单个支撑点采用火焰割刀割除刚性转换平台顶部的圆管；割除完成后，调节千斤顶向下与割除量相同的距离；静置后，再拆除格构式临时支撑。
17.可选的：割除量控制在3-8mm；割除完成后，千斤顶对应下调割除量的距离。
18.可选的：弧形转换桁架下弦杆的下表面设置有水平支顶托座，千斤顶上端设置有鞍座和支托，支托与托座之间放置两块钢板。
19.可选的：大跨度弧形转换桁架的固定方式采用焊接。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
21.(1)本工艺采用汽车吊站位于楼板之上施工，对靠近建筑物周边其他区域施工影响小，本工艺对大跨度弧形转换桁架进行分段设计，利用软件计算确定分段点，每段大跨度弧形转换桁架于工厂加工完成运至现场进行吊装施工，提高施工效率；
22.(2)采用格构式临时支撑，材料费用低廉，且可以周转使用，安装简单，快捷迅速。
具体实施方式
23.实施例：一种板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，包括以下步骤：
24.步骤一，主体结构的制作：
25.提前对大跨度弧形转换桁架进行分段处理，运用midas gen8.6.0等软件模拟吊装施工过程，并计算大跨度弧形转换桁架本身及吊车站位楼板(地下室顶板)的受力情况，根据计算结果设计大跨度弧形转换桁架格构式临时支撑及楼板反支撑，保障施工过程结构稳定性、安全性，同时对大跨度弧形转换桁架进行合理分段设计，分段应选在结构受力最小处，根据每段具体的构件深化设计图进行工厂加工，保证构件的大小尺寸满足精度要求。按照既定的吊装顺序进行弧形构件的生产加工工序。
26.因受施工环境等因素的影响，吊车需站位在楼板(即地下室顶板)上，因位于建筑自身地下室的上方，对靠近建筑物周边其他区域施工影响小。
27.步骤二，地下室反支撑设置：
28.根据软件核算确定反支撑的平面布置及间距，需对其进行刚度、强度、稳定性等计算，满足受力要求。宜采用p180
×
10(外径180mm，壁厚10mm)的圆钢管进行反支撑，圆钢管底部宜采用不小于10mm钢垫板作为底座。顶部应固定u型顶托，并加以方木支撑于梁底或者板底。反顶点位未布置在主次梁交接位置的，均按布置在跨中考虑。
29.为提高反顶点位圆钢管的整体稳定性，两个相邻的圆钢管之间宜设置一道p60x4(外径60mm，壁厚4mm)水平稳定杆，三个反顶点为一组进行布置。
30.步骤三，吊车站位的设置：
31.首先对吊车站位最不利状态进行验算，确保吊装状态下楼板稳定性。为保证吊车站位对顶板影响控制到最小，于汽车吊打腿前划出所有梁中心线，确保两个反力较大支腿打在梁柱节点或主梁上，梁与支腿之间铺设汽车吊自带路基钢板，其余两个反力较小支腿靠近梁。
32.步骤四，吊装索具的选择：
33.对索具受力最不利状态进行验算，宜取安全系数k＝8，由于大跨度弧形转换桁架进行分段吊装，最大单元重不超过10t，采用两点起吊，需考虑1.2不均匀系数，选择抗拉强度较合理的钢丝绳。宜选用不小于直径36mm、抗拉强度为1770n/mm2的钢丝绳，并配备型号为6.5t的d形卡环辅助吊装。大跨度弧形转换桁架采用分段吊装的方式，吊装设置不少于2个吊点。
34.步骤五，设置格构式临时支撑：
35.由于大跨度弧形桁架分段吊装，需根据计算设置格构式临时支撑，支撑架结构的平面尺寸为1m
×
1m，其标准节高度为1.5m。支架四肢钢柱宜采用φ89
×
4钢管，横杆及斜杆宜采用φ63
×
3.5钢管。格构式临时支撑的顶端设置有刚性转换平台(h200
×
200
×6×
8)，刚性转换平台的中心位置处竖直固定有p203
×
12圆管(起支撑作用)，圆管上固定有p159
×
8的侧向支撑，侧向支撑的另一端与刚性转换平台固定。
36.标准节钢管重量约150kg，每个标准节可由四片格构式临时支撑组装而成，既可单片人工高空安装，又可组成标准节采用吊机吊装。
37.步骤六，大跨度弧形桁架的分段吊装：
38.汽车吊站位于楼板之上，需综合考虑工况，保证楼板稳定安全，且需进行相关计算，满足受力要求。构件分段吊装重量控制在10t以内(根据计算结果确定)。
39.根据软件计算受力结果，每榀大跨度弧形转换桁架的分段吊装施工，应按照从两侧向中间的顺序施工，大跨度弧形转换桁架间钢梁及侧向水平临时支撑随大跨度弧形转换桁架依次进行吊装，大跨度弧形转换桁架分段位置设置格构式临时支撑。
40.吊装完成每一段吊装后应及时设置格构式临时支撑，并派专人进行大跨度弧形转换桁架焊接施工，同时继续由两侧向中间进行分段吊装。
41.采用免棱镜全站仪对分段弧形桁架实时进行高程及点位测量，保证大跨度弧形转换桁架在准确位置后，进行临时焊接固定工作，保证临时固定大跨度弧形转换桁架。测出任意四点坐标，根据空间球体方程组，通过代入法即可可得出球心坐标。
42.四个点的做点分别为点1(x1，y1，z1)、点2(x2，y2，z2)、点3(x3，y3，z3)、点4(x4，y4，z4)；球心坐标为(x0，y0，z0)。
43.方程：(x1-x0)2+(y1-y0)2+(z1-z0)2＝r2；
44.(x2-x0)2+(y2-y0)2+(z2-z0)2＝r2；
45.(x3-x0)2+(y3-y0)2+(z3-z0)2＝r2；
46.(x4-x0)2+(y4-y0)2+(z4-z0)2＝r2。
47.步骤七，格构式临时支撑的卸载：
48.卸载时，应采用逐榀同步进行格构式临时支撑的卸载。具体拆除情况根据计算确定。
49.卸载前，单个卸载点根据计算的反力值，对称放置不少于2个千斤顶，千斤顶承载力须大于1.4倍的反力值；再对单个支撑点采用火焰割刀割除临时支撑转换平台顶部p203x12圆管，割除量控制在5mm；割除完成后，调节千斤顶向下5mm；静置24小时后，再拆除格构式临时支撑。
50.在卸载整个过程中，每个卸载点除了竖向的位移外，均存在水平方向的位移，水平位移的出现势必对卸载千斤顶顶部出现非常不利的水平推力，使得千斤顶出现倾覆，导致卸载点的失效。为确保安全，避免千斤顶的破坏，在大跨度弧形转换桁架下弦杆下表面设置水平支顶托座，千斤顶上端设置鞍座(可转向)和支托，支托与托座之间放置两块镜面不锈钢钢板，减少水平位移对液压千斤顶的影响。
51.步骤八，焊缝检测：
52.焊缝外观检查合格后，经24小时冷却，按设计要求对焊缝进行超声波无损检测，执行gb11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级，规定的检验等级并出具探伤报告。为确保焊后撕裂现象的及时发现，选择具有代表性的重要承力节点跟踪复查、监测，每天检测一次，持续检测30天，汇总复检结果。
53.工艺过程中，需要对拼装的质量进行检测控制。首先是拼装质量的控制关键点，包括：
54.拼装平台的平整度与稳定性，在拼装过程中，下弦的坐标是主控点。对拼装平台主要控制两点：其一，平台的平整度。通过水准仪进行平整度的调节。其二，拼装胎架的精度和稳定性，通过水准仪和经纬仪进行平整度的调节。
55.拼装顺序，在拼装过程中必须注意拼装顺序，否则，会造大跨度弧形转换桁架架因累积误差造成无法就位的现象。
56.焊接顺序，由于各杆件之间相互连接，多余联系比较多。静定结构外的多余联系杆件的焊接，其收缩会结构内部产生很大的内应力。
57.焊接质量：焊接质量是任何焊接结构的核心质量。因为，钢材是匀质材料，只要断面设计合理，结构的薄势环节主要在焊接连接处。
58.拼装质量的控制标准拼装的允许偏差，见表7.2.2-1。
59.表7.2.2-1拼装允许偏差(mm)
60.项目允许偏差起拱偏差
±
3.0对口错边误差
±
2.0弯曲矢高l1/1000，且不应大于5.0构件轴线与施工轴线的偏差3
61.焊缝质量控制措施：减小焊缝截面积，在得到完好，无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸(角度与间隙)。腹板与翼缘板成一角度(钝角或者锐角)，形成一个自然坡口，充分利用这个自然坡口，可以减小坡口加工量，同时可以减小焊接填充量。
62.尽可能采用多层焊接代替单层焊。
63.采用较小的热输入，电流值取下限，见表7.2.2-2。
64.表7.2.2-2电流值
65.序号焊条直径(mm)焊接电流(a)12.550～8023.2100～13034.0160～21045.0200～270
66.焊接残余应力的控制措施：残余应力在结构受载时内力均匀化的过程中，往往导致塑性变形区扩大，局部材料塑性下降，从而对构件承受动载条件、三向应力状态、低温环境下使用有不利影响。减小焊缝尺寸；减小焊接拘束度。
67.大跨度弧形转换桁架结构监测：为了随时掌握提升和卸载过程中，大跨度弧形桁架内力和变形的情况，据施工模拟分析的结果，在大跨度弧形转换桁架受力较大的杆件上、变形较大的部位安装弦式应变计、位移计、传统的应变片等传感器，对于变形较大的焊接球可安装静力水准仪测量大跨度弧形转换桁架节点竖向变形情况。所有监测数据通过无线传输模块传至计算机中，进行汇总分析。
68.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前端”、“后端”、“左右”“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于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，不是对本发明的限制。

技术特征：

1.一种板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：分段设计和制造大跨度弧形转换桁架，根据软件模拟和计算结果对大跨度弧形转换桁架进行分段设计，分段连接处为受力最小位置，根据图纸并按照吊装顺序对弧形构件进行生产；在地下室的支撑平面上通过若干反支撑装置对地下室进行支撑，利用吊装设备对若干段所述大跨度转换桁架进行吊装，吊装顺序为由建筑两侧向建筑中间；在吊装时，大跨度弧形转换桁架分段位置设置格构式临时支撑，格构式临时支撑的顶端设置有刚性转换平台，刚性转换平台的中心位置处竖直固定有圆管；在吊装后，对相邻段大跨度弧形转换桁架进行固定，并对格构式临时支撑进行卸载。2.根据权利要求1所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：吊装过程为，先设置吊车位置，汽车吊站位于楼板之上，每榀大跨度弧形转换桁架的分段吊装施工从两侧向中间的顺序施工，大跨度弧形转换桁架间钢梁及侧向水平格构式临时支撑随大跨度弧形转换桁架依次进行吊装，大跨度弧形转换桁架分段位置设置格构式临时支撑；吊装完成每一段吊装后应及时设置临时格构式支撑，并对大跨度弧形转换桁架进行焊接，同时继续由两侧向中间进行分段吊装。3.根据权利要求2所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：在设置吊车时，于汽车吊打腿前划出所有梁中心线，使得两个反力较大支腿打在梁柱节点或主梁上；对索具受力最不利状态进行验算，采用两点起吊，根据计算，选用合适的钢丝绳，和d形卡环辅助吊装。4.根据权利要求1所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：在地下室设置反支撑装置时，采用圆钢管进行反支撑，且相邻的两个圆钢管之间设置一道水平稳定杆，三个反顶点为一组进行布置。5.根据权利要求1所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：单个格构式临时支撑采用人工高空安装；或者四片格构式临时支撑组装成标准节，标准节采用吊机吊装。6.根据权利要求1所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：在吊装的过程中，采用免棱镜全站仪对弧形转换桁架实时进行高程及点位测量。7.根据权利要求1所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：格构式临时支撑进行卸载过程中，在卸载前，对单个卸载点根据的反力值进行计算，对称放置不少于2个千斤顶，千斤顶承载力须大于预设的反力值，再对单个支撑点采用火焰割刀割除刚性转换平台顶部的圆管；割除完成后，调节千斤顶向下与割除量相同的距离；静置后，再拆除格构式临时支撑。8.根据权利要求6所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：割除量控制在3-8mm；割除完成后，千斤顶对应下调割除量的距离。9.根据权利要求6所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：弧形转换桁架下弦杆的下表面设置有水平支顶托座，千斤顶上端设置有鞍座和支托，支托与托座之间放置两块钢板。10.根据权利要求1所述的板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，其特征在于：大跨度弧形转换桁架的固定方式采用焊接。

技术总结

本发明公开了一种板上分段吊装大跨度弧形桁架施工工艺，涉及建筑工程技术领域，其技术方案要点是包括以下步骤：分段设计和制造大跨度弧形转换桁架，根据软件模拟和计算结果对大跨度弧形转换桁架进行分段设计，分段连接处为受力最小位置，根据图纸并按照吊装顺序对弧形构件进行生产；在地下室的支撑平面上通过若干反支撑装置对地下室进行支撑，利用吊装设备对若干段大跨度转换桁架进行吊装；在吊装时，大跨度弧形转换桁架分段位置设置格构式临时支撑；在吊装后，对相邻段大跨度弧形转换桁架进行固定，并对格构式临时支撑进行卸载。本发明能够法适用于受周边环境影响，现场无钢结构拼装场区，吊车站位于楼板之上的大跨度弧形桁架吊装施工。架吊装施工。