飞翼型模壳空间桁架结构及其施工方法技术

本发明专利技术属于钢结构施工领域，具体为飞翼型模壳空间桁架结构及其施工方法。飞翼型模壳空间桁架结构包括主桁架、次桁架和平行弦杆桁架，主桁架、次桁架和平行弦杆桁架相互焊接固定连接形成模壳空间桁架结构,所述桁架结构还包括位于模壳空间桁架结构之上的飞翼型桁架，飞翼型桁架通过拉索与模壳空间桁架结构的次桁架相连接。本发明专利技术还公开了翼型模壳空间桁架结构施工方法包括支座安装、主桁架安装、半球次桁架安装、钢拉索施工等施工步骤。飞翼型模壳空间桁架结构使得整个结构更加稳定，采用手拉葫芦及拉力器配合进行钢结构安装及钢拉锁张拉，施工方法简单、采用的机械较少，保证了现场安全，也保证了施工质量，大幅度降低了施工成本。

【技术实现步骤摘要】
飞翼型模壳空间桁架结构施工方法
本专利技术属于钢结构施工领域，具体为飞翼型模壳空间桁架结构施工方法。
技术介绍
钢结构具有强度高，自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保及工业化程度高等优点，因此其成为了我国重点推广项目之一，相对应的钢拉索在大跨度空间桁架中也得到了广泛的应用。随着社会的不断进步和人们对功能性建筑也要求越来越高，不仅要求公共建筑有漂亮的外观，又要满足使用功能及安全性和稳定性，普通的刚结构形式和施工方法已不能满足工程建设的需要。
技术实现思路
针对钢结构建设的实际需要，本专利技术提供了一种新型钢结构形式，满足了人们对实用性和完美管外观以及安全性的要求。具体方案为：飞翼型模壳空间桁架结构包括主桁架、次桁架和平行弦杆桁架，主桁架、次桁架和平行弦杆桁架相互焊接固定连接，形成“半球形”模壳空间桁架结构,所述桁架结构还包括位于模壳空间桁架结构之上的“圆弧状”飞翼型桁架，飞翼型桁架通过拉索与模壳空间桁架结构的次桁架相连接，飞翼型桁架的两圆弧端固定在支座上。进一步，主桁架和平行弦杆桁架之间设有多榀相互平行的次桁架，次桁架之间连接有连系杆，连系杆垂直于次桁架的上弦杆，并与次桁架上弦杆焊接连接。进一步，所述主桁架和平行弦杆桁架设有与次桁架的上弦杆平行，与连系杆垂直的支撑杆；支撑杆与主桁架及平行弦杆桁架的上弦杆焊接连接，与连系杆焊接连接。进一步，所述次桁架包括次桁架上弦杆、次桁架下弦杆，次桁架上弦杆与主桁架上弦杆和平行弦杆桁架上弦杆焊接连接，次桁架下弦杆与主桁架下弦杆和平行弦杆桁架下弦杆焊接连接。进一步，所述拉索上端连接在飞翼型桁架下弦杆上，拉索下端连接在次桁架上弦杆与连系杆的交叉点上。进一步，所述主桁架和飞翼型桁架的两端分别通过球形支座与主桁架底座和飞翼型桁架底座固定连接；平行弦杆桁架的平行弦杆桁架下弦杆焊接有球形支座，球形支座与平行弦杆桁架底座固定连接。进一步，拉索为1670级高强钢丝制成的钢丝束拉索，直径为22mm。本专利技术还公开了飞翼型模壳空间桁架结构施工方法，包括如下施工步骤：第一步，支座安装：利用数字化三维建模的方法将节点转化为直观的三维模型图，从模型中可以根据埋件上所放轴线、标高，再转化为现场实际施工中将支座进行定位；第二步，主桁架安装：搭设脚手架进行支撑主桁架，保证脚手架的整体性与稳定性，脚手架增设水平剪刀撑3道，架体外侧剪刀撑满设；将拼接好的主桁架用汽车吊四点进行安装，中间部位采用脚手架进行支撑，两端与支座进行连接，采用地面投线法控制主桁架轴线，待三点就位以后用钢丝绳与手拉葫芦对主桁架进行侧面斜拉定位；第三步，半球次桁架安装：次桁架采用钢管焊接而成，次桁架安装过程中采用两点吊装，用手拉葫芦调整好安装角度，上部与主桁架节点进行对接，下部钢架球与支座进行连接，主桁架与次桁架连接部位采用脚手架搭设操作平台，保证施工人员的安全；第四步，钢拉索施工：1）前期准备拉索施工前的现场准备：部件在运到施工现场后，按编号堆放整齐，下垫木枋，场地要求平整整洁，并且要采取防火、防雨、防湿保护措施检查拉索锚具、PE护套是否有损伤，如有应立即修正或修补消除拉索附近毛刺，避免损伤保护套；2）挂索上端拉索固定，利用安装主桁架的脚手架作为操作平台，在配合利用汽车吊将拉索固定端吊起，吊点位置应满足锚具上端稍有下垂所需要的长度，桁架上节点安装人员在脚手架操作平台采用手拉葫芦和纤维吊装带等工具进行人工穿轴连接，拉索的上部节点安装完；下节点拉索安装，在下节点远端设置滑轮，利用人工将拉索下端配合倒链牵引到安装位置，牵引时绑扎点应保证锚具端部有一定的摆动量，牵引过程中应对拉索严加保护，避免索体及锚具螺纹受损，并及时调整拉索悬空时的位置安装过程中严格检查每根拉索的扭转情况，防止拉索与节点扭转连接；3）张拉：张拉方案的确定，张拉设备的选定，具体张拉方案；4）钢索调节：调索采用扭力扳手进行控制，通过设定扳手扭矩，锁定索力后对套筒进行拧紧；依次利用扭力扳手对每根钢索进行索力加载。有益效果：桁架每一部分通过焊接球连接起来，形成两个半球，为了保证两个半球的稳定性及稳固性，每个半球增加一个飞翼型桁架通过拉索与半球的桁架连接起来。使得整个结构更加稳定。采用手拉葫芦及拉力器配合进行钢结构安装及钢拉锁张拉，施工方法简单、施工中采用的机械较少，保证了现场安全，同时也保证了施工质量，大幅度降低了施工成本。附图说明图1为由两个飞翼型模壳空间桁架结构组成的整体立体图；图2为飞翼型模壳空间桁架结构侧面图；图3为单个飞翼型模壳空间桁架结构正面图；图4为单个飞翼型模壳空间桁架结构侧面局部放大图；图中，1-主桁架；11-主桁架上弦杆；12-主桁架下弦杆；2-次桁架；21-次桁架上弦杆；22-次桁架下弦杆；3-平行弦杆桁架；31-平行弦杆桁架上弦杆；32-平行弦杆桁架下弦杆；4-飞翼型桁架；42-飞翼型桁架下弦杆；5-拉索；6-连系杆；7-支撑杆；81-主桁架底座；82-飞翼型桁架底座；83-平行弦杆桁架底座。具体实施方式本工程地上一层地下一层，地下为展厅，地上为商业钢桁架结构，主要为空间三角形管桁架结构工程；其中包括焊接球、空间拉索。桁架每一部分通过焊接球连接起来，形成两个半球，为了保证两个半球的稳定性及稳固性，每个半球增加一个飞翼型桁架通过拉索与半球的桁架连接起来。使得整个结构更加稳定。整体形状为分别长有飞翼的对称的两瓣模壳形状，设计新颖，造型独特，受力均匀。屋盖水平投影尺寸约为38.2m×38.8m，其覆盖面积大概750平米，钢桁架顶标高9.746m，主次桁架主要为空间三角形桁架，桁架跨度为38.8m。桁架弦杆截面均为P180x8、腹杆为P114x4.5，材质均为Q235B。同时采用以1670级高强钢丝制成的钢丝束拉索，直径为22mm。飞翼型模壳空间桁架结构包括主桁架1、次桁架2和平行弦杆桁架3，主桁架1、次桁架2和平行弦杆桁架3相互焊接固定连接，形成“半球形”模壳空间桁架结构,所述桁架结构还包括位于模壳空间桁架结构之上的“圆弧状”飞翼型桁架4，飞翼型桁架通过拉索5与模壳空间桁架结构的次桁架相连接，飞翼型桁架的两圆弧端固定在支座上。主桁架1和平行弦杆桁架3之间设有多榀相互平行的次桁架2，次桁架2之间连接有连系杆6，连系杆6垂直于次桁架2的上弦杆21，并与次桁架上弦杆21焊接连接。主桁架1和平行弦杆桁架3设有与次桁架2的上弦杆21平行，与连系杆6垂直的支撑杆7；支撑杆7与主桁架1及平行弦杆桁架3的上弦杆焊接连接，与连系杆6焊接连接。次桁架2包括次桁架上弦杆21、次桁架下弦杆22，次桁架上弦杆21与主桁架上弦杆11和平行弦杆桁架上弦杆31焊接连接，次桁架下弦杆22与主桁架下弦杆12和平行弦杆桁架下弦杆32焊接连接。拉索5上端连接在飞翼型桁架下弦杆42上，拉索5下端连接在次桁架上弦杆21与连系杆6的交叉点上，拉索的具体拉结结构的设计要经过具体的力学计算，参见图1所示，拉索呈V形交替连接在飞翼型桁架和次桁架之间，参见图3所示，飞翼型桁架与飞翼型桁架在次桁架上投影的两侧的次桁架构件之间均拉结有拉索。主桁架1和飞翼型桁架4的两端分别通过球形支座与主桁架底座81和飞翼型桁架底座82固定连接；平行弦杆桁架3的平行弦杆桁架下弦杆32焊接有球形支座，球形支座与平行弦杆桁架底座83固定连本文档来自技高网...

【技术保护点】
飞翼型模壳空间桁架结构，其特在于，所述桁架结构包括主桁架（1）、次桁架（2）和平行弦杆桁架（3），主桁架（1）、次桁架（2）和平行弦杆桁架（3）相互焊接固定连接，形成“半球形”模壳空间桁架结构,所述桁架结构还包括位于模壳空间桁架结构之上的“圆弧状”飞翼型桁架（4），飞翼型桁架通过拉索（5）与模壳空间桁架结构的次桁架相连接，飞翼型桁架的两圆弧端固定在支座上。

【技术特征摘要】
1.飞翼型模壳空间桁架结构施工方法，其特在于，所述桁架结构包括主桁架（1）、次桁架（2）和平行弦杆桁架（3），主桁架（1）、次桁架（2）和平行弦杆桁架（3）相互焊接固定连接，形成“半球形”模壳空间桁架结构,所述桁架结构还包括位于模壳空间桁架结构之上的“圆弧状”飞翼型桁架（4），飞翼型桁架通过拉索（5）与模壳空间桁架结构的次桁架相连接，飞翼型桁架的两圆弧端固定在支座上；其施工方法包括如下施工步骤：第一步，支座安装：利用数字化三维建模的方法将节点转化为直观的三维模型图，从模型中根据埋件上所放轴线、标高，再转化为现场实际施工中将支座进行定位；第二步，主桁架安装：搭设脚手架支撑主桁架，保证脚手架的整体性与稳定性，脚手架增设水平剪刀撑3道，架体外侧剪刀撑满设；将拼接好的主桁架用汽车吊四点进行安装，中间部位采用脚手架进行支撑，两端与支座进行连接，采用地面投线法控制主桁架轴线，待三点就位以后用钢丝绳与手拉葫芦对主桁架进行侧面斜拉定位；第三步，次桁架安装：次桁架采用钢管焊接而成，次桁架安装过程中采用两点吊装，用手拉葫芦调整好安装角度，上部与主桁架节点进行对接，下部钢架球与支座进行连接，主桁架与次桁架连接部位采用脚手架搭设操作平台，保证施工人员的安全；第四步，钢拉索施工：1）前期准备拉索施工前的现场准备：部件在运到施工现场后，按编号堆放整齐，下垫木枋，场地要求平整整洁，并且要采取防火、防雨、防湿保护措施，检查拉索锚具、PE护套是否有损伤，如有应立即修正或修补消除拉索附近毛刺，避免损伤保护套；2）挂索上端拉索固定：利用安装主桁架的脚手架作为操作平台，再配合利用汽车吊将拉索固定端吊起，吊点位置应满足锚具上端稍有下垂所需要的长度，桁架上节点安装人员在脚手架操作平台采用手拉葫芦和纤维吊装带进行人工穿轴连接，拉索的上部节点安装完；下节点拉索安装：在下节点远端设置滑轮，利用人工将拉索下端配合倒链牵引到安装位置，牵引时绑扎点应保证锚具端部有一定的摆动量，牵引过程中应对拉索严加保护，避免索体及锚具螺纹受损，并及时调整拉索悬空时的位置安装过程中严格检查每根拉索的扭转情况，防止拉索与节点扭转连接；3）张拉：包括张拉方案的确定、张拉设备的选定和具体张拉方案；4）钢索调节：调索采用扭力扳手进行控制，通过设定扳手扭矩，锁定索力后对套筒进行拧紧；依次利用扭力扳手对每根钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：石海伟，徐烨，徐小烈，刘胜林，黄鑫，孙玉霞，严美，范贵元，
申请(专利权)人：中建二局第三建筑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11