基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法技术

本发明专利技术涉及基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法，属于建筑物施工技术领域，它在轮辐式张弦梁结构屋盖施工过程中运用BIM技术，事先通过BIM建立虚拟的轮辐式张弦梁结构屋盖，下弦梁为预应力拉索，拉索分三组两阶段循环张拉，运用BIM技术进行虚拟拉索张拉施工全过程的仿真分析，动态追踪张拉过程中各下弦梁索力及关键点位移。本发明专利技术运用BIM技术，事先通过BIM三维动态模拟，将所有张弦梁分三批两阶段循环张拉，在确保不同组张弦梁进行拉索张拉施工时对相邻组张弦梁的影响最小的前提下，最大限度的降低了施工周期。共需投入的千斤顶为张弦梁数量的1/3，减少了2/3的千斤顶设备投入，经济效益好，且施工质量控制较好，有成熟的可操作性，施工过程安全性高。

Construction method of steel structure tension beam roof based on BIM Technology

【技术实现步骤摘要】
基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法
本专利技术涉及建筑物施工
，尤其涉及基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法。
技术介绍
张弦梁是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系。张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以竖向撑杆形成的混合结构体系，其结构组成是一种新型自平衡体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中的一个比较成功的创造。张弦梁结构体系简单、受力明确、结构形式多样、充分发挥了刚柔两种材料的优势，并且制造、运输、施工简捷方便，因此具有良好的应用前景。轮辐式张弦梁结构屋盖施工中，普遍存在张拉设备投入大、张拉费用大的缺点。BIM（BuildingInformationModeling）技术是Autodesk公司在2002年率先提出，目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。
技术实现思路
本专利技术旨在提供基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法，可在确保不同组张弦梁进行拉索张拉施工时对相邻组张弦梁的影响最小的前提下，最大限度的降低了施工周期，减少千斤顶设备投入。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法，在轮辐式张弦梁结构屋盖施工过程中运用BIM技术，事先通过BIM建立虚拟的轮辐式张弦梁结构屋盖，上、下弦梁通过竖向撑杆支撑组成张弦梁结构，设中央刚性环连接各张弦梁形成屋盖；设下弦梁为预应力拉索，运用BIM技术进行虚拟拉索张拉施工全过程的仿真分析，张弦梁拉索分三组两阶段循环张拉，动态追踪张拉过程中各下弦梁索力及关键点位移。其中，第一阶段以三组张弦梁均脱离胎架的临界点为完成标志，然后再一次对三组张弦梁进行第二阶段张拉。优选的，第一组张拉时分为两个阶段共5级：0－>初始张拉力25％－>初始张拉力50％－>初始张拉力72％为第一阶段，第一阶段以张弦梁脱离胎架的临界点为完成标志；第二阶段张拉先对对一组进行初始张拉力72%－>90%的拉索张拉；再轮换至第二组进行同样的操作，直至三组全部张拉至90%的初始张拉力，最后再进行一次循环操作，全部拉索张拉至初始张拉力的105%。优选地，屋盖径向共布置30榀张弦箱型梁。进一步的，上弦梁和竖向撑杆吊装完毕后，再安装拉索；拉索安装步骤如下；步骤1，拉索沿张弦梁轴线方向展开，下索头在中央刚性环下方，上索头在外围环梁下方，在地面按索体表面的标记安装螺栓球；用吊机将下索头吊起，与中央刚性环连接；步骤2，利用上弦梁上的多台葫芦将拉索中间拎起，缩短索端直线距离，同时葫芦作为临时固定吊住拉索，在上索头安装牵引装置，在牵引装置及吊机和葫芦的辅助下，将上索头牵引穿过外围环梁的索孔；步骤3，从内向外依次将拉索上的螺栓球与竖向撑杆下端固定。进一步的，各榀上弦梁及竖向撑杆在地面完成拼装，采用辅助吊索具来进行上弦梁的吊装；辅助吊索具包括扁担、与扁担连接的两根钢丝绳，以及至少两根吊索；两根钢丝绳的下端均与扁担连接，两根钢丝绳的上端可与同一个吊环连接，吊索上端连接扁担，吊索的下端与上弦梁连接。进一步的，张拉过程中每榀张弦梁均监测变形，每个竖向撑杆上方上弦梁的上表面均设一监测点，中央刚性环顶部中央设一监测点；上弦梁与外围环梁的连接处设一监测点。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术运用BIM技术，事先通过BIM三维动态模拟，将所有张弦梁分三批两阶段循环张拉，在确保不同组张弦梁进行拉索张拉施工时对相邻组张弦梁的影响最小的前提下，最大限度的降低了施工周期。共需投入的千斤顶为张弦梁数量的1/3，减少了2/3的千斤顶设备投入，经济效益好，且施工质量控制较好，有成熟的可操作性，整个施工过程安全性高。附图说明图1是轮辐式张弦梁的三维图；图2是柱脚结构的主视图；图3是图2中A处的剖视图；图4是外抗风柱的分段点示意图；图5是外抗风柱楔形段的吊装示意图；图6是外抗风柱曲线段的吊装示意图；图7是张弦梁安装示意图；图8是中央刚性环的结构示意图；图9是上弦梁的吊装示意图；图10是扁担的结构示意图；图11是下弦梁下索头安装的示意图；图12是挂索的示意图；图13是拉索安装完成的示意图；图14是拉索的结构示意图；图15是张弦梁支撑胎架的结构示意图；图16是张弦梁周线图；图17是第一阶段张拉完成示意图；图18是单榀张弦梁监测点的位置示意图；图19是张拉时跨中竖向位移和滑动支座水平位移随张拉力变化曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术公开的基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法，在轮辐式张弦梁结构屋盖施工过程中运用BIM技术，通过BIM三维动态模拟施工全过程，预计工程完成时间。事先通过BIM建立虚拟的轮辐式张弦梁结构屋盖，如图1所示，屋盖径向共布置30榀张弦箱型梁，每榀张弦梁5包括一上弦梁和一下弦梁，上弦梁和下弦梁通过竖向撑杆支撑组成张弦梁结构，设中央刚性环3连接各张弦梁5形成屋盖，屋盖结构支撑于下部混泥土墙1上。混泥土墙1外侧设有抗风柱11，抗风柱11顶部与外围环梁2连接，抗风柱11底部与基础连接，抗风柱11中部与混泥土墙1连接。屋盖主要杆件截面为箱型和H型。屋盖跨度为100m，中央矢高为9.5m,张弦梁上弦为箱型截面,下弦为预应力拉索,用钢量2100T。施工阶段拉索采用OVM系列的PES5-199拉索，钢丝束面积为3905mm2，钢丝束直径为77mm，钢丝束理论重量为30.7kg/m，破断荷载为6525kN，含双层拉索直径为93mm。拉索采用高强度钢丝束，抗拉强度≥1670MPa,松弛率≤2.5%，屈服强度≥1410MPa，弹性模量E=（1.95~2.1）×105MPa。锚具采用与此拉索配套的冷铸锚系列，编号为OVMLZM5-199。张弦梁竖向撑杆端部采用销栓连接，销栓采用40Cr钢材，销孔直径比栓径大0.5mm，销栓采用精加工制作。拉索通过刚性的竖向撑杆给刚性的上弦梁提供弹性支撑，减小梁跨度，减少刚性梁的弯矩峰值，进而起到增加刚度，减小挠度的作用。竖向撑杆的数量根据需要设置，竖向撑的作用是为上弦梁提供弹性支座。通常情况下，随着竖向撑杆数量增加，上弦梁弯矩与剪力逐渐减小。但当竖向撑杆的数量增加到一定数量后构件受力的改善不再明显。施工工艺流程主要包括：外圈抗风柱安装→中心刚性环安装→吊装上弦梁及拉索→张拉拉索→临时支撑拆除。步骤如下。步骤1，外圈抗风柱的安装。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法，其特征在于：在轮辐式张弦梁结构屋盖施工过程中运用BIM技术，事先通过BIM建立虚拟的轮辐式张弦梁结构屋盖，上、下弦梁通过竖向撑杆支撑组成张弦梁结构，设中央刚性环连接各张弦梁形成屋盖；/n设下弦梁为预应力拉索，运用BIM技术进行虚拟拉索张拉施工全过程的仿真分析，张弦梁拉索分三组两阶段循环张拉，动态追踪张拉过程中各下弦梁索力及关键点位移。/n

【技术特征摘要】
1.基于BIM技术的钢结构张拉梁屋盖施工方法，其特征在于：在轮辐式张弦梁结构屋盖施工过程中运用BIM技术，事先通过BIM建立虚拟的轮辐式张弦梁结构屋盖，上、下弦梁通过竖向撑杆支撑组成张弦梁结构，设中央刚性环连接各张弦梁形成屋盖；
设下弦梁为预应力拉索，运用BIM技术进行虚拟拉索张拉施工全过程的仿真分析，张弦梁拉索分三组两阶段循环张拉，动态追踪张拉过程中各下弦梁索力及关键点位移。


2.根据权利要求1所述的钢结构张拉梁屋盖施工方法，其特征在于：第一阶段以三组张弦梁均脱离胎架的临界点为完成标志，然后再一次对三组张弦梁进行第二阶段张拉。


3.根据权利要求2所述的钢结构张拉梁屋盖施工方法，其特征在于：第一组张拉时分为两个阶段共5级：0－>初始张拉力25％－>初始张拉力50％－>初始张拉力72％为第一阶段，第一阶段以张弦梁脱离胎架的临界点为完成标志；第二阶段张拉先对对一组进行初始张拉力72%－>90%的拉索张拉；再轮换至第二组进行同样的操作，直至三组全部张拉至90%的初始张拉力，最后再进行一次循环操作，全部拉索张拉至初始张拉力的105%。


4.根据权利要求1所述的钢结构张拉梁屋盖施工方法，其特征在于：屋盖径向共布置30榀张弦箱型梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世勇，温江，陈松，夏瑞，杨琴，
申请(专利权)人：成都容正软件有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51