一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构及其安装方法技术

本发明专利技术涉及一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构及其安装方法，属于穹顶钢结构技术领域；圆环锥形穹顶钢结构包括上压力环与下环梁组件，在上压力环与下环梁组件之间通过周圈设置的径向桁架相连接，相邻的径向桁架之间通过环桁架单元、环杆、水平支撑杆相连接，下环梁组件通过穹顶支座以及Y型柱支座所支撑；安装时先安装穹顶支座，对上压力环通过临时支撑架进行临时支撑，然后将径向桁架、环桁架单元、环杆、水平支撑分为若干个拼装单元，将拼装单元成对吊装，接着将拼装单元之间的间隙合拢，最后将上压力环与穹顶支座处进行卸载，解决了目前缺乏针对上部开口的穹顶钢结构施工工艺的问题；本发明专利技术应用于穹顶钢结构的安装。本发明专利技术应用于穹顶钢结构的安装。本发明专利技术应用于穹顶钢结构的安装。

【技术实现步骤摘要】
一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构及其安装方法


[0001]本专利技术属于穹顶钢结构
，具体涉及一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构及其安装方法。

技术介绍

[0002]在现有传统的穹顶钢结构建筑中，普遍采用全封闭型的结构来进行设计施工，例如“CN 103061506 B 一种钢结构穹顶的施工方法”，但是还没有一种上部开口的穹顶钢结构的设计及其施工方法，对于上部开口的穹顶钢结构来说，上部开口及其周圈钢结构的施工是一种较为复杂的工艺，采用现有的设计无法解决。

技术实现思路

[0003]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构及其安装方法；解决目前缺乏针对上部开口的穹顶钢结构施工工艺的问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0005]一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构，为上端开口的圆锥形结构，包括上端的上压力环与下端的下环梁组件，上压力环与下环梁组件均为圆环形结构并且圆心均位于同一个竖直的设定轴线上，在上压力环与下环梁组件之间沿着周圈设置有多组径向桁架，径向桁架的上端与上压力环相固定连接，径向桁架的下端与下环梁组件相固定连接，两个相邻的径向桁架之间通过多个环桁架单元、多根环杆、多根水平支撑杆相连接，位于同一高度的一组环桁架单元组成一个完整的圆环形的环桁架，环桁架单元的上弦杆以及下弦杆分别与两侧径向桁架的上弦杆以及下弦杆相连接，环杆的两端分别与两侧径向桁架的上弦杆相连接，水平支撑杆组成多组“X形”的水平支撑杆组件，水平支撑杆组件的外端分别与两侧径向桁架的上弦杆相连接；下环梁组件通过相对称的左右两组穹顶支座所支撑，每个穹顶支座固定于相对应的混凝土柱上，在左右两组穹顶支座的前后两侧缺口处分别设置有一个Y型柱，Y型柱的上端两个支撑点分别通过一个Y型柱支座对下环梁组件进行支撑。
[0006]进一步的，每相邻两个穹顶支座之间、相邻的穹顶支座与Y型柱支座之间、相邻的Y型柱支座之间均保持相等的间距；每榀径向桁架整体均处于绕着设定轴线径向设置的竖直平面内，径向桁架分别与穹顶支座以及Y型柱支座一一对应。
[0007]进一步的，所述穹顶支座包括底座、支撑柱、球形座、顶座、垫板，底座为上端开口的圆柱体结构，在其上端面中心处设置有一个滑动槽，支撑柱的下端伸入至底座的滑动槽内部，支撑柱的外侧面通过四周的弹簧与滑动槽的内侧面相连接；所述顶座的下端面中心处设置有固定槽，支撑柱的上端伸入至固定槽内部，支撑柱的上端面设置有圆弧槽，球形座的下端圆弧面与圆弧槽紧密接触，球形座的上端水平面与固定槽的内部顶面紧密接触，垫板固定于顶座上端面处，垫板的上端面设置有一个与下环梁组件相配合的圆弧形的安装槽。
[0008]进一步的，下环梁组件是由一圈下环梁单件拼接而成的圆环形结构，下环梁单件
分为下环短梁以及下环长梁，任意相邻的两个穹顶支座之间都通过一根下环短梁相连接，每个Y型柱两侧的穹顶支座之间都通过一个下环长梁相连接，每个下环长梁都通过相对应的Y型柱进行支撑。
[0009]进一步的，所述径向桁架包括上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆，其中上弦杆为直线状，下弦杆为圆弧状，上弦杆的首尾两端与下弦杆的首尾两端相连接；竖腹杆在上弦杆与下弦杆之间均匀排布，斜腹杆在上弦杆与下弦杆之间呈波浪形分布；所述环桁架单元包括上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆，其中上弦杆与下弦杆均为圆弧形结构；两根竖腹杆分别设置于上弦杆与下弦杆之间的内部；三根斜腹杆分别设置于上弦杆与下弦杆之间，三根斜腹杆呈波浪形分布；环桁架单元与两侧的径向桁架相连接时，环桁架单元的上弦杆以及下弦杆端部分别位于径向桁架内部竖腹杆的上下两端。
[0010]进一步的，环杆两端与两侧径向桁架上弦杆的连接处位于径向桁架的上弦杆与竖腹杆的连接点，同一高度的环杆组成一个围绕设定轴线的圆环形结构，每个径向桁架内部的竖腹杆上端分别有连接环杆或者环桁架单元的上弦杆；每组水平支撑杆组件包括四根水平支撑杆，四根水平支撑杆相互交叉成“X形”结构；相邻两个径向桁架上弦杆以及上压力环、下环梁组件之间的区域内，通过多根环杆以及环桁架单元上弦杆将其分别分为一个一个相邻的半支撑单元，相邻两个半支撑单元组成一个完整的支撑单元，每个支撑单元内部分别设置有一组水平支撑杆组件，四根水平支撑杆的外侧端部分别与支撑单元四个角处的径向桁架上弦杆相连接，四根水平支撑杆的交点位于支撑单元内部的环杆或者环桁架单元上弦杆中点相连接。
[0011]一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构的安装方法，包括下述步骤：S1：安装穹顶支座按照预先的设定轴线在其周圈浇注左右两组混凝土柱，在两组混凝土柱的前侧以及后侧分别留出安装Y型柱所需的缺口，在混凝土柱上通过预埋件焊接钢基座，每个钢基座上放置相对应的穹顶支座；S2：安装Y型柱将Y型柱分别固定于两组混凝土柱留出的前后两侧的缺口处，每个Y型柱上端的两个支撑点处分别固定一个Y型柱支座；S3：安装上压力环在混凝土柱内部的地面上固定设置六根竖直的临时支撑架，六根临时支撑架沿着周圈均匀设置于设定轴线的四周，上压力环在出场时等分为七节，施工现场采用吊车在地面分段拼装焊接，然后再整体吊装至临时支撑架上， 通过临时支撑架上端的月牙板对上压力环进行临时支撑；S4：安装拼装单元以及下环梁组件将N榀径向桁架分为（N/2）个拼装单元，每个拼装单元内部包括两榀径向桁架、两榀径向桁架之间的环桁架单元、两榀径向桁架之间的环杆、两榀径向桁架之间的水平支撑杆，每个拼装单元都以散件的形式进场，在地面拼装成一个完整的拼装单元，以拼装单元的形式进行吊装，拼装单元在吊装时采用两个一对的成对吊装方式，两个拼装单元相对于设定轴线相对称，一共分为（N/4）对；在一对拼装单元吊装时，将其对应的穹顶支座固定于混凝土柱上，并在穹顶支座上固定临时固定7型板来限制穹顶支座的滑动，在一对拼装单元吊
起时，将相对应的下环梁单件与穹顶支座相固定连接，然后将拼装单元与上压力环以及下环梁单件相固定连接；依次将（N/4﹣1）对拼装单元进行吊装，剩余两个Y型柱位置的一对拼装单元没有吊装；S5：合拢将最后一对拼装单元吊起后，将下环梁单件与Y型柱相固定连接，然后将最后一对拼装单元与上压力环以及下环梁单件相固定连接，此时九对拼装单元全部吊装完成，任意相邻两个拼装单元之间都留有相同的间隙，接着将拼装单元之间的间隙进行补嵌，进而完成整个圆环锥形穹顶钢结构的吊装；S6：卸载首先对上压力环进行卸载，在每个临时支撑架上端均放置千斤顶，统一控制所有千斤顶统一伸出，将上压力环与临时支撑架上端的临月牙板脱离接触，然后控制所有的千斤顶同步收缩，直至上压力环的载荷全部由径向桁架所支撑，继续将千斤顶收缩直至完全与上压力环脱离接触，这时逐段将临时支撑架以及加固结构拆下，将上压力环的载荷全部转移至圆环锥形穹顶钢结构自身；接着将每个穹顶支座处的临时固定7型板进行拆除，拆除顺序为左右两侧一对同时拆除，然后顺时针将相邻的一对进行拆除，直至将所有的临时固定7型板全部拆除，此时所有的穹顶支座恢复至滑动支座状态，下环梁组件处的载荷完全转移至穹顶支座上。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构，其特征在于：为上端开口的圆锥形结构，包括上端的上压力环与下端的下环梁组件，上压力环与下环梁组件均为圆环形结构并且圆心均位于同一个竖直的设定轴线上，在上压力环与下环梁组件之间沿着周圈设置有多组径向桁架，径向桁架的上端与上压力环相固定连接，径向桁架的下端与下环梁组件相固定连接，两个相邻的径向桁架之间通过多个环桁架单元、多根环杆、多根水平支撑杆相连接，位于同一高度的一组环桁架单元组成一个完整的圆环形的环桁架，环桁架单元的上弦杆以及下弦杆分别与两侧径向桁架的上弦杆以及下弦杆相连接，环杆的两端分别与两侧径向桁架的上弦杆相连接，水平支撑杆组成多组“X形”的水平支撑杆组件，水平支撑杆组件的外端分别与两侧径向桁架的上弦杆相连接；下环梁组件通过相对称的左右两组穹顶支座所支撑，每个穹顶支座固定于相对应的混凝土柱上，在左右两组穹顶支座的前后两侧缺口处分别设置有一个Y型柱，Y型柱的上端两个支撑点分别通过一个Y型柱支座对下环梁组件进行支撑。2.根据权利要求1所述的一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构，其特征在于：每相邻两个穹顶支座之间、相邻的穹顶支座与Y型柱支座之间、相邻的两个Y型柱支座之间均保持相等的间距；每榀径向桁架整体均处于绕着设定轴线径向设置的竖直平面内，径向桁架分别与穹顶支座以及Y型柱支座一一对应。3.根据权利要求1所述的一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构，其特征在于：所述穹顶支座包括底座、支撑柱、球形座、顶座、垫板，底座为上端开口的圆柱体结构，在其上端面中心处设置有一个滑动槽，支撑柱的下端伸入至底座的滑动槽内部，支撑柱的外侧面通过四周的弹簧与滑动槽的内侧面相连接；所述顶座的下端面中心处设置有固定槽，支撑柱的上端伸入至固定槽内部，支撑柱的上端面设置有圆弧槽，球形座的下端圆弧面与圆弧槽紧密接触，球形座的上端水平面与固定槽的内部顶面紧密接触，垫板固定于顶座上端面处，垫板的上端面设置有一个与下环梁组件相配合的圆弧形的安装槽。4.根据权利要求1所述的一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构，其特征在于：下环梁组件是由一圈下环梁单件拼接而成的圆环形结构，下环梁单件分为下环短梁以及下环长梁，任意相邻的两个穹顶支座之间都通过一根下环短梁相连接，每个Y型柱两侧的穹顶支座之间都通过一个下环长梁相连接，每个下环长梁都通过相对应的Y型柱进行支撑。5.根据权利要求1所述的一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构，其特征在于：所述径向桁架包括上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆，其中上弦杆为直线状，下弦杆为圆弧状，上弦杆的首尾两端与下弦杆的首尾两端相连接；竖腹杆在上弦杆与下弦杆之间均匀排布，斜腹杆在上弦杆与下弦杆之间呈波浪形分布；所述环桁架单元包括上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆，其中上弦杆与下弦杆均为圆弧形结构；两根竖腹杆分别设置于上弦杆与下弦杆之间的内部；三根斜腹杆分别设置于上弦杆与下弦杆之间，三根斜腹杆呈波浪形分布；环桁架单元与两侧的径向桁架相连接时，环桁架单元的上弦杆以及下弦杆端部分别位于径向桁架内部竖腹杆的上下两端。6.根据权利要求5所述的一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构，其特征在于：环杆两端与两侧径向桁架上弦杆的连接处位于径向桁架的上弦杆与竖腹杆的连接点，同一高度的环杆组成一个围绕设定轴线的圆环形结构，每个径向桁架内部的竖腹杆上端分别有连接环杆或者环桁架单元的上弦杆；每组水平支撑杆组件包括四根水平支撑杆，四根水平支撑杆相互交叉成“X形”结构；相邻两个径向桁架上弦杆以及上压力环、下环梁组件之间的区域内，
通过多根环杆以及环桁架单元上弦杆将其分别分为一个一个相邻的半支撑单元，相邻两个半支撑单元组成一个完整的支撑单元，每个支撑单元内部分别设置有一组水平支撑杆组件，四根水平支撑杆的外侧端部分别与支撑单元四个角处的径向桁架上弦杆相连接，四根水平支撑杆的交点位于支撑单元内部的环杆中点处或者环桁架单元上弦杆中点处。7.根据权利要求1
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6任意一项所述的一种上部开口的圆环锥形穹顶钢结构的安装方法，包括下述步骤：S1：安装穹顶支座按照预先的设定轴线在其周圈浇注左右两组混凝土柱，在两组混凝土柱的前侧以及后侧分别留出安装Y型柱所需的缺口，在混凝土柱上通过预埋件焊接钢基座，每个钢基座上放置相对应的穹顶支座；S2：安装Y型柱将Y型柱分别固定于两组混凝土柱留出的前后两侧的缺口处，每个Y型柱上端的两个支撑点处分别固定一个Y型柱支座；S3：安装上压力环在混凝土柱内部的地面上固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁世荣，李宏武，郭霖，范宝秀，刘书平，王少波，倪华光，贾红军，周旭勇，师强强，白少华，王文雄，刘琦，庞军辉，翟桂庆，郑芳俊，冯静，王娜，薛伊凡，
申请(专利权)人：山西建筑工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：