一种大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构及其施工方法，球面网壳屋面结构包括钢结构单层球面网壳和用于将其固定在混凝土结构楼层上的一圈主支座和一圈副支座，所述钢结构单层球面网壳由环形的支座环梁分成上下两个部分，与所述支座环梁焊接形成的网壳节点为上支撑节点，由多根矩形杆件呈放射状与圆形钢管焊接形成，其余网格节点为普通节点，由多根矩形杆件呈放射状与圆管段焊接形成鼓形网状节点形式。本发明专利技术，网壳节点中多根杆件汇交于一点，不产生附加弯矩，受力合理，提高承载能力和稳定性。另外，支座环梁采用圆形钢管分段拼接，每段支座环梁均支撑在主支座上，然后完成最终焊接，减少高空作业时间，提高了安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及网壳屋面结构
，具体涉及一种大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构及其施工方法。

技术介绍

[0002]大跨度钢结构网壳屋面，造型轻巧、美观、大方，重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便，有利于提高生产效率，广泛应用民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
[0003]中国专利技术专利CN 104652831 A公开了一种大跨度单层网壳钢结构的施工方法。在施工时将所述单层网壳钢结构从顶部到底部依次分为提升区、嵌补区以及散拼区三个区域进行，其中提升区杆件的安装是在低于设计高度的提升区胎架群上进行，安装完毕后再进行整体提升，由此保证了安装精度和质量，并提高了施工安全性。该方案避免了采用传统胎架支撑法时所面临的需要搭设大体量的胎架、需采用大吨位的起重设备，以及胎架稳定性难以保证的问题。然而，还存在以下问题：
[0004]第一，基于网壳结构特点，在施工安装阶段，结构的安装变形很难控制。
[0005]第二，网壳钢结构的结构稳定性有待进一步提高，施工成本高，效率低。
[0006]有鉴于此，需要对现有的大跨度钢结构网壳结构及其施工方法进行改进，以有效控制结构的安装变形，提高稳定性，降低建造成本，提高施工效率。

技术实现思路

[0007]针对上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构及其施工方法，以解决现有技术安装变形很难控制，稳定性有待进一步提高，施工成本高，效率低的问题。
[0008]为此，本专利技术提供的大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构，包括：
[0009]钢结构单层球面网壳，覆盖结构楼层的外立面，且所述钢结构单层球面网壳的底部周边不落地，结构楼层在上部设有环形的上部混凝土外环梁，在下部设有环形的底部混凝土外环梁，所述钢结构单层球面网壳由环形的支座环梁在纵向方向上分成上下两个部分，所述支座环梁位于所述上部混凝土外环梁位置处；
[0010]与所述支座环梁焊接形成的网壳节点为上支撑节点，由多根矩形杆件呈放射状与圆形钢管焊接形成，其余网格节点为普通节点，由多根矩形杆件呈放射状与圆管段焊接形成鼓形网状节点形式；
[0011]多个主支座，沿所述上部混凝土外环梁的周向均布设置，所述支座环梁支撑在所述主支座上；
[0012]多个副支座，沿所述底部混凝土外环梁的周向均布设置，所述钢结构单层球面网壳的环形底边与所述副支座固定。
[0013]在上述技术方案中，优选地，所述钢结构单层球面网壳为四分之三球面网壳形式，
网壳构件焊接拼装形成扇形三向网格结构。
[0014]在上述技术方案中，优选地，所述普通节点由六根呈辐射状布置的矩形杆件焊接在圆管段的外圆周面上形成，在所述圆管段的轴线方向的投影面内，六根所述矩形杆件沿所述圆管段的外圆周面均布设置，所述圆管段的两端分别焊接有下沉设置的加强肋，所述加强肋的外侧面低于所述圆管段的端面。
[0015]在上述技术方案中，优选地，所述支撑节点由四根呈放射状布置的矩形杆件焊接在圆形钢管的外圆周面上形成，所述支撑节点具有两种形态：
[0016]第一种支撑节点形态下，在垂直于所述圆形钢管轴线的投影面内，两根所述矩形杆件与所述圆形钢管垂直，且位于一条直线上，另外两根所述矩形杆件也位于一条一线上，且与所述圆形钢管的轴线形成锐角；
[0017]第二种支撑节点形态下，在垂直于所述圆形钢管轴线的投影面内，两根所述矩形杆件与所述圆形钢管垂直，且位于一条直线上，另外两根所述矩形杆件对称地布置在与所述圆形钢管垂直的矩形杆件的两侧
[0018]在上述技术方案中，优选地，所述矩形杆件采用矩形空心钢管，所述圆管段和圆形钢管均采用热轧无缝钢管。
[0019]在上述技术方案中，优选地，所述主支座包括：
[0020]预埋件，四层混凝土外环梁上对应所述主支座的位置设有主支座预埋座，所述预埋件埋设在所述主支座预埋座内；
[0021]主支座底板，所述预埋件焊接在所述主支座底板的底面上；
[0022]两块撑板，间隔设置并焊接固定在所述主支座底板的顶面上，所述撑板的上端朝向四层混凝土外环梁的外侧倾斜，所述撑板的上端部设有半圆形缺口，与所述支座环梁外形适配，并焊接固定；
[0023]加强板，焊接连接在两块所述撑板之间。
[0024]在上述技术方案中，优选地，所述副支座包括：
[0025]副支座底板，下部混凝土外环梁上对应所述副支座的位置设有副支座预埋座，所述副支座底板通过预埋螺栓固定在副支座预埋座的侧面上；
[0026]副支座连接板，焊接在所述副支座底板的外侧面中部，与所述钢结构单层球面网壳的环形底边连接固定。
[0027]在上述技术方案中，优选地，对应每个所述副支座的支撑节点处，圆管段的外侧面上焊接有节点连接板，所述节点连接板与所述副支座连接板相对设置并通过两块夹板夹紧，通过紧固螺栓穿过两块所述夹板将所述节点连接板和所述副支座连接板固定。
[0028]在上述技术方案中，优选地，所述加强肋的中心设有通孔。
[0029]本专利技术还提供了一种上述的大跨度钢结构单层球面网壳屋面的施工方法，包括以下步骤：
[0030]根据设计，预制钢结构单层球面网壳的主要杆件，包括矩形杆件、圆形钢管以及圆管段，其中圆管段上焊接好加强肋；
[0031]施工混凝土结构楼层，并浇注完成四层混凝土外环梁和二层混凝土外环梁，在四层混凝土外环梁上预埋主支座；
[0032]利用圆形钢管分段拼接出支座环梁节段，每段支座环梁节段的弧长至少大于相邻
两个主支座所在位置的弧长，将每段支座环梁节段吊装放置在主支座上，由主支座支撑牢靠，然后焊接形成环形的支座环梁整体；
[0033]从支座环梁开始，分别向上和向下依次焊接矩形杆件形成支撑节点，然后再焊接圆管段和矩形杆件，形成普通节点，直到焊接完成整个的预制钢结构单层球面网壳；
[0034]在二层混凝土外环梁上固定副支座，将两块夹板分别夹住对应的节点连接板和副支座连接板，并通过紧固螺栓固定。
[0035]由上述技术方案可知，本专利技术提供的大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构及其施工方法，解决了现有技术安装变形很难控制，稳定性有待进一步提高，施工成本高，效率低的问题。与现有技术相比，本专利技术具有以下
[0036]有益效果：
[0037]采用球形刚管结构，采用矩形杆件与圆管段形成鼓形节点，网壳节点中多根杆件汇交于一点，不产生附加弯矩，杆件间的内力通过节点中的圆管弧面及两端布置的加强肋传递，受力合理，传力明确，提高整个球面网壳结构的承载能力和稳定性。另外，通过支座环梁和预埋的主支座进行支撑，支座环梁位于四层混凝土外环梁处，支座环梁采用圆形钢管分段拼接，每段支座环梁均支撑在主支座上，然后完成最终焊接，减少高空作业时间，提高了安全性。
附图说明
[0038]为了更清楚地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构，其特征在于，包括：钢结构单层球面网壳，覆盖结构楼层的外立面，且所述钢结构单层球面网壳的底部周边不落地，结构楼层在上部设有环形的上部混凝土外环梁，在下部设有环形的底部混凝土外环梁，所述钢结构单层球面网壳由环形的支座环梁在纵向方向上分成上下两个部分，所述支座环梁位于所述上部混凝土外环梁位置处；与所述支座环梁焊接形成的网壳节点为上支撑节点，由多根矩形杆件呈放射状与圆形钢管焊接形成，其余网格节点为普通节点，由多根矩形杆件呈放射状与圆管段焊接形成鼓形网状节点形式；多个主支座，沿所述上部混凝土外环梁的周向均布设置，所述支座环梁支撑在所述主支座上；多个副支座，沿所述底部混凝土外环梁的周向均布设置，所述钢结构单层球面网壳的环形底边与所述副支座固定。2.根据权利要求1所述的大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构，其特征在于，所述钢结构单层球面网壳为四分之三球面网壳形式，网壳构件焊接拼装形成扇形三向网格结构。3.根据权利要求1所述的大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构，其特征在于，所述普通节点由六根呈辐射状布置的矩形杆件焊接在圆管段的外圆周面上形成，在所述圆管段的轴线方向的投影面内，六根所述矩形杆件沿所述圆管段的外圆周面均布设置，所述圆管段的两端分别焊接有下沉设置的加强肋，所述加强肋的外侧面低于所述圆管段的端面。4.根据权利要求1所述的大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构，其特征在于，所述支撑节点由四根呈放射状布置的矩形杆件焊接在圆形钢管的外圆周面上形成，所述支撑节点具有两种形态：第一种支撑节点形态下，在垂直于所述圆形钢管轴线的投影面内，两根所述矩形杆件与所述圆形钢管垂直，且位于一条直线上，另外两根所述矩形杆件也位于一条一线上，且与所述圆形钢管的轴线形成锐角；第二种支撑节点形态下，在垂直于所述圆形钢管轴线的投影面内，两根所述矩形杆件与所述圆形钢管垂直，且位于一条直线上，另外两根所述矩形杆件对称地布置在与所述圆形钢管垂直的矩形杆件的两侧。5.根据权利要求3或4所述的大跨度钢结构单层球面网壳屋面结构，其特征在于，所述矩形杆件采用矩形空心钢管，所述圆管段和圆形钢管均采用热轧无缝钢管。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴静，刘平，严少伟，陆小吕，徐晓晴，姚悦峰，郭春光，汤博崴，
申请(专利权)人：中铁华铁工程设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：