一种悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法
【专利摘要】本发明是一种悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法，其特征在于：是根据半球形网壳的大小，先设置网壳下部的自承重体结构，再在地面组合网壳小单元，用提升设备送往高空的自承重体结构上进行组装，以一点向两边周向安装方法，逐步扩展安装最后交于一点形成一圈；完成组装一层网格。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：通过悬挑安装方法，避免了满堂脚手架的搭设，降低了工程造价。易于实施。可准确定位杆件与球的位置，保证节点的安装精度，从而保证结构的安全。
【专利说明】一种悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种网壳的施工方法，尤其是涉及一种不加辅助支撑的悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法。
【背景技术】
[0002]目前，空间结构技术已成为一个国家建筑科技水平的重要标志之一。近年来，各国在研究大跨度空间结构的同时，也在不断地研究其制作以及施工技术。大跨度半球形网壳作为钢结构的一个组成部分，在水泥厂预均化堆场等屋面结构中的应用越来越广泛。施工过程中如何确保主体网壳结构的安装质量，又不同程度的降低工程施工成本，是施工单位所面临的一项技术难题。通过多个大跨度半球形网壳工程的合作施工，总结出一整套行之有效的方法。在实际应用中表明，采用本发明，简化了施工企业的施工组织和管理工作，缩短了施工工期，保证了施工质量，减少了施工成本，同时也给企业带来了良好的经济效益和社会效益，在同类结构的制作安装中值得借鉴。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种不加辅助支撑的悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法，要解决传统的满堂脚手架工期长造价高的技术问题；并解决网壳施工过程影响网壳内部设备安装的问题。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法，其特征在于:是根据半球形网壳的大小，先设置网壳下部的自承重体结构，再在地面组合网壳小单元，用提升设备送往高空的自承重体结构上进行组装，以一点向两边周向安装方法，逐步扩展安装最后交于一点形成一圈，完成组装一层网格；
所述网壳下部的自承重体结构包括:网壳杆件及球组单元件，
所述网壳为三角锥单元，
具体步骤如下:
步骤一:搭设脚手架，在网壳内搭设一圈6-7m径向宽度的脚手架，便于网壳支座就位，便于网壳未形成封闭结构前，临时承受结构自重；
步骤二:节点坐标控制；
步骤三:组装，在网壳搭出下部三层网格形成能承受自重结构后，部分操作工在网壳腹杆上绑捆木跳板，系安全带进行整体组装，部分操作工在地面将杆、球拼成三角锥，用自制的卷扬工装及旋转吊臂将三角锥吊到安装位置，组装从一点向两边周向安装，最后交于一点形成一圈即组装完一层网格，第二层再从一点开始逐步向两边周向安装；
所述的步骤三包括以下步骤组成:
A、校正节点，网壳在下部2/3高度范围逐渐向上安装时，采用手动葫芦利用下部稳定结构，在合拢处向外拉开网壳杆件和球球组单元件，在校正节点位置以网格合拢；
B、支撑，安装过程中，分析设计软件中模拟施工工况进行了多层网壳受力分析。[0005]进一步，所述的步骤二中的节点坐标控制，是在网壳施工场内架设经纬仪、水准仪，用其观测球节点X、Y、Z坐标，找出支座误差，采用液压葫芦和千斤顶拉顶压消除误差。
[0006]本发明的有益效果:与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:
1、通过悬挑安装方法，避免了满堂脚手架的搭设，降低了工程造价。
[0007]2、本发明结构简单，易于实施。
[0008]3、本发明提供的节点安装根据坐标控制，可准确定位杆件与球的位置，保证节点的安装精度，从而保证结构的安全。
[0009]4.本发明采用的安装方法，结合建筑结构构件大、标高高等特点，能保证网壳内部设备的先行安装、调试，输送皮带廊先行安装进入网壳内部，优化了工程统筹安排。
[0010]5.本发明提供的节点安装方法，通过合理的施工顺序和施工措施，保证了对各个构件的准确定位和可靠连接。
[0011]以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为大跨度半球形网壳结构采用整体吊装或拔杆提升安装法的构建流程示意图。
[0013]图2为大跨度半球形网壳结构示意图。
[0014]图3是大跨度半球形网壳结构采用悬挑法安装法的安装立面图。
[0015]图4是大跨度半球形网壳结构采用悬挑法安装法的安装平面图。
[0016]图5是大跨度半球形网壳结构采用悬挑法安装法的构建流程示意图。
[0017]图中:1.提升设备、2.网壳小单元、3.网壳装结构。
[0018]【具体实施方式】
网壳结构的常用安装方法采用满堂红脚手架法或整体吊装或拔杆提升安装法。
[0019]满堂红脚手架法是在地面搭设满堂脚手架，并在脚手架上铺设跳板或竹篱笆，形成台阶形安装平台，进行高空构件理论位置散装。网壳构件在安装过程中因可以加临时支撑，其受力与理论值相近，施工安全、准确，但施工费用高，周期长。在网架拼装初期，由于脚手架阻碍，支座定位也需辅以节点坐标控制法。
[0020]整体吊装或拔杆提升安装法:
如图1所示，该方法是在场地允许的条件下，进行地面整体拼装，然后利用大型吊机或拨杆进行网壳结构整体吊装。这种安装方法的特点是施工周期较短，但在球壳矢高较大时，对吊装设备、机械使用和吊装方案安全性要求高，而且，施工过程中部分杆件的拉、压性质会发生变化，因此，施工前应进行吊点的施工内力分析，合理地确定吊装点的位置和数量。最理想是在设计时考虑吊点位置。
[0021]该方法是在地面搭设满堂脚手架，并在脚手架上铺设跳板或竹篱笆，形成台阶形安装平台，进行高空构件理论位置散装。网壳呈球冠状，满堂脚手架必须搭成阶梯形才能满足使用。这样，不仅人力、物力耗用过多，而且施工周期长；况且，网壳下部的预均化设备必须先行安装，其高度接近网壳下弦，输送皮带廊要入内，并与脚手架杆件发生干涉，网壳构件在安装过程中因可以加临时支撑，其受力与理论值相近，施工安全、准确，但施工费用高，周期长。在网架拼装初期，由于脚手架阻碍，支座定位也需辅以节点坐标控制法。[0022]该方法是在场地允许的条件下，进行地面整体拼装，然后利用大型吊机或拨杆进行网壳结构整体吊装。这种安装方法的特点是施工周期较短，但在球壳矢高较大时，对吊装设备、机械使用和吊装方案安全性要求高，而且，施工过程中部分杆件的拉、压性质会发生变化，因此，施工前应进行吊点的施工内力分析，合理地确定吊装点的位置和数量。
[0023]实施例1，如图3、4、5所示，
一种悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法，其特征在于:将网壳下部拼装成可承受自重、稳定的结构体系，再在地面拼接网壳小单元2，用提升设备1送往高空进行组装，逐步扩展。
[0024]所述网壳下部拼装成可承受自重、稳定的结构体系，网壳各杆件及球单元在设计时就已考虑施工过程中安装荷载，能够承受结构自重。
[0025]所述网壳小单元，该单元为几何不变稳定结构体系。
[0026]所述用提升设备送往高空进行组装，采用节点坐标控制的方法，控制安装精度，指组装从一点向两边周向安装，最后交于一点形成一圈即组装完一层网格；包括:
步骤一:搭设脚手架，在网壳内搭设一圈6-7m径向宽度的脚手架，便于网壳支座就位，便于网壳未形成封闭结构前，临时承受结构自重；
步骤二:节点坐标控制；
步骤三组装:在网壳搭出下部三层网格形成能承受自重结构后，部分操作工在网壳腹杆上绑捆木跳板，系安全带进行整体组装，部分操作工在地面将杆、球拼成三角锥，用自制的卷扬工装及旋转吊臂将三角锥吊到安装位置。组装从一点向两边周向安装，最后交于一点形成一圈即组装完一层网格。第二层再从一点开始逐步向两边周向安装；
所述的步骤二中的节点坐标控制，指在网壳施工场内架设经纬仪、水准仪，用其观测球节点X、Y、Z坐标，将之与其理论位置理论位置可在网壳设计软件的设计模型中查得比较，及时找出支座误差，采用葫芦、千斤顶拉、顶的办法消除误差，以便保证支座安装精度。同时监测安装挠度，防止施工内力过大，引起结构变形。
[0027]所述的步骤三组装由以下步骤组成:
A、校正节点，网壳在下部2/3高度范围内，自重形成的水平分力较小，每圈合拢较为方便，逐渐向上安装时，水平分力加大，开始采用手动葫芦利用下部稳定结构，在合拢处向外拉开杆、球，校正节点位置，以便网格合拢。
[0028]B、支撑，安装过程中，未采用加辅助的方法来防止网壳下挠。这是因为一方面网壳高度较大，辅助支撑本身的刚性、稳定要求较高；另一方面，在设计软件中模拟施工工况进行了多层受力分析，结论是网壳本身刚度较大，不需要另加支撑来控制网壳在自重作用下的变形。
[0029]以海螺集团水泥厂预均化堆场为例，采用螺栓球节点网壳，正放四角锥结构，网壳支座处直径为0110m，周边32个支座均布，支座标高为1.815m，网壳顶部标高为32.986m，网壳厚度2m，展开面积为:12800m2，网壳局部开门洞和输送皮带廊入口(图2)。
网壳构件规格为:螺栓球最小为BS100，最大为BS240 ;杆件钢管规格最小为(675.5X3.5，最大为(6203 X 8 ;高强螺栓规格最小为M20，最大为M48。
[0030]悬挑法安装:
如图3该方法是先将网壳下部拼装成可承受自重、稳定的结构体系，再在地面组装网壳小单元2，用提升设备I送往高空进行组装，并采用节点坐标控制法，安装初期即可方便地将支座一次定位。但是，在网壳未封闭之前，少数构件的施工内力甚至可以达到整体实际计算值的几十倍，应在施工阶段应进行内力验算。
[0031]由于本网壳实际展开面积12800 m2，直径(6110 m。这种大跨度、大面积的网壳结构进行整体吊装，或将球壳分成几瓣地面拼装，再起吊组装。目前起重条件不允许，而且，先行安装设备之后，也无法实施拔杆提升法安装。
[0032]具体的实施方法，结合图1、3、4、5。
[0033]1、选用悬挑法安装，能保证网壳内部设备的先行安装、调试，输送皮带廊先行安装进入网壳内部。
[0034]2、在网壳内搭设一圈6_7m径向宽度的脚手架,便于网壳支座就位,便于网壳未形成封闭结构前，临时承受结构自重。
[0035]3、利用节点坐标控制法。在网壳施工场内架设经纬仪、水准仪，用其观测球节点X、Y、Z坐标，将之与其理论位置理论位置可在网架设计软件的设计模型中查得比较，及时找出支座误差，采用葫芦、千斤顶拉、顶的办法消除误差，以便保证支座安装精度。同时监测安装挠度，防止施工内力过大，引起结构变形。
[0036]4、在网壳搭出下部三层网格形成能承受自重结构后，部分操作工在网壳腹杆上绑捆木跳板，系安全带进行整体组装，部分操作工在地面将杆、球拼成三角锥，用自制的卷扬工装及旋转吊臂将三角锥吊到安装位置。组装从一点向两边周向安装，最后交于一点形成一圈即组装完一层网格。第二层再从一点开始逐步向两边周向安装。
[0037]5、网壳在下部2/3高度范围内`，自重形成的水平分力较小，
6、每圈合拢较为方便，逐渐向上安装时，水平分力加大，开始采用手动葫芦利用下部稳定结构，在合拢处向外拉开杆、球，校正节点位置，以便网格合拢。
[0038]安装过程中，采用加辅助的方法来防止网壳下挠。这是因为一方面网壳高度较大，辅助支撑本身的刚性、稳定要求较高；另一方面，我们在设计软件中模拟施工工况进行了多层受力分析，结论是网壳本身刚度较大，不需要另加支撑来控制网壳在自重作用下的变形。
[0039]采用上述方法，仅用60天的时间就完成了网壳的现场安装，有效地保证了工期和节约了施工成本。取得了良好的经济效益和社会效益。
[0040]以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
[0041]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法，其特征在于:是根据半球形网壳的大小，先设置网壳下部的自承重体结构，再在地面将网壳拼成小拼单元，用提升设备送往高空的自承重体结构上进行组装，以一点向两边周向安装方法，逐步扩展安装最后交于一点形成一圈，完成组装一层网格； 所述网壳下部的自承重体结构包括:网壳杆件及球组单元件， 所述网壳为三角锥单元， 具体步骤如下: 步骤一:搭设脚手架，在网壳内搭设一圈5-7m径向宽度的脚手架，便于网壳支座就位，便于网壳未形成封闭结构前，临时承受结构自重； 步骤二:节点坐标控制； 步骤三:组装，在网壳搭出下部三层网格形成能承受自重结构后，部分操作工在网壳腹杆上绑捆木跳板，系安全带进行整体组装，部分操作工在地面将杆、球拼成三角锥，用自制的卷扬工装及旋转吊臂将三角锥吊到安装位置，组装从一点向两边周向安装，最后交于一点形成一圈即组装完一层网格，第二层再从一点开始逐步向两边周向安装； 所步的骤三包括以下步骤组成， A、校正节点，网壳在下部2/3高度范围逐渐向上安装时，采用手动葫芦利用下部稳定结构，在合拢处向外拉开网壳杆件和球球组单元件，在校正节点位置以网格合拢； B、支撑，安装过程中，分析设计软件中模拟施工工况进行了多层网壳受力分析。
2.如权利要求1所述的悬挑安装大跨度半球形网壳的施工方法，其特征在于:所述的步骤二中的节点坐标控制，是在网壳施工场内架设经纬仪、水准仪，用其观测球节点X、Y、Z坐标，找出支座误差，采用液压葫芦和千斤顶拉顶压消除误差。
【文档编号】E04G21/14GK103711322SQ201410022055
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月19日 优先权日:2014年1月19日
【发明者】叶国平, 夏敏, 许良芝 申请人:芜湖天航科技（集团）股份有限公司