大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法
【专利摘要】本发明属于钢结构桁架建筑领域，具体涉及一种大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，包括如下步骤：1）桁架上弦层分段拼装、高空对接，拼装过程中桁架需根据设计变形提前进行预起拱；2）上层桁架合龙之后再单独进行下弦腹杆和节点的安装；3）测量下弦节点之间实际安装空间距离，确定柔性下弦的初始安装几何长度；4）安装下弦各跨内并联的柔性钢拉杆，待下弦全部钢拉杆安装到位后，再统一进行下弦钢拉杆的预紧工作；5）利用支撑架进行同步分级等比例卸载。本发明解决了超大型并联式柔性桁架下弦内力实施主动张拉的施工难题，具有施工效率高，经济效益好等优点。
【专利说明】大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢结构桁架建筑领域，具体涉及一种大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法。
【背景技术】
[0002]大跨度屋盖的跨越距离总体呈现不断增大的趋势，如今的超大跨度屋盖已经达到了 200米以上的跨越水平。伴随跨度的不断突破势必会带来一系列新的技术问题，大跨度造成的巨大的结构内力应该采用何种材料、何种类型的构件来承受和传递同时如何确保这种材料或者构件的实际受力状态符合设计要求等等。
[0003]下弦采用多根并联式的大直径高强钢拉杆可满足超大跨度桁架巨大内力的需求，但在实际应用中也带来了复杂的技术难题:一方面，下弦的内力巨大、跨间内力差明显以及拉杆间紧密的并联构造问题主动施加设计预应力难度大；另一方面，大直径钢拉杆具有明显的物理和几何非线性特征，多根并联构造保证同一跨内受力的均匀性的难度也很大，同时如何保证节间内力分布关系符合设计要求也是非常复杂的问题。以上问题目前国内缺乏实际工程应用的经验。
[0004]有鉴于上述所述的技术问题，本 申请人:提供一种大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，本案由此产生。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，解决柔性下弦实施主动张拉困难，跨内柔性构件内力均匀性如何保证，大直径柔性下弦初始承载力不可靠等问题。
[0006]为实现上述目的，本发明具体提供的技术方案为:一种大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，包括如下步骤:
1)、桁架上弦层分段拼装、高空对接，拼装过程中桁架需根据设计变形提前进行预起拱，桁架支座利用混凝土结构上的预埋件进行临时限位固定，桁架对接部位设置临时支撑；
2)、上层桁架合龙之后再单独进行下弦腹杆和节点的安装；
3)、测量下弦节点之间实际安装空间距离，确定柔性下弦的初始安装几何长度；
4)、安装下弦各跨内并联的柔性钢拉杆，待下弦全部钢拉杆安装到位后，再统一进行下弦钢拉杆的预紧工作，同一节间的四根拉杆必须同时预紧，并达到同一标准；
5)、利用支撑架进行同步分级等比例卸载，同时解除临时固定措施释放支座水平位移；
6)、卸载完成时，将支座进行再次临时限位，待焊接永久固定后，再解除限位措施，同时结构成型。
[0007]进一步，所述桁架上弦层安装，桁架上弦层分成四段，现场拼装时根据结构变形情况进行预起拱，桁架对接位置设置大型格构式支撑架，支撑架每根立柱上的钢立板顶紧中弦，中弦下表面需采用钢瓦片加固；桁架支座利用与预埋件连接的侧向挡块进行临时固定；桁架分段对接安装需经过施工模拟计算，确保支撑点及相连杆件的受力安全。
[0008]进一步，所述桁架下弦层安装，下弦节点和K形腹杆在场内完成地面组装，利用独立的支撑架作为操作平台对节点的空间位置进行精确定位，因下弦节点较多，独立支撑架可以考虑循环利用。
[0009]进一步，所述钢拉杆安装，复测下弦节间节点销轴孔间实际空间距离，确定柔性下弦钢拉杆的初始安装几何长度，完成钢拉杆各部件的地面组装；在沿钢拉杆长度方向处于离两端1/4L处设置两个吊点进行吊装；起吊时用导向绳调整钢拉杆方向，先使一端接头插入销轴，安装另外一端时，采用手拉葫芦方法调平钢拉杆，将销轴安装插入。
[0010]进一步，所述钢拉杆预紧，进行下弦钢拉杆的统一预紧工作，同一节间的根拉杆和与之呈中心对称的另一节间的根拉杆必须同时预紧，至内力达到同一标准，预紧工装需根据钢拉杆间构造尺寸和预紧力的大小设计确定；根据超张拉确定的预紧力标准值，先通过预应力施工仿真分析，确定预应力钢拉杆的张拉顺序，从而确定不同阶段钢拉杆施加的预紧值，确保整个下弦在预紧完成后各跨内力达到预紧力标准值。
[0011]进一步，所述支撑架卸载，支撑架的所有支撑点进行同步分小级等比例卸载，卸载前将支座临时固定措施解除；每个卸载支撑点根据每一级的卸载量进行刻度标记，卸载量需根据施工模拟分析确定；卸载过程过程中需对主桁架竖向变形和支座滑移量进行实时测量，并与理论数据进行对比。
[0012]本发明的有益效果:解决了超大型并联式柔性桁架下弦内力无法实施主动张拉的施工难题，具有施工效率高，经济效益好，桁架成型后内力满足设计要求，确保了结构的稳定性，并有效的降低了桁架支座对下部混凝土结构的作用力，使得整个结构安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图1为本发明较佳实施例的示意图；
附图2为本发明所述的下弦并联式钢拉杆构造示意图；
附图3为本发明所述的桁架支座构造措施示意图；
附图4为本发明下弦并联钢拉杆同步预紧状态示意图；
附图5为本发明所述的临时支撑架顶部构造措施示意图；
附图6为本发明所述桁架的横截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]结合1-6附图，对本发明较佳实例做进一步详细说明。
[0015]本发明较佳实例为某体育场屋盖结构中其中一榀跨度为232m的超大型并联式柔性下弦组合桁架，桁架上弦层I为梯形截面，腹杆5为双K交叉型。
[0016]桁架上弦层I矢高仅8.2m，为跨度的1/28.3，但结构跨度L达232m，结构在自重用下会产生巨大的支座4水平推力，结构设计时要求通过在施工过程中利用柔性下弦3建立初始预拉力来平衡，降低结构对下部混凝土结构7的作用。
[0017]桁架下弦3采用四根并联的大直径(200_)等强合金钢拉杆8，结构成型时设计内力高达3600多吨，目前国内设备能力实施主动张拉非常困难。另一方面，并联钢拉杆8的数量多达4根，由于钢拉杆8本身以及连接接头9和调节套筒10在制作过程中的精度控制不可能达到同一标准再加上施工误差的影响，势必会对同一区间并联式钢拉杆8产生不均匀性受力。
[0018]本发明中，利用临时支撑架2的卸载释放232m跨桁架结构自重作用下产生的支座4水平位移，使得柔性下弦3内力的被动建立，达到柔性下弦组合桁架的内力自平衡，具体步骤如下:
①桁架上弦层I安装:桁架上弦层I分成四段，现场拼装时根据结构变形情况进行预起拱，桁架对接位置设置大型格构式支撑架2，支撑架每根立柱16上的钢立板17顶紧中弦12，中弦12下表面需采用钢瓦片20加固；桁架支座4利用与预埋件19连接的侧向挡块13进行临时固定；桁架分段对接安装需经过施工模拟计算，确保支撑点及相连杆件的受力安全。
[0019]②桁架下弦层14安装:下弦节点6和K形腹杆5在场内完成地面组装，利用独立的支撑架2作为操作平台对节点6的空间位置进行精确定位，因下弦节点6较多，独立支撑架2可以考虑循环利用。
[0020]③钢拉杆8安装:复测下弦节间节点6销轴孔15间实际空间距离，确定柔性下弦钢拉杆8的初始安装几何长度，完成钢拉杆8各部件的地面组装；在沿钢拉杆8长度方向处于离两端1/4L处设置两个吊点进行吊装。起吊时用导向绳调整钢拉杆8方向，先使一端接头插入销轴，安装另外一端时，采用手拉葫芦方法调平钢拉杆8，将销轴安装插入。
[0021]④钢拉杆8预紧:进行下弦钢拉杆8的统一预紧工作，同一节间的四根拉杆和与之呈中心对称的另一节间的四根拉杆必须同时预紧，至内力达到同一标准，预紧工装19需根据钢拉杆8间构造尺寸和预紧力的大小设计确定；根据超张拉确定的预紧力标准值，先通过预应力施工仿真分析，确定预应力钢拉杆8的张拉顺序，从而确定不同阶段钢拉杆8施加的预紧值，确保整个下弦3在预紧完成后各跨内力达到预紧力标准值；
⑤支撑架2卸载:支撑架2的所有支撑点进行同步分小级等比例卸载，卸载前将支座4临时固定措施13解除；每个卸载支撑点根据每一级的卸载量进行刻度18标记，卸载量需根据施工模拟分析确定；卸载过程过程中需对主桁架竖向变形和支座4滑移量进行实时测量，并与理论数据进行对比，确保卸载过程可控，安全。
[0022]⑥结构成型:卸载完成时，当环境温度满足设计规定的结构合拢温度时，将支座进行再次临时限位，然后将支座21与埋件20焊接永久固定，然后再解除限位措施，同时结构成型。
[0023]本发明中，通过超张拉试验得到大直径(200mm)等强合金钢拉杆8的轴力与跨中竖向变形的关系曲线，确定钢拉杆8安装中的初始预紧力标准值，确保消除钢拉杆8自身内接头9和调节套筒10等零件间的装配缝隙，为钢拉杆8的预紧施工提供理论依据。
【权利要求】
1.一种大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，其特征在于:包括如下步骤: 0、桁架上弦层分段拼装、高空对接，拼装过程中桁架需根据设计变形提前进行预起拱，桁架支座利用混凝土结构上的预埋件进行临时限位固定，桁架对接部位设置临时支撑； 上层桁架合龙之后再单独进行下弦腹杆和节点的安装； 测量下弦节点之间实际安装空间距离，确定柔性下弦的初始安装几何长度； 4),安装下弦各跨内并联的柔性钢拉杆，待下弦全部钢拉杆安装到位后，再统一进行下弦钢拉杆的预紧工作，同一节间的四根拉杆必须同时预紧，并达到同一标准； 利用支撑架进行同步分级等比例卸载，同时解除临时固定措施释放支座水平位移； 卸载完成时，将支座进行再次临时限位，待焊接永久固定后，再解除限位措施，同时结构成型。
2.根据权利要求1所述的大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，其特征在于:所述桁架上弦层安装，桁架上弦层分段安装，现场拼装时根据结构变形情况进行预起拱，桁架对接位置设置大型格构式支撑架，支撑架每根立柱上的钢立板顶紧中弦，中弦下表面需采用钢瓦片加固；桁架支座利用与预埋件连接的侧向挡块进行临时固定；桁架分段对接安装需经过施工模拟计算，确保支撑点及相连杆件的受力安全。
3.根据权利要求1所述的大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，其特征在于:所述桁架下弦层安装，下弦节点和X形腹杆在场内完成地面组装，利用独立的支撑架作为操作平台对节点的空间位置进行精确定位，因下弦节点较多，独立支撑架可以考虑循环利用。
4.根据权利要求1所述的大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，其特征在于:所述钢拉杆安装，复测下弦节间节点销轴孔间实际空间距离，确定柔性下弦钢拉杆的初始安装几何长度，完成钢拉杆各部件的地面组装；在沿钢拉杆长度方向处于离两端1/礼处设置两个吊点进行吊装；起吊时用导向绳调整钢拉杆方向，先使一端接头插入销轴，安装另外一端时，采用手拉葫芦方法调平钢拉杆，将销轴安装插入。
5.根据权利要求4所述的大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，其特征在于:所述钢拉杆预紧，进行下弦钢拉杆的统一预紧工作，同一节间的根拉杆和与之呈中心对称的另一节间的根拉杆必须同时预紧，至内力达到同一标准，预紧工装需根据钢拉杆间构造尺寸和预紧力的大小设计确定；根据超张拉确定的预紧力标准值，先通过预应力施工仿真分析，确定预应力钢拉杆的张拉顺序，从而确定不同阶段钢拉杆施加的预紧值，确保整个下弦在预紧完成后各跨内力达到预紧力标准值。
6.根据权利要求1所述的大型并联式柔性下弦组合桁架施工方法，其特征在于:所述支撑架卸载，支撑架的所有支撑点进行同步分小级等比例卸载，卸载前将支座临时固定措施解除；每个卸载支撑点根据每一级的卸载量进行刻度标记，卸载量需根据施工模拟分析确定；卸载过程过程中需对主桁架竖向变形和支座滑移量进行实时测量，并与理论数据进行对比。
【文档编号】E04C3/11GK104453091SQ201410567811
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】俞福利, 张胜, 刘中华, 程书华, 王留成, 程瑞华, 何建峰, 马国良, 王强强 申请人:浙江精工钢结构集团有限公司, 北京市建筑设计研究院有限公司