一种网架屋盖累积滑移安装结构及施工方法与流程

本发明涉及一种可有效降低网架屋盖滑移的难度、提升网架拼装段的位置控制精度、提高现场施工安全性和施工效率、保护社会环境的网架屋盖累积滑移安装结构及施工方法。属于建筑工程领域，适用于大跨度网架结构安装工程。

背景技术：

随着我国经济和社会的快速发展，焊接球网架结构在大跨度的工业建筑、公共建筑中的应用越来越普遍。目前，网架结构安装方法多样，比如地面拼装分块吊装、满堂脚手架高空散装以及定点拼装分块累积滑移等，其中定点拼装分块累积滑移安装方法具有机械化程度高、现场质量容易控制、施工难度低等特点，在工程中应用较为普遍。

已有一种超大面积双曲面焊接球网架滑移施工方法，包括以下步骤：(1)铺设滑移轨道；(2)在滑移轨道上搭建滑移胎架；(3)将焊接球网架分块吊到滑移胎架上；(4)将焊接球网架分块整体滑移到安装位置；(5)调整焊接球网架分块的高度，并使其就位在支撑结构上；(6)对不同焊接球网架分块进行嵌补，以形成超大面积的焊接球网架。该施工方法可在一定程度上降低现场施工难度，但需要搭建滑移胎架，施工成本较高；难以实现大跨度同步移动，滑移过程中结构易被扰动；仅对网架分块高度进行了调整，未考虑结构抗震性能提升问题。

鉴于此，为有效降低网架屋盖滑移的难度、提升网架拼装段的位置控制精度、提高现场施工安全性和施工效率、改善结构抗震性能，目前亟待发明一种高效、节能、安全、可靠的网架屋盖累积滑移安装结构及施工方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构合理、施工工艺简单、社会经济效益突出，并能有效降低环境污染的网架屋盖累积滑移安装结构及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案。

一种网架屋盖累积滑移安装结构，其特征在于在网架屋盖的中间两轴线之间采用满堂脚手架搭设拼装平台(5)，并在平台钢板(6)与脚手架钢管(7)相接部位设置上部承压板(8)、顶托螺杆(9)、下部连接螺栓(10)；滑移轨道(1)包括支座滑移轨道(14)和中间滑移轨道(15)，分别设于框架柱(12)和框架梁(13)的顶部，支座滑移轨道(14)和中间滑移轨道(15)通过轨道连接螺栓(24)和连接补强板(26)连接，在滑移轨道(1)下部的框架梁(13)与框架柱(12)之间设置斜向支撑杆(16)；在滑移轨道(1)上设有顶推装置(2)，通过顶推装置(2)将在拼装平台(5)上组装的网架拼装段推至设计位置，顶推过程中通过设于滑移轨道(1)上的位移传感器(22)控制液压缸(29)的伸缩量；在框架梁(13)上设有用于顶升网架拼装段的千斤顶(25)，在网架拼装段被顶起后，塞装下弦球连接体(44)和减震支座(23)，并使下弦球连接体(44)和减震支座(23)通过连接体螺栓(45)连接牢固。

所述滑移轨道(1)采用工字钢或h型钢；所述斜向支撑杆(16)采用工字钢或h型钢或钢管，两端与框架梁(13)和框架柱(12)相接处设置支撑板(27)。

所述顶推装置(2)包括爬行器(28)、液压缸(29)、夹紧装置(21)，夹紧楔块(30)设于夹紧装置(21)与滑移轨道(1)之间的空隙，在固定位置通过限位螺栓(31)对夹紧装置(21)进行辅助限位；顶推装置(2)的液压缸(29)与连接耳板(20)通过铰接螺栓(32)连接。

所述减震支座(23)包括下座板(33)、下部接缝钢板(34)、下平面滑板(35)、中间钢体(36)、球面滑板(37)、球芯(38)、上平面滑板(39)、上部接缝钢板(40)、上座板(41)；在下座板(33)和上座板(41)之间设置支座连接螺栓(42)；下平面滑板(35)、球面滑板(37)、上平面滑板(39)采用改性高分子材料板或橡胶板。

所述千斤顶(25)的顶部设置弧形压力分散板(43)，弧形压力分散板(43)的内径与相接的下弦杆(17)外径相同。

所述下部连接螺栓(10)与脚手架钢管(7)顶面接触，所述顶托螺杆(9)与上部承压板(8)垂直焊接连接，与下部连接螺栓(10)通过螺纹连接。

一种网架屋盖累积滑移安装结构施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：

1)施工准备：根据设计文件采购施工所需的滑移轨道(1)、脚手架钢管(7)、顶推装置(2)、下弦球节点(3)、上弦球节点(4)、下弦杆(17)、腹杆(18)，对工程施工机械进行校正；

2)bim仿真模型建立：基于工程设计文件和现场情况，建立bim仿真分析模型，进行设计结构碰撞检测和施工过程仿真分析；

3)拼装平台布置：在网架屋盖的中间两轴线之间采用满堂脚手架搭设拼装平台(5)，并在拼装平台(5)的平台钢板(6)与脚手架钢管(7)之间设置上部承压板(8)、顶托螺杆(9)、下部连接螺栓(10)，在下部连接螺栓(10)外侧设置转动手柄(11)；

4)滑移轨道(1)布设：在设定标高的框架柱(12)和框架梁(13)顶部铺设滑移轨道(1)，并使支座滑移轨道(14)的中点与框架柱(12)中心重合，在滑移轨道(1)下部的框架梁(13)与框架柱(12)之间设置斜向支撑杆(16)；

5)网架拼装段组装：在拼装平台(5)上进行下弦球节点(3)和下弦杆(17)、上弦球节点(4)和腹杆(18)的安装及焊接施工，至网架拼装段组装完成；

6)顶推装置(2)布设：在平行于网架拼装段移动方向的滑移轨道(1)上各布设一个顶推装置(2)，并使顶推装置(2)的爬行器(28)与滑靴(19)外侧的连接耳板(20)通过铰接螺栓(32)连接，在液压缸(29)与滑移轨道(1)之间设置夹紧装置(21)，在框架梁(13)端部布设位移传感器(22)；

7)网架拼装段同步顶推及网架拼装段组装：爬行器(28)一个行程缩缸完毕后，夹紧装置(21)通过夹紧楔块(30)和限位螺栓(31)与滑移轨道(1)连接牢固；同时根据位移传感器(22)数据，调整顶推装置(2)中液压缸(29)的伸缩量，实现对网架拼装段移动距离的同步控制，待网架拼装段同步平行移动至设定位置后，进行顶推装置(2)同步卸载并拆除顶推装置(2)；网架拼装段同步顶推过程中，在拼装平台(5)上进行下一段网架拼装段的拼装；

8)网架整体拼装：重复步骤6)～步骤7)，将所有网架拼装段布设至设定位置；

9)塞装减震支座(23)和下弦球连接体(44)：网架拼装段滑移到位后解除支座滑移轨道(14)和中间滑移轨道(15)间的轨道连接螺栓(24)，先拆除中间滑移轨道(15)，再在支座滑移轨道(14)两侧各设置一个千斤顶(25)，两个千斤顶(25)同步将下弦球节点(3)顶升后取出支座滑移轨道(14)和滑靴(19)，再安装下弦球连接体(44)和减震支座(23)，并使下弦球连接体(44)和减震支座(23)通过连接体螺栓(45)连接牢固；

10)后续施工：依次进行屋架空间位置测试→节点连接强度检测→结构防锈处理→拼装平台(5)拆除施工。

本发明具有以下的特点和有益效果：

(1)施工过程中通过位移传感器同步控制各个顶推装置的移动位置，实现了对网架拼装段顶推过程中的同步动态控制，可防止网架拼装段移动过程中网架拼装段出现损坏。

(2)滑移轨道预先设定为支座滑移轨道和中间滑移轨道，可避免现场对滑移轨道的切割，提升现场施工效率，降低施工对建筑材料的破坏。

(3)施工过程中采用bim技术对施工过程和屋架结构进行模拟，可极大的提升现场施工组织的效率，避免施工质量问题的发生。

(4)采用两个千斤顶对称顶升下旋球节点后塞装减震支座，可有效降低支座安装对结构的损伤，提升屋架结构的抗震性能，改善结构的受力性状。

(5)爬行器通过夹紧装置的夹紧楔块、限位螺栓对爬行器进行滑移限位，可大大提升了爬行器与滑移轨道的连接强度，提高顶推荷载的施加效率。

附图说明

图1是本发明一种网架屋盖累积滑移安装结构示意图；

图2是图1拼装平台结构断面示意图；

图3是图1滑靴横断面图；

图4网架屋盖安装完成后结构示意图；

图5是本发明一种网架屋盖累积滑移安装结构施工流程示意图。

图中：1-滑移轨道；2-顶推装置；3-下弦球节点；4-上弦球节点；5-拼装平台；6-平台钢板；7-脚手架钢管；8-上部承压板；9-顶托螺杆；10-下部连接螺栓；11-转动手柄；12--框架柱；13-框架梁；14-支座滑移轨道；15-中间滑移轨道；16-斜向支撑杆；17-下弦杆；18-腹杆；19-滑靴；20-连接耳板；21-夹紧装置；22-位移传感器；23-减震支座；24-轨道连接螺栓；25-千斤顶；26-连接补强板；27-支撑板；28-爬行器；29-液压缸；30-夹紧楔块；31-限位螺栓；32-铰接螺栓；33-下座板；34-下部接缝钢板；35-下平面滑板；36-中间钢体；37-球面滑板；38-球芯；39-上平面滑板；40-上部接缝钢板；41-上座板；42-支座连接螺栓；43-弧形压力分散板；44-下弦球连接体；45-连接体螺栓。

具体实施方式

本实施方式中拼装平台搭设施工技术要求、减震支座设计及安装技术要求、滑移轨道铺设施工技术要求、现场焊接施工技术要求等本实施例中不再赘述，重点阐述本发明涉及结构和施工方法的实施方式。

图1是本发明一种网架屋盖累积滑移安装结构示意图，图2是图1拼装平台结构断面示意图，图3是图1滑靴横断面图，图4网架屋盖安装完成后结构示意图。参照图1～图4所示，一种网架屋盖累积滑移安装结构，在网架屋盖的中间两轴线之间采用满堂脚手架搭设拼装平台5，并在平台钢板6与脚手架钢管7相接部位设置上部承压板8、顶托螺杆9、下部连接螺栓10；滑移轨道1包括支座滑移轨道14和中间滑移轨道15，分别设于框架柱12和框架梁13的顶部，支座滑移轨道14和中间滑移轨道15通过轨道连接螺栓24和连接补强板26连接，在滑移轨道1下部的框架梁13与框架柱12之间设置斜向支撑杆16；网架拼装段在拼装平台5上组装完成后，采用顶推装置2同步将其推至设计位置，顶推过程中通过位移传感器22控制液压缸29伸缩量；采用千斤顶25将网架拼装段顶起后，塞装下弦球连接体44和减震支座23，并使下弦球连接体44和减震支座23通过连接体螺栓45连接牢固。

滑移轨道1的支座滑移轨道14和中间滑移轨道15均采用腰高为450mm、腿宽为154毫米，腰厚为15.5毫米的工字钢，工字钢的强度等级为q235b。

顶推装置2包括爬行器28、液压缸29、夹紧装置21；爬行器28和液压缸29相配套，采用tjg-50型的液压爬行器；夹紧装置21横断面呈矩形，与液压缸29通过连接耳板20连接，内截面尺寸较与滑移轨道1大20～30mm；夹紧楔块30设于夹紧装置21与滑移轨道1之间的空隙，横断面呈直角梯形，顶面宽10mm、底面宽100mm、高300mm，强度等级为q345。限位螺栓31的直径为30mm、强度等级为q345。连接耳板20底宽200mm、高200mm、强度等级为q345。铰接螺栓32的直径为30mm、强度等级为q345。

下弦球节点3的直径为500mm，壁厚20mm，强度等级为q345；与下弦球节点3配套的下弦杆17直径为φ168mm，壁厚10mm，强度等级为q345。

上弦球节点4的直径为350mm，壁厚14mm，强度等级为q345；与上弦球节点4配套的腹杆18直径为φ146mm，壁厚10mm，强度等级为q345。

拼装平台5采用满堂脚手架搭设；其平台钢板6采用厚10mm、强度等级为q235的钢板，脚手架钢管7采用直径48mm、壁厚3mm、强度等级q235的钢管；上部承压板8的平面尺寸为400×400mm，采用厚10mm、强度等级为q235的钢板；顶托螺杆9的直径为30mm，强度等级q345；下部连接螺栓10采用外径为60mm，壁厚15mm，强度等级q345的螺栓；在下部连接螺栓10的外侧焊接转动手柄11，转动手柄的直径为40mm，长度为200mm。

框架柱12和框架梁13均采用h型钢，强度等级均为q235b，截面尺寸分别为500×500mm和500×300mm。斜向支撑杆16截面尺寸250×250mm；支撑板27的平面尺寸为500×500mm，采用厚10mm、强度等级为q235b的钢板。

滑靴19横断面呈“门形”高400mm，顶面尺寸为500×500mm，采用厚20mm、强度等级为q345的钢板焊接而成。

位移传感器22采用精度为0.01mm的激光距离传感器。

减震支座23包括下座板33、下部接缝钢板34、下平面滑板35、中间钢体36、球面滑板37、球芯38、上平面滑板39、上部接缝钢板40、上座板41，总高度为200mm；下座板33和上座板41均采用厚20mm、强度等级为q345的钢板整体扎制成设计形状；球芯38横断面呈弧形，圆弧高130mm，顶面弦长400mm，强度等级为q345。下平面滑板35、球面滑板37、上平面滑板39采用橡胶板，厚度为10mm。支座连接螺栓42和连接体螺栓45均采用直径为36mm的六角不锈钢螺栓。

轨道连接螺栓24采用直径为22mm的六角螺栓；连接补强板26采用厚6mm、强度等级为q235b的钢板，钢板长300mm、高150mm。

千斤顶25采用最小顶升力为5吨的自锁式液压千斤顶；弧形压力分散板43采用厚20mm、强度等级为q345的钢板整体扎制而成，横断面圆弧直径为168mm，长度为300mm。下弦球连接体44采用厚20mm、强度等级为q345的钢板焊接而成。

图5是本发明网架屋盖累积滑移安装结构施工流程示意图。参照图5所示，网架屋盖累积滑移安装结构包括以下施工步骤：

1)施工准备：根据设计文件采购施工所需的滑移轨道1、脚手架钢管7、顶推装置2、下弦球节点3、上弦球节点4、下弦杆17、腹杆18，对工程施工机械进行校正；

2)bim仿真模型建立：基于工程设计文件和现场情况，建立bim仿真分析模型，进行设计结构碰撞检测和施工过程仿真分析；

3)拼装平台布置：在网架屋盖的中间两轴线之间采用满堂脚手架搭设拼装平台5，并在拼装平台5的平台钢板6与脚手架钢管7之间设置上部承压板8、顶托螺杆9、下部连接螺栓10，在下部连接螺栓10外侧设置转动手柄11；

4)滑移轨道1布设：在设定标高的框架柱12和框架梁13顶部铺设滑移轨道1，并使支座滑移轨道14的中点与框架柱12中心重合，在滑移轨道1下部的框架梁13与框架柱12之间设置斜向支撑杆16；

5)网架拼装段组装：在拼装平台5上进行下弦球节点3和下弦杆17、上弦球节点4和腹杆18的安装及焊接施工，至网架拼装段组装完成；

6)顶推装置2布设：在平行于网架拼装段移动方向的滑移轨道1上各布设一个顶推装置2，并使顶推装置2的爬行器28与滑靴19外侧的连接耳板20通过铰接螺栓32连接，在液压缸29与滑移轨道1之间设置夹紧装置21，在框架梁13端部布设位移传感器22；

7)网架拼装段同步顶推及网架拼装段组装：爬行器28一个行程缩缸完毕后，夹紧装置21通过夹紧楔块30和限位螺栓31与滑移轨道1连接牢固；同时根据位移传感器22数据，调整顶推装置2中液压缸29的伸缩量，从而实现对网架拼装段移动距离的同步控制，待网架拼装段同步平行移动至设定位置后，进行顶推装置2同步卸载并拆除顶推装置2；网架拼装段同步顶推过程中，在拼装平台5上进行下一段网架拼装段的拼装；

8)网架整体拼装：重复步骤6)～步骤7)，将所有网架拼装段布设至设定位置；

9)塞装减震支座23和下弦球连接体44：网架拼装段滑移到位后解除支座滑移轨道14和中间滑移轨道15间的轨道连接螺栓24，先拆除中间滑移轨道15，再在支座滑移轨道14两侧各设置一个千斤顶25，两个千斤顶25同步将下弦球节点3顶升后取出支座滑移轨道14和滑靴19，再安装下弦球连接体44和减震支座23，并使下弦球连接体44和减震支座23通过连接体螺栓45连接牢固；

10)后续施工：依次进行屋架空间位置测试→节点连接强度检测→结构防锈处理→拼装平台5拆除施工。