一种不等直径环桁架高空分段安装固定装置的制作方法

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种不等直径环桁架高空分段安装固定装置。

背景技术：

近几十年来，随着人们在展览、文娱、体育等活动的急剧增长，及建筑技术的进步、新材料的不断涌现，多种空间结构形式，诸如网架、网壳、薄壳、悬索等得到了广泛的应用和飞速的发展。

随着社会的发展和技术的进步，环形桁架广泛的应用于公共建筑中。大型体育场馆罩棚体系常采用索穹顶结构，薄壳支承结构、外环网架、大开口索穹顶及内环桁架。内环桁架由于自重达数十吨至数百甚至上千吨，跨度大、重量大，现有多采用滑移或整体提升的施工方式。滑移施工主要通过平移设备将环形桁架的各个桁架块移动到环形轨道的指定位置，接着通过起重机将这些环桁架块吊起安装到支座上进行拼装，需要大型滑移设备进行平移工作，且需要比较开阔的平坦区域。整体提升的方式需要在地面进行分片组装，之后再通过大吨位吊机进行整体提升，安装难度大。

环桁架安装时需要借助支座或支架进行支撑，现有的环桁架安装用支架为标准的框架型支撑胎架，这种支撑胎架对于上弦直径大、下弦直径小的不等直径的碗型环桁架结构而言，在高空安装时会向外倾侧，给施工安装带来很多的不便，大大提升了安装的难度。本发明旨在提供一种适用于上弦直径大、下弦直径小的不等直径的碗型环桁架的高空分段安装方法及安装固定装置以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中的环形桁架安装用支撑胎架采用标准的框架型支撑胎架，给碗型环桁架安装带来不便的问题，而提出的适用于上弦直径大、下弦直径小的不等直径环桁架高空分段安装固定装置。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的一种不等直径环桁架高空分段安装固定装置，所述环桁架由至少两片桁架单元构成，所述固定装置包括：

支撑平台，包括中间为镂空区的支撑框架及呈交叉设置在所述镂空区内的两个水平连梁，所述环桁架的下弦适于支撑在所述支撑框架上；

若干连接件，呈放射状，任一所述桁架单元对应至少一个所述连接件，所有所述连接件的一端与两个所述水平连梁连接，另一端与所述环桁架的上弦连接，以对所述环桁架的的上弦施加支撑力或在径向方向存在有向内的分力的张拉力。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，任一所述桁架单元的上弦对应连接有两个所述连接件，两个所述连接件关于对应的所述桁架单元的上弦的中点对称分布。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，任一所述连接件与其对应的所述桁架单元的上弦的连接点为三等分点。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，所有所述连接件的对应的端部分别沿所述上弦所在的圆周及沿两个所述水平连梁的交叉位置所在的圆周均匀分布；或

所有所述连接件围合成的外轮廓形状为圆台。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，所述连接件为刚性支撑件，所述刚性支撑件的端部设有弧形端部的端头板；

所述上弦的内周壁上和所述水平连梁的交叉位置均设有连接板，所述端头板与对应的所述连接板通过高强螺栓连接。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，所述固定装置还包括：

定位结构，焊接固定在所述支撑框架上，适于与所述环桁架的下弦的内周壁和/或外周壁焊接固定，以限制所述环桁架的水平位移。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，在所述环桁架的下弦上沿周向设置若干倒链拉设点，用于与倒链连接以调整所述环桁架的上弦的水平度。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，任一所述桁架单元的下弦对应设有两个倒链拉设点，任一所述倒链拉设点为其对应的所述桁架单元的下弦的三等分点。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，所述固定装置还包括：

调节支撑结构，分布在所述支撑框架的四个角位置，包括调节钢板组件和千斤顶，适于支撑在所述环桁架的下弦底端，以调节所述环桁架的标高。

可选的，所述的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，所述固定装置还包括：

支撑立柱，设置在所述支撑平台的底端角位置处，与所述支撑框架形成格构式支撑架；

斜杆，呈倾斜地连接在相邻或对角线两端的两根支撑立柱上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，通过在支撑框架的镂空区设置两个交叉设置的水平连梁，通过在水平连梁位置沿周向设置多个连接件，利用连接件与桁架单元的上弦连接对上弦施加支撑力或拉力，从而防止碗型环桁架分段安装时发生外倾的问题；同时也增加了结构的空间立体感。

2.本发明的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，每个桁架单元对应两个连接件，两个连接件和对应的桁架单元的上弦构成三角体结构，结构稳定性高，可以有效避免由于碗型环桁架上弦直径大于下弦，给高空安装带来向外侧倾的风险。

3.本发明的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，连接件为刚性支撑件，通过两端部的端头板和上弦及水平连梁连接，对环桁架提供刚性支撑，结构强度大，有效防止安装时发生外侧倾的问题。

4.本发明的不等直径环桁架高空分段安装固定装置，通过增设定位结构，利用定位结构与下弦的内圆周和/或外圆周连接，对桁架单元进行定位，防止桁架吊柱后发生水平位移，提高结构的稳定性，降低校正时间，从而提高施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的不等直径环桁架高空分段安装固定装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例中的不等直径环桁架高空分段安装固定装置和环桁架安装后的立体结构示意图(省略了支撑立柱和斜杆)；

图3为本发明实施例中的不等直径环桁架高空分段安装固定装置和环桁架安装后的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例中的不等直径环桁架高空分段安装固定装置和环桁架安装后的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例中的不等直径环桁架高空分段安装固定装置的环桁架分段安装示意图。

附图标记说明：

1、固定装置；11、支撑平台；111、支撑框架；112、水平连梁；12、支撑立柱；13、斜杆；2、连接件；20、端头板；21、连接板；3、定位结构；4、千斤顶；41、调节钢板组件；5、环桁架；50-桁架单元；51、上弦；52、下弦；53、腹杆；6、防护网；7、安全立杆；8、安全绳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图5所示的一种不等直径环桁架高空分段安装固定装置，包括支撑平台11、支撑立柱12、斜杆13、若干连接件2、定位结构3和调节支撑结构。其中环桁架5由至少两片桁架单元50构成，可选为两片、三片、四片、五片等等，本实施例优选采用五片桁架单元50构成。

具体的，如图1和图3所示，支撑平台11包括中间为镂空区的支撑框架111及呈交叉设置在镂空区内的两个水平连梁112，环桁架5的下弦52适于支撑在支撑框架111上。任一桁架单元50对应至少一个连接件2，所有连接件2的一端与两个水平连梁112的交叉位置连接且沿圆周间隔分布，另一端与环桁架5的上弦51连接且沿圆周间隔分布，也就是说若干连接件2呈放射状分布，以对环桁架5的的上弦51施加支撑力或在径向方向存在有向内的分力的张拉力。可选的，连接件2也可以不与两个水平连梁112的交叉位置连接，而是与两个水平连梁112的其他位置连接但需保证平衡中心落在环桁架5的中心轴线位置上。

优选地，如图3所示，任一桁架单元50的上弦51对应连接有两个连接件2，两个连接件2关于对应的桁架单元50的上弦的中点对称分布。从而使得两个连接件2和与其连接的桁架单元50的上弦51共同形成三角体结构，提高了结构的稳定性。

优选的，任一连接件2与其对应的桁架单元50的上弦51的连接点为三等分点。保证结构受力均匀，进一步提高结构的的稳定性。需要说明的是，本实施例中的桁架单元50的上弦51和下弦52与其他桁架单元50的上弦51和下弦52的弧长可以相等也可以不相等，本实施例优选为所有的桁架单元50的上弦51和下弦52对应相等，也即所有桁架单元50的重量一致。也就是说相邻两个桁架单元50的相邻两个连接件2所截取的上弦51的弧长与同一个桁架单元50中的两个连接件2之间所截取的上弦51的弧长可以相等也可以不相等，但是同一个桁架单元50中的两个连接件2所截取的上弦51的三段弧长的长度相等。

进一步优选的，所有连接件2沿上弦51所在的圆周及沿两个水平连梁112的交叉位置所在的圆周均匀分布。也就是说相邻两个桁架单元50的两个连接件2所形成的三段弧长相等且与相邻两个桁架单元50的相邻两个连接件2之间的弧长也相等。进一步提高结构的受力均匀性，提高结构的稳定性。

具体的，如图1所示，连接件2为刚性支撑件，比如圆形钢管，刚性支撑件的端部设有弧形端部的端头板20，具体的在刚性支撑件的两端开设有沿轴向延伸的开槽，端头板20的一端为弧形端部，另一端为方形端部，方形端部插入开槽内且焊接固定，弧形端部伸出开槽外，且弧形端部上开设有高强螺栓安装孔。每个桁架单元50的上弦51的内周壁具体为上弦51的内腹板上和水平连梁112的交叉位置均设有连接板21，比如连接板21为方形连接钢板，连接板21上也开设有高强螺栓安装孔。端头板20与对应的连接板21通过高强螺栓穿设在对应的高强螺栓安装孔内固定连接。通过支撑件的刚性支撑，可以有效防止安装时桁架单元发生外侧倾。作为可替换的实施例，连接件2也可以为拉索，对上弦51施加拉力，由于连接件2呈倾斜设置，故而拉力在径向方向存在径向向内的分力，通过拉力也可以防止桁架单元安装时发生外倾。

可选的，定位结构3焊接固定在支撑框架111上，适于与环桁架5的下弦52的内周壁和/或外周壁焊接固定，以限制桁架单元50的水平位移。需要说明的是，定位结构3的组数与桁架单元50的数量对应。具体的，如图3所示，支撑框架111为四边形，四个角位置分别设有一组定位结构3，每组定位结构3均包括三个定位卡板，定位卡板的截面为如图3所示的t字型结构。三个定位卡板的其中两个位于下弦52的内腹板围合而成的内圆周壁上，另一个位于下弦52的外腹板围合而成的外圆周壁上，从而使得定位结构形成对各自对应的桁架单元50的三点定位结构，确保每个桁架单元50在吊装至支撑平台11上被定位卡板固定，限制在水平方向上发生位移，保证安装的顺利完成。

可选的，在环桁架5的下弦52上沿周向设有倒链拉设点，倒链安装在塔吊上，吊装时，通过调整倒链的长度来校正调整环桁架5的上弦51的水平度。具体的，任意桁架单元50的下弦52对应连接有两个倒链拉设点，任一倒链拉设点与其对应的桁架单元50的下弦52的连接点为三等分点。可选的，每个倒链的重量为10吨，安装时，通过调节倒链的长度来进行校正，使得桁架单元50的上弦51的上翼缘面处于水平状态即可。对于倒链的具体结构和工作原理在此不做详细描述和限定，为现有技术。

可选的，为了便于调节环桁架5的标高，固定装置1还包括调节支撑结构，分布在支撑框架111的四个角位置，适于支撑在环桁架5的下弦52底端，以调节环桁架5的标高。具体的，调节支撑结构包括调节钢板组件41和千斤顶4，如图3所示，每组定位结构3之间设有两个千斤顶4，调节钢板组件41包括如图1所示的底座和设置于底座上的支撑型钢，通过千斤顶4将对应的桁架单元50顶升或下降并通过增减支撑型钢的数量来达到调节标高的目的。

如图4所示，支撑平台11和支撑立柱12构成格构式支撑架，支撑立柱12包括四个，分别布置在支撑框架111的四个边角位置的底端。斜杆13呈倾斜地连接在相邻或对角线两端的两根支撑立柱12上。优选地，如图4所示，在相邻两个支撑立柱12之间连接有两个斜杆13，两个斜杆13上下对称设置。

对于本实施例中的环桁架而言，如图2所示，包括上弦51、下弦52和腹杆53，上弦51由上翼缘板、下翼缘板和中间的内腹板及外腹板构成，下弦52也由上翼缘板、下翼缘板和中间的内腹板及外腹板构成。腹杆53包括立腹杆和斜腹杆，连接在上弦51和下弦52之间。其中上弦51的直径大于的下弦52直径，从而使得环桁架5形成为类似于碗型结构或者倒梯形结构。

本实施例的不等直径环桁架分段安装方法，如图5所示，环桁架5分为五片桁架单元50运输至现场，每片桁架单元50的重量约为12.8吨，采用四点吊装。首先安装固定装置1的支撑立柱12和支撑平台11。如图5(1)所示，在支撑平台11上提前用全站仪测放桁架坐标，在桁架坐标两侧焊接定位卡板，塔吊起吊一个桁架单元50，在起吊过程中，调节倒链的长度，以达到调整上弦51的上翼缘面处于水平以对桁架单元50进行校正，待单片桁架单元50完成校正后，于上弦51向两个水平连梁112的交叉位置拉设连接件2并用高强螺栓进行连接，接着将定位卡板与下弦52进行点焊固定。如图5(2)所示，采用同样的方式沿顺时针方向安装第二个桁架单元50，其中相邻两个桁架单元50拼装时，需要立即连接弦杆对接位置的连接板(未示出)。同理，如图5(3)、5(4)和5(5)所示，完成所有的桁架单元50的起吊和拼装。最后，待所有的桁架单元50安装校正完成后，开始对称焊接形成一个完整的碗型的环桁架5。需要说明的是，考虑环桁架5外倾投影超出支撑平台，如图4所示，在支撑平台11的支撑框架111上部设置操作平台，操作平台采用型钢制作而成，操作平台的端面采用标准化硬质防护，也即采用钢丝防护网6。同时在上弦51的顶部沿周向间隔设有多个安全立杆7，安全立杆7之间通过两层安全绳8进行连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。