超高层建筑屋顶自由曲面单层网壳结构安装施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高层建筑屋顶网壳结构安装工法，具体涉及一种超高层建筑屋顶 自由曲面单层网壳结构安装施工方法。
【背景技术】
[0002] 网壳结构是一种曲面网格结构，兼有杆件结构构造简单和薄壳结构受力合理的特 点，网壳结构在建筑外形上可以形成多种曲面，给予设计师以充分的创作自由，既能表现静 态美，又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的变化表现动态美。近年来建筑造 型设计不断发展，网壳结构凭借跨越能力大，刚度好、材料省、杆件单一制作安装方便等优 点，已成为技术与艺术的有机结合的重要结构形式。
[0003] 但是，自由曲面单层网壳结构杆件众多，且均为多杆交汇节点，安装过程中存在空 间定位难度大、高空拼装焊接体量大，安装偏差控制难，累积变形合拢难等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种空间定位精确、可控性强的超高层建筑屋顶自由曲面单 层网壳结构安装施工方法。
[0005] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：超高层建筑屋顶自由曲面单层 网壳结构安装施工方法，包括建筑框架，设置在所述建筑框架顶部的网壳结构，所述网壳 结构包括设置在所述建筑框架顶部的底部环梁，设置在所述网壳结构顶端的顶部环梁及设 置在所述底部环梁及顶部环梁之间的网状桁架。
[0006] 该网壳结构安装工艺流程为： (1) 测量放线，①主控轴线，在楼层面的四角设置四个投影基准点，并要保准每个基准 点可通视相邻二个基准点，②网壳结构实线引测，第一步，取四角点定位，形成一个长方形， 以投影分块线逐条放投影实线等基准测量线，将每片网壳桁架的控制点投影到楼板上；第 二步，安装顶部四周钢梁，钢梁位置确定使用全站仪将轴线引至顶部，控制钢梁水平与标高 位置；第三步，四边以中间分块为中心，逐块向上安装至顶部，形成四边中间形成网壳，整个 网壳初步形成稳定体，逐块安装测量，安装时用全站仪测量安装网壳桁架主杆的空间位置， 并用垂准仪或线锤复核桁架端部是否与楼层上投影点相符；第四步，由于中间分块到顶已 形成稳定体、两边分块从下往上安装有了依靠，安装分块时全站仪引线向上，只控制单边一 头上下两点的空间位置，逐块到顶，并用垂准仪或线锤复核桁架端部是否与楼层上投影点 相符；最后补缺四角，形成整体； (2) 将所述网壳结构分块，根据结构情况、现场安装条件和运输条件，对所述网壳结构 进行分段，将所述网壳结构分为多个小桁架及补缺杆件； (3) 安装网壳结构，①安装所述底部环梁，②搭设满堂脚手架，③安装所述顶部环梁，④ 对称安装东西两侧主桁架、补缺杆件，⑤对称安装南北两侧主桁架、补缺杆件，⑥对称扩展 安装东西两侧桁架向南北两边； (4) 焊接节点补漆； (5) 防火涂料施工； (6) 工程质量验收； (7) 拆除满堂脚手架。
[0007] 上述技术方案中，由于网壳结构杆件众多，且多杆交汇节点对于构件加工制作精 度要求较高，在图纸深化设计方面主要采用的是目前国际上最先进的日本MdiSystem软件 和相贯面等离子一火焰管材数控切割机，它通过对整个结构的数字化虚拟建模，通过计算 机一比一模拟设计，输出指令，实现无图纸化加工，确保构件加工精度及质量要求。
[0008] 根据网壳结构的结构特点、现场安装及运输条件，将网壳结构分解成多个小桁架 拼装单元进行模拟工况分析，采用MIDAS 7. 80分析软件对构件模拟计算，确定合理的拼装 顺序。
[0009] 满堂脚手架搭设前，按照设计图纸在楼层上确定投影基准点，投影基准点的选择 时，应尽量确保垂直传递的视线通视，与楼层主梁相避让。在楼层面的四角设置四个投影基 准点，并要保证每个基准点可通视相邻两个基准点。根据CAD放出的分块图投影1:1在楼 面放出实线。
[0010] 拼装过程中每个拼装单元，利用CAD模型图纸，确定各个节点坐标，现场根据CAD 放样的三维坐标通过全站仪坐标测量法来控制网壳形状及位置。
[0011] 高空分段拼装技术，按东西、南北两个方向对称安装，经工厂预拼装的分块钢架从 中间、逐块安装形成四面、中间四片支座，保证网壳结构稳定性，在分块安装时采用两边缆 风临时稳定措施，在分块间电焊完成后，才能松缆风。网壳桁架中间部分与顶环梁连接牢固 后，逐渐向两侧扩展安装，可确保安装时的稳定性。
[0012] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 1、 本发明合理利用现有的施工场地，减少分段桁架运至现场后可直接吊装，减少现场 拼接及材料堆放场地； 2、 本发明解决了网壳结构杆件数多、交叉对接精度控制难，现场焊接工作量大等难 题； 3、 本发明分段桁架工厂拼装，可减少现场大量高空吊装、焊接作业，对确保钢结构施工 安全具有积极作用； 4、 本发明大量桁架采用工厂拼装，较现场拼装、焊接，质量可控制性更强； 5、 本发明构件加工采用先进的加工软件和自动加工机械进行放样下料，提高人员的工 作效率，使网壳杆件的加工精度得到保障； 6、 本发明采用先进的分析软件对构件模拟计算，计算变形量，减少拼装误差； 7、 本发明施工速度块，工期短，施工管理成本降低。
【附图说明】
[0013] 图1为网壳结构施工工艺流程图； 图2为主控轴线定位图； 图3为屋顶放实线图； 图4为壳底、顶环梁分段示意图； 图5网壳结构安装流程图I ; 图6网壳结构安装流程图2 ; 图7网壳结构安装流程图3-1 ; 图8网壳结构安装流程图3-2 ; 图9网壳结构安装流程图4 ; 图10网壳结构安装流程图5 ; 图11网壳结构安装流程图6 ; 图12网壳结构安装流程图7-1 ; 图13网壳结构安装流程图7-2。
[0014] 其中，1、网壳结构；2、底部环梁；3、顶部环梁；4、主桁架；5、补缺杆件。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 实施例一： 如图1所示，超高层建筑屋顶自由曲面单层网壳结构安装施工工艺流程： (1) 测量放线，①主控轴线，在楼层面的四角设置四个投影基准点，并要保准每个基准 点可通视相邻二个基准点，②网壳结构1实线引测； (2) 将所述网壳结构1分块，根据结构情况、现场安装条件和运输条件，对网壳结构1进 行分段，将所述网壳结构1分为62个小桁架及补缺杆件5 ; (3) 安装网壳结构1，①安装所述底部环梁2,②搭设满堂脚手架，③安装所述顶部环梁 3,④对称安装东西两侧主桁架4、补缺杆件5,⑤对称安装南北两侧主桁架4、补缺杆件5,⑥ 对称扩展安装东西两侧桁架向南北两边； (4) 焊接节点补漆； (5) 防火涂料施工； (6) 工程质量验收； (7) 拆除满堂脚手架。
[0016] 超高层建筑屋顶自由曲面单层网壳结构1安装施工方法的操作要点： 一、作业条件 1、 根据施工图进行施工详图深化设计，编制相应的施工组织设计及专项施工方案计 划。在网壳分解时应在现场塔吊允许起重量范围内尽量减少补缺杆件5数量，以减少后期 焊接及涂装产生的质量问题； 2、 预埋件应在主体结构施工时埋设，埋设好后应根据结构基准轴线及基准水平点对预 埋件进行检查和校核；预埋件应埋设牢固、位置准确，预埋件标高偏差不应大于1〇_，位置 偏差不应大于20mm ; 4、 安装前应对混凝土柱顶混凝土强度进行检查，当达到设计规范要求后方可安装； 5、 根据网壳的造形特点，搭设阶梯式满堂脚手架，并放线布置好各支点位置与标高。搭 设脚手架时不允许超过设计荷载，脚手架为扣件式脚手架采用048X2. 75的钢管搭设。其 立杆步距为和立杆间距均为1200mm。为确保架体的稳定，应按脚手架搭设规范的要求加 设横向及纵向剪刀撑。脚手架底部必须设置纵横扫地杆。纵向扫地杆距垫块表面应不大于 200mm〇
[0017] 二、测量放线 1、 主控轴线 如图2所示，在楼层面的四角设置四个