一种空间曲形肋梁钢结构施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢结构建筑施工技术领域，尤其是涉及一种空间曲形肋梁钢结构施工方法。
【背景技术】
[0002]随着大跨、空间扭转等异型建筑物的大量出现，钢结构因其轻质高强、工厂化生产、90%以上可再次利用、加工性好等特点，成为取代传统钢筋混凝土结构，实现先锋建筑设计的不二选择。现代钢结构体系越来越复杂多样，规模也越来越大，由多种结构体系组合形成的复杂钢结构已广泛应用于现代建筑之中。
[0003]如图2所示的空间曲形肋梁钢结构，整体外观呈现放射式中心内陷的旋抛穹屋顶，整个屋顶由68榀钢结构的曲形肋梁I组成，建筑造型新颖，结构形式复杂，且施工难度大。该旋抛穹屋顶为球冠造型，由68榀从同一中心点放射而出且自地下室顶板而上的曲形肋梁I以及层间环梁2和拉梁3组成，其中曲形肋梁1、层间环梁2和拉梁3均为钢梁，且曲形肋梁I的横截面形状为日字形；68榀曲形肋梁I沿圆弧线由前至后布设；各曲形肋梁I均由外侧梁体1-1和位于外侧梁体1-1内侧的内侧梁体1-2拼接而成，外侧梁体1-1与内侧梁体1-2之间通过3道由上至下布设的拉梁3紧固连接为一体；68榀曲形肋梁I的外侧梁体1-1之间和68榀曲形肋梁I的内侧梁体1-2之间均通过3道由上至下布设的层间环梁2连接为一体；每榀曲形肋梁I的外侧梁体1-1和内侧梁体1-2上均设置有3个用于连接拉梁3和层间环梁2的连接座4，3个连接座4由上至下布设。
[0004]实际对上述空间曲形肋梁钢结构进行施工时，结构复杂，施工难度大，可借鉴的工程资料少，并且由于曲形肋梁I为曲线形且其横截面形状为日字形，因而曲形肋梁I的加工难度大、加工效率低、加工质量不易保证且安装不便。综上，需设计一种方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好的空间曲形肋梁钢结构施工方法，能简便完成空间曲形肋梁钢结构的施工过程，施工过程安全，并能保证施工工期。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工方便、使用效果好，能简便完成空间曲形肋梁钢结构的施工过程，施工过程安全，并能保证施工工期。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征在于:施工的空间曲形肋梁钢结构包括多榀由前至后布设在水平基础上的曲形肋梁，多榀所述曲形肋梁的结构均相同，所述曲形肋梁为曲线形钢梁且其横截面形状为日字形；每榀所述曲形肋梁均由外侧梁体和位于外侧梁体内侧的内侧梁体拼接而成，所述外侧梁体与内侧梁体之间通过M道由上至下布设的拉梁紧固连接为一体，所述拉梁为直线形钢梁；所述外侧梁体和内侧梁体的底部均支撑在所述水平基础上且二者的顶端紧固连接为一体；多榀所述曲形肋梁通过M道由上至下布设的层间环梁连接为一体，每道所述层间环梁均由外侧连接梁和内侧连接梁连接而成，所述外侧连接梁的两端分别与所述内侧连接梁的两端紧固连接；每道所述层间环梁的外侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁的外侧梁体紧固连接，多榀所述曲形肋梁的外侧梁体通过多道所述层间环梁的外侧连接梁连接为一体；每道所述层间环梁的内侧连接梁均与多榀所述曲形肋梁的内侧梁体紧固连接，多榀所述曲形肋梁的内侧梁体通过多道所述层间环梁的内侧连接梁连接为一体；所述层间环梁为曲线形钢梁，每道所述层间环梁均与多个所述曲形肋梁紧固连接为一体；每榀所述曲形肋梁的外侧梁体和内侧梁体上均设置有M个用于连接拉梁和层间环梁的连接座，M个所述连接座由上至下布设；其中，M为正整数且M彡2 ；
[0007]所述外侧梁体和内侧梁体均由M个钢梁节段从上至下拼接而成，M个所述钢梁节段的结构均相同；每个所述钢梁节段均包括上翼缘板、位于上翼缘板下方的下翼缘板、两个分别连接于上翼缘板与下翼缘板左右两侧之间的腹板和一个位于上翼缘板与下翼缘板之间的纵向加劲板，所述纵向加劲板的左右两侧分别固定在两个所述腹板中部；两个所述腹板均为平直钢板，所述上翼缘板、下翼缘板和纵向加劲板均为弯曲而成的弧形钢板；
[0008]每个所述钢梁节段上均设置有一个连接座，所述连接座布设在下翼缘板上；所述钢梁节段上连接座的布设位置处设置有横向加劲板，所述横向加劲板为横隔板，所述横隔板为平直钢板且其沿纵向加劲板的宽度方向布设；所述横隔板的左右两侧分别固定在两个所述腹板上且其内外两侧分别固定在下翼缘板和上翼缘板上；
[0009]对所述空间曲形肋梁钢结构进行施工时，包括以下步骤:
[0010]步骤一、曲形肋梁工厂加工:在加工厂对多榀所述曲形肋梁分别进行加工，且多榀所述曲形肋梁的加工方法均相同；
[0011]对任一榀所述曲形肋梁进行加工时，均对拼接组成该曲形肋梁的2M个所述钢梁节段分别进行加工，2M个所述钢梁节段的加工方法均相同；对任一个所述钢梁节段进行加工时，过程如下:
[0012]步骤101、钢板切割及弯曲加工:根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构和尺寸，采用切割设备切割出当前所加工钢梁节段的两个所述腹板和横隔板；同时，采用切割设备切割出三块分别用于加工当前所加工钢梁节段的上翼缘板、下翼缘板、纵向加劲板的待弯曲钢板，再对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲，获得当前所加工钢梁节段的上翼缘板、下翼缘板、纵向加劲板；
[0013]步骤102、测量划线:根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的上翼缘板和下翼缘板在两个所述腹板上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板的内侧壁上分别划出上翼缘板和下翼缘板的组装定位线；
[0014]所述上翼缘板的组装定位线为其在腹板上的底部轮廓线LI，所述下翼缘板的组装定位线为其在腹板上的顶部轮廓线L2 ;
[0015]步骤103、腹板与纵向加劲板组装:根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的纵向加劲板，焊接固定在两个所述腹板之间；
[0016]步骤104、横隔板组装:根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，将步骤101中加工完成的横隔板，焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板之间；
[0017]步骤105、翼缘板定位机构布设:根据步骤102中划出的上翼缘板的组装定位线，在两个所述腹板的内侧壁上分别布设多个上翼缘板定位件；同时，根据步骤102中划出的下翼缘板的组装定位线，在两个所述腹板的内侧壁上分别布设多个下翼缘板定位件；
[0018]多个所述上翼缘板定位件均位于上翼缘板的组装定位线下方，多个所述上翼缘板定位件沿上翼缘板的组装定位线由前至后布设且其组成对上翼缘板进行定位的上翼缘板定位机构；多个所述下翼缘板定位件均位于下翼缘板的组装定位线上方，多个所述下翼缘板定位件沿下翼缘板的组装定位线由前至后布设且其组成对下翼缘板进行定位的下翼缘板定位机构；
[0019]步骤106、翼缘板组装:先利用步骤105中布设好的所述上翼缘板定位机构和下翼缘板定位机构，分别对上翼缘板和下翼缘板进行定位；再将定位后的上翼缘板和下翼缘板分别与两个所述腹板焊接定位为一体；
[0020]步骤107、连接座组装:根据预先设计的当前所加工钢梁节段上连接座的布设位置，在步骤106中焊接好的下翼缘板上安装一个连接座，完成当前所加工钢梁节段的加工过程，获得加工成型的钢梁节段；
[0021]步骤108、多次重复步骤101至步骤107，直至完成多榀所述曲形肋梁的所有钢梁节段的加工过程；
[0022]步骤二、曲形肋梁运送:将步骤一中加工完成的多榀所述曲形肋梁的所有钢梁节段，均运送至所述空间曲形肋梁钢结构的施工场地；
[0023]步骤三、曲形肋梁现场拼装:对多榀所述曲形肋梁分别进行拼装，且多榀所述曲形肋梁的拼装方法均相同，对任一榀所述曲形肋梁进行拼装时，过程如下:
[0024]步骤301、钢梁节段拼装位置确定:根据预先设计的当前所拼装曲形肋梁的结构，从步骤二中运送到位的钢梁节段中找出拼装组成该曲形肋梁的2M个所述钢梁节段，并对所找出的各钢梁节段的拼装位置进行确定；
[0025]步骤302、钢梁节段拼接:根据步骤301中所确定的各钢梁节段的拼装位置，对当前所拼装曲形肋梁中相邻两个所述钢梁节段分别进行拼接，直至将该曲形肋梁的2M个所述钢梁节段紧固连接为一体，获得拼装完成的曲形肋梁；
[0026]步骤303、多次重复步骤301至步骤302，直至完成所述空间曲形肋梁钢结构中所有曲形肋梁的拼装过程；
[0027]步骤四、曲形肋梁及层间环梁现场安装:根据预先设计的所述空间曲形肋梁钢结构中各曲形肋梁的布设位置，采用吊装设备对步骤二中拼装完成的多榀所述曲形肋梁分别进行吊装，并将吊装到位的各曲形肋梁分别固定安装在所述水平基础上；并且，对多榀所述曲形肋梁进行安装过程中，同步对M道所述层间环梁进行安装；待多榀所述曲形肋梁和M道所述层间环梁均安装完成后，获得施工成型的所述空间曲形肋梁钢结构；
[0028]对任一榀所述曲形肋梁进行安装时，先将该曲形肋梁的外侧梁体和内侧梁体底端分别固定安装在所述水平基础上，再对该曲形肋梁上的M道所述拉梁分别进行安装。
[0029]上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是:步骤101中对三个所述待弯曲钢板分别进行弯曲时，采用水平下调式三辊卷板机进行弯曲；步骤102中进行测量划线时，采用钢尺进行测量，并采用钢针进行划线。
[0030]上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是:步骤102中进行测量划线时，还需根据预先设计的当前所加工钢梁节段的结构，对步骤101中加工完成的纵向加劲板和横隔板在两个所述腹板上的连接位置分别进行测量，并根据测量结果，在步骤101中加工完成的两个所述腹板的内侧壁上分别划出纵向加劲板和横隔板的组装定位线；
[0031]所述纵向加劲板的组装定位线为其在腹板上的底部轮廓线L3和顶部轮廓线L4，所述横隔板的组装定位线均为其在腹板上的底部轮廓线L5和顶部轮廓线L6 ;
[0032]步骤103中进行腹板与纵向加劲板组装时，根据两个所述腹板上划出的纵向加劲板的组装定位线，将纵向加劲板焊接固定在两个所述腹板之间；
[0033]步骤104中进行横隔板组装时，根据两个所述腹板上划出的横隔板的组装定位线，将横隔板焊接固定在步骤102中焊接固定后的两个所述腹板之间。
[0034]上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是:所述层间环梁的外侧连接梁和内侧连接梁均通过多榀所述曲形肋梁分为多个环梁节段；所述连接座的内侧设置有一个用于支撑拉梁的第一牛腿，且连接座的左右两侧分别设置有一个用于连接所述环梁节段的第二牛腿；
[0035]步骤107中连接座组装完成后，还需在连接座的内侧设置第一牛腿，并在连接座的左右两侧分别设置有一个第二牛腿。
[0036]上述一种空间曲形肋梁钢结构施工方法，其特征是:所述钢梁节段上连接座的布设位置处设置有上下两个横隔板，每个所述横隔板均通过纵向加劲板分隔为内隔板和外隔板，所述内隔板位于纵向加劲板与下