空间曲面钢结构管桁架屋盖安装施工工法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑施工方法的技术领域。
【背景技术】
[0002]空间曲面钢结构管桁架的安装与通常的钢结构相比，从构件详图深化设计、相贯线节点焊接、不规则屋面板的下料、管桁架的制作与安装等方面都具有相当高的难度。传统的空间曲面钢结构管桁架的安装具有以下缺点:1、施工需要搭设满堂脚手架，作业繁琐、工期长、质量不易保证；2、管桁架的拼装焊接都在高空进行，施工难度大，拼装焊接质量不易控制，施工人员安全保证较差，易发生高处坠落事故；3、管桁架构件在分解构件的制作、安装过程中所产生的累计误差较大，最后往往需要返工或对构件做较大改动才可以使结构能够顺利合拢，费时费力；4、空间曲面屋盖形状复杂，屋面板多为扇形且每块扇形板的形状尺寸不一，放样难度非常大，采用传统施工工艺往往会造成放样尺寸不精确、材料浪费等问题。
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种能够进行了非线性施工阶段的有限元模拟，通过模拟考察施工过程中各构件的应力和应变，评估施工方案安全性，指导实际安装施工过程，施工过程进行应变位移监测，且能够对构件设计进行实时调整，提高了施工精度，同时降低了建设成本的空间曲面钢结构管桁架屋盖安装施工工法。
[0004]本发明的空间曲面钢结构管桁架屋盖安装施工工法，包括如下步骤:
[0005]第一步:施工方案评估:
[0006]正式施工前用MIDAS软件对施工方案进行了非线性施工阶段的有限元模拟，通过模拟考察施工过程中各构件的应力和应变，评估施工方案的安全性；模拟评估确认施工方案安全后方可进入施工阶段；施工阶段应根据模拟分析结果，对主要构件进行应力应变监测；
[0007]第二步:施工准备:
[0008]平整道路和安装场地，吊机行驶道路采用垫钢质路基箱或道木平整坚实，以保证吊机负荷行驶中安全；
[0009]第三步:测量放线:
[0010]选用Topcon电子全站仪和J2光学经玮仪、SD3水准仪，配合钢尺，角尺采用极坐标法进行管桁架柱脚、中间支座和格构柱的放样工作；在主桁架柱脚底板上标好主桁架上下弦杆的就位圆尺寸，在中间支座底板上弹出就位轴线位置，方便主桁架安装就位；
[0011]第四步:整理预埋铁件:
[0012]根据测量放线，复核管桁架柱脚、中间支座以及施工钢构柱的砼基础或看台上相应位置的预埋铁件位置；对轴线位置和标高不满足要求的铁件进行整理，使其偏差值在允许范围内；
[0013]第五步:安装钢构柱:
[0014]根据设计的钢结构主桁架悬臂端下弦杆下口至±0.000处的高度做好每榀主桁架的格构柱并进行标号处理。安装时，选用Topcon电子全站仪和J2光学经玮仪、SD3水准仪对格构柱的标高、角度、垂直度进行校正，校正后拉好揽风绳；
[0015]第六步:搭设满堂脚手架:
[0016]脚手架的搭设根据安装钢桁架的需求，搭设成阶梯形，第一层至7.5米标高搭设平台，第二层至11.5米标高搭设平台，第三层至15.2米标高搭设平台，第四层至17米标高搭设平台，最后搭设至标高20.6m，脚手架立杆纵横间距1000mm，步距1800mm ;脚手架在弦形主桁架就位处应留出位置；
[0017]第七步:验收主、次桁架:
[0018]根据设计要求以及焊接质量验收等相应规范对主次桁架进行验收，通过验收方可进行吊装；
[0019]第八步:安装主、次桁架:
[0020]先进行两榀主桁架的安装，之后进行环形次桁架的分段安装，然后以打圈的方式逐榀安装主桁架并逐段进行环形次桁架的安装；在正式吊装前进行试吊，以确保吊装的安全;
[0021]第九步:安装棱条以及应变片:
[0022]验收合格后再进行檩条及屋面等安装；钢棱条分为主棱条和次棱条，型号分别为C250 X 80 X 20 X 3.0、C250 X 70 X 20 X 2.5，材质均为 Q345B ；
[0023]在监测过程中，应变测点传感器的安装将随着桁架安装的进度同步进行；为了避免应变仪的损坏，应变传感器的安装需要在各榀桁架的主檩条安装完成之后进行；振弦传感器采用AB胶粘贴方法固定在测点表面，为粘贴牢固，提高粘结力，钢结构表面需要先用磨光机磨平，然后用AB胶粘结，粘结时要求表面干燥，5?7min后即可牢固附着在结构表面，传递相应的局部变形；同时，为了防止在现场恶劣的自然条件对胶水性能的不利影响，在AB胶的外部使用硅胶与外部环境隔离；各测点的数据线需要集中捆绑，沿钢架表面而下，置于便于量测的位置，以便于集中读数，加快测试进程；
[0024]第十步:整体卸载:
[0025]格构式钢柱(以下简称钢构柱)采用整体卸载法撤除；钢结构管桁架的卸载方法:统一指挥12台液压千斤顶同时顶升，每次顶升高度为1_，可以千斤顶活塞上的标志为依据。应在正式顶升前即主桁架悬臂端下千斤顶脱空时试验两次，以获得同步顶升的经验；第一次顶升Imm后，应检查千斤顶、垫片、钢构柱等情况是否良好；如发现千斤顶偏斜和基础沉降变形及其它异常情况，必须经处理后才能继续顶升工作；如发现基础沉降变形，可以加楔形垫铁处理；千斤顶分三次同步顶升，每次同步顶升1mm，累计顶升3mm即完成顶升工作，即每顶升1_，应观察12榀主桁架的中间砼柱顶焊缝和次桁架与主桁架焊缝情况，防止焊缝拉裂破坏；第二次同步顶升后，发现钢管主桁架的下弦已脱离基座垫铁，则无需第三次同步顶升；
[0026]卸载过程中注意各检测点的应力应变值，如卸载过程中发现某监测点应力应变超过正常值，应立即停止卸载，检查相应部位的构件以及焊缝情况，分析应力应变超常原因，采取相应措施使得应力应变达到正常范围内后方可继续卸载；
[0027]第^^一步:主体安装完成后验收:
[0028]自检合格后请监测单位、监理单位及业主按照相应验收标准对主体结构进行验收；各监测点的应力应变数值以及主桁架悬臂端的挠度数据作为验收依据之一；
[0029]第十二步:安装屋面板:
[0030]12.1、利用AUTOCAD、PRO-E软件，分别对椭圆型半球体的屋面板进行深化及分解，对得出的扇形板上下口尺寸进行比较确定，得出最终的扇形板上下口尺寸；
[0031]12.2、根据扇形板上下口尺寸确定购买屋面彩钢板的宽度尺寸，为了保证屋面板的内外观感一致，所有彩钢板都进行了双面贴膜；
[0032]12.3、待屋面板材料运至工地后，切割前，对屋面板加工进行了安全技术交底，采用屋面板自动分条机，把一块屋面板分成两块长度相等的扇形板材料；
[0033]12.4、把自动分条机加工好的屋面板材料放入屋面压型板成型机内，成型好屋面板；
[0034]12.5、先对压制好的屋面板进行试验局部滚圆，每局部滚圆一遍，复核一次屋面板的局部滚圆圆弧尺寸，并逐步调整好滚圆机滚圆尺寸，直到正确的屋面板局部滚圆尺寸后，复核无误后，固定好滚圆机的滚圆尺寸，然后进行大批量的滚圆；
[0035]12.6、为了保证屋面板的内外观感，制作和安装时，在各个环节中的尽量采取保护措施，保护好已经为成品的屋面板；
[0036]第十三步:整体验收:
[0037]屋面板安装完毕后读取各个屋盖体系安装完毕后先由施工单位进行自检，自检合格后请监测单位、监理单位及业主按照相应验收标准进行整体验收；各监测点的应力应变数值以及主桁架悬臂端的挠度数据作为验收依据之一。
[0038]比较好的是，本发明的第八步安装主、次桁架包括如下步骤；
[0039]8.1验算主桁架的吊装稳定性:
[0040]主桁架截面均为三角形，主桁架