一种用于扩张单层网壳结构的安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于扩张单层网壳结构的安装方法，属于网壳结构领域。。
【背景技术】
[0002]网壳结构是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架。它兼具杆系和壳体的性质。其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。此结构是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。相比钢结构，网壳结构具有重量轻，结构多变，美观性强等特点，适合做屋顶。网壳结构分为单层和双层两种形式，其中单层网壳结构为刚性连接，且重量较轻，节约材料。
[0003]网壳结构是由杆单元通过节点连接而形成的空间结构体系，由于该体系受力合理、结构稳定行性好、施工方便，大量应用于各类工业与公共建筑中。随着技术的不断发展，网壳结构的建筑工业化技术水平不断提高，网壳结构的杆件和节点一般在工厂预制、运到施工现场拼装，施工过程方便快捷、经济合理。当网壳结构拼装完成后，便形成了具有良好受力性能的永久性建筑。
[0004]随着现代工业生产发展日新月异以及人民生活不断提高，可能发生原有的工业建筑无法满足工业生产的工艺水平或公共建筑的功能无法满足大众当前的需要的情况。针对这种情况，许多大型工业建筑和公共建筑只能拆除重建，这将在一定程度上造成不必要的资源浪费，这其中就包括许多网壳结构，其中，双层网壳结构是一种常用的大跨度空间结构形式，主要由圆钢管通过节点连接形成完整的结构体系。如果能够实现网壳结构的可扩展性，就可以充分利用原有的结构采取技术措施增大网壳结构的跨度，使之满足工业生产以及公共服务能力的要求。
[0005]现有的螺栓空心鼓节点，一般采用杆件与杆件之间直接焊接的方式，采用这种直接焊接的方式，由于在实际连接中，各杆件之间的角度需要根据网壳结构的实际形状进行调整，事先焊接难以确保杆件和杆件之间所需要的连接角度，所以无法事先在地面将其焊接好再吊至屋顶，需要等待建筑物封顶的时候，焊接工人爬上网壳结构，在空中对其进行焊接，十分危险，而且对焊接工人的技能要求很高，焊接完成后会出现杆件与杆件对不上的情况，不够精确，同时，需要等建筑物高度封顶后才能进行网壳结构的安装，施工进度较慢。
[0006]目前随着大空间、大跨度的结构越来越多，节点在空间结构中起着重要的作用。单层网壳的节点连接方式现行大都采用焊接连接节点，这在现有施工工艺的条件下，焊缝焊接质量较难控制，且对于施工工期比较紧的情况下，施工难度较大，施工工期很难保证。
[0007]此外，例如螺栓球等节点结构，杆件和螺栓球为铰接，杆件可以旋转，非刚性连接，承载强度较低，不能适用于大跨度、高强度的单层网壳结构。
[0008]螺栓球节点由螺栓、钢球、销子(或螺钉)、套筒和锥头或封头板等零件组成，适用于连接钢管杆件。螺栓球节点法连接作为网架结构的主流节点形式，广泛用于各种半球半鼓节点的双层网架结构中。然而螺栓球节点法连接构成的网架结构存在美观性较差的缺点，当网架结构上弦采用玻璃等透明材料作为建筑面层时，与上弦连接的螺栓球节点上需要设置支托，然后在支托上架设擦条才能连接玻璃等建筑面层材料，从而使得网架上层较为繁复，增加了半球半鼓节点的双层网架结构的高度和重量，严重影响建筑效果。
[0009]焊接球节点钢网架结构具有大跨距，强度大，重量轻，造型美观，无需支撑等特点。广泛应用于各种体育馆，大宾馆，大饭店及娱乐场馆。
[0010]焊接球节点钢网架结构是由钢制空心球或管与钢管焊接而成，它的焊缝包括球节点和管节点两种。目前市场出现大直径的焊接球节点，此节点现广泛使用在管桁架工程中，作为大跨度，大型箱型梁和H型梁的节点。焊接球节点法连接是另外一种网架结构的连接方式，除了有和螺栓球节点法连接一样的缺点外，焊接球节点法连接构成的网架结构在现场安装还需大量的高空焊接作业，如此一来结构的安全和美观在很大程度上就取决于焊接工人的水平，而且焊接工艺本身耗时、费材，经济性较差。
[0011 ] 不管是螺栓球节点法连接还是焊接球节点法连接构成的网架结构的构件通常只能采用圆管，这也导致了两个问题:首先其在外观上丧失了灵活性；其次在结构上圆管轴向承载能力很强，但抗弯能力不佳。由于弦杆的圆形构造的原因，导致了无法直接固定建筑面层，必须在网架上弦节点上另设擦条来用于固定建筑面层，不但推高了造价，而且增加了网架结构的高度和重量。
【发明内容】
[0012]基于上述缺陷，本发明提出了一种用于扩张单层网壳结构的安装方法，该安装方法主要针对基于双层柱面网壳结构力学性能开发出来的一种新型结构而提出来的，本发明的安装方法给出了这种结构形式的完整的一套施工成型方法，包括可滑移式柱脚节点的做法，格构柱的安装，上部网壳组装单元的地面拼装与吊装就位以及网壳扩展施工的做法。
[0013]本发明采用以下技术方案:
一种用于扩张单层网壳结构的安装方法，其特征在于:所述安装方法主要包括安装施工过程和平移扩展过程，其中，安装施工过程的主要步骤包括基础施工、安装格构式柱、安装上部网壳结构，平移扩展过程主要步骤包括网壳中部杆件拆卸过程、柱脚部分拆卸过程、牵引过程、补充网壳杆件过程，所述安装方法具体步骤如下:
步骤一:施工独立基础，在独立基础顶部留预埋件(I)，将格构式柱(2)与独立基础采用可拆卸的连接构造，其中，在格构式柱(2)的柱脚处设置槽状钢板(3)并与独立基础上的预埋件(I)采用螺栓(4)连接，槽状钢板(3)与预埋件(I)之间设置垫块(5)，并采用素混凝上填充物(6)将之间的缝隙填实；
步骤二:在独立基础上安装格构式柱(2)，格构式柱(2)由铸钢节点(7)，竖杆(8)以及腹杆(9)组成，并采用带丝扣的外套管(10)将铸钢节点(7)与竖杆(8)和腹杆(9)连接固定；
步骤三:将格构式柱(2)顶部的网壳划分成若干区域，每个区域作为一个组装单元，组装单元在地面进行拼装，然后对组装单元进行吊装和空中拼接；所述网壳也由铸钢节点
(7)，竖杆(8)以及腹杆(9)组成，并采用带有丝扣的外套管(10)将铸钢节点(7)与竖杆CS)和腹杆(9)连接固定；组装时，首先将一组装单元与格构式柱(2)拼接并采用临时支撑
[11]固定以保持该组装单元稳定，然后，将其它组装单元吊装就位并与该组装单元进行拼接，并同样设置临时支撑(11)用以固定，其中，空中拼接时均采用带丝扣的外套管(10)进行连接，最后撤出临时支撑C11)，完成安装施工过程；
步骤四:网壳结构扩展时，首先拆除网壳顶部区域的杆件(12)，将网壳结构从中间分开，并用底部可以滑动的临时支撑C13)对两部分网壳进行固定；
步骤五:去掉格构式柱(2)的柱脚部分槽状钢板(3)与独立基础之间的素混凝上填充物(6)，拆除螺栓(4)连接并撤除垫块(5)，并在槽状钢板(3)与独立基础之间的空隙放入钢棒(16)，在网壳结构扩展的方向上铺设导轨；
步骤六:将柱脚与网壳可以滑动的临时支撑C13)的底部用刚性撑杆(14)连接，保证二者滑移的同步性，然后，采用卷扬机(15)对柱脚进行牵引，钢棒(16)在牵引过程中滚动，实现滑移；
步骤七:滑移至目标位置后将柱脚固定在新的独立基础上，实现网壳结构的扩展；网壳结构扩展后在扩展区域填充相应的弦杆(8)和腹杆(9)，同时拆除刚性撑杆(14)和网壳底部可以滑动的临时支撑C13)，完成平移扩展过程。
[0014]其中，临时支撑上部采用千斤顶支撑。
[0015]有益效果:本发明中涉及的安装方法简单、方便、快捷，适应各种层次的建筑工人现场操作，具有较高的实用价值。
【附图说明】
[0016]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1可扩展双层柱面网壳；