一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法
【专利摘要】本发明属于钢结构建筑领域，具体涉及一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，包括如下步骤：1）提升架系统布置阶段；2）计算分析阶段；3）提升系统设计制作阶段；4）安装阶段；5）提升和监测阶段，安装液压提升器和临时加固装置，提升连续桁架至目标标高，并进行应力应变监测；6）卸载和拆除阶段，提升结构至目标标高位置后，卸载液压提升器，拆除提升架、转换横梁和割除牛腿，施工完毕。本发明具有保证了原桁架结构的完整性；避免了对既有结构的影响；形式简洁、受力合理；施工便利、经济性好等优点。
【专利说明】一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢结构建筑领域，具体涉及一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法。
【背景技术】
[0002]现今，在公共建筑中，为满足大跨空间要求，跨越能力及综合受力指标极好的空间桁架结构备受工程师青睐。
[0003]采用连续桁架的大型空间结构，其跨数、跨度、高度、重量屡创新高，这对安装方法提出了更大的挑战，要求人们不断寻求新的施工方法。液压同步提升技术具有施工速度快，安全性能高，不受重量限制，适合高空狭小空间作业等优点，在钢结构行业中应用越来越广泛。
[0004]众所周知，提升施工时，提供可靠反力的提升架必不可少。常规提升施工中，通常采用以下几种提升架设置方法:一、利用被提升结构两端已安装就位的牛腿设置提升架，比如连廊等两端可设刚接牛腿的结构；二、利用被提升结构周围支点设置提升架，比如四边支承网架；三、在地面或楼面设置独立提升架。
[0005]通常，连续桁架柱顶铰接结构，桁架下方支承体系为独立支承柱，柱顶设置铰接支座。若将柱顶桁架结构预装一段，形成牛腿，由于柱顶铰接，仍然无法抵抗提升反力产生的弯矩。连续桁架四周悬挑，不具备周边设置提升架的条件。若在楼面设置独立提升架，措施量大，且楼面需加固，操作性和经济性均较差。
[0006]鉴于以上情况，因此，本发明人根据理论分析和实际经验，设计并经实际工程的检验，提供一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，本案由此产生。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，保证桁架提升施工时，提升反力的有效传递；满足提升空间要求；提升架自身承载力、变形、稳定性满足要求；措施量小，可循环利用，经济性好。
[0008]为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案为:一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，包括如下步骤:I)、提升架系统布置阶段，提升架、牛腿和转换横梁布置；2)、计算分析阶段，根据结构布置，对提升架、牛腿、转换横梁和被提升结构进行计算分析，并建立整体模型；3)、提升系统设计制作阶段，根据计算分析和模型，对提升架、牛腿、转换横梁进行设计制作；4)、安装阶段，对支撑柱施工同时，同步埋设预埋件，再安装牛腿，提升架和转换横梁在地面拼装成一个整体，吊装就位；5)、提升和监测阶段，安装液压提升器和临时加固装置，提升连续桁架至目标标高，并进行应力应变监测；6)、卸载和拆除阶段，提升结构至目标标高位置后，卸载液压提升器，拆除提升架、转换横梁和割除牛腿，施工完毕。
[0009]进一步，所述步骤I)中的提升架系统布置:根据支承柱、连续桁架弦杆、腹杆的位置关系，放样初步确定提升架的高度和平面位置，根据连续桁架的高度和提升工艺净高要求，最总确定提升架的高度。
[0010]进一步，所述步骤I)中的提升架系统布置:根据提升架弦杆位置，确定牛腿布置；牛腿布置在支承柱柱顶四周，呈对称布置，数量、位置与提升架弦杆对应。
[0011]进一步，所述步骤I)提升架系统布置阶段:根据题设下吊点的位置，确定转换横梁的长度。
[0012]进一步，所述步骤2)计算分析阶段:并采用有限元软件进行计算分析，边界条件、荷载根据实际情况选取，从而确定具体杆件截面规格。
[0013]进一步，所述步骤3)提升系统设计制作阶段:提升架弦杆采用圆管截面，弦杆下端开坡口 ；提升架弦杆和腹杆设置螺栓连接板，采用高强螺栓连接；提升架横截面由下向上收缩，呈A字形，收缩至顶部汇交于一点，并采用插板加强。
[0014]进一步，所述步骤3)提升系统设计制作阶段:牛腿截面为H形，弦杆对应位置设置加劲板，牛腿翼缘宽度不小于弦杆直径，牛腿顶面与支承柱顶面平齐，牛腿对应位置设置预埋件，牛腿与预埋件之间焊接连接。
[0015]进一步，所述步骤3)提升系统设计制作阶段:转换横梁截面为箱型，置于提升架弦杆上方，并通过高强螺栓连接；两端设有安装液压提升器的工艺孔，工艺孔四周设置补强贴板、两侧设置加劲板。
[0016]本发明具有诸多优点与收益效果:
一、保证了原桁架结构的完整性:相对于传统施工方法:将柱顶桁架结构预装一段，形成牛腿。通过设置独立提升架，避免了对连续桁架的分段，保证了连续桁架的完整性。
[0017]二、避免了对既有结构的影响:提升架设置在支承柱柱顶，通过牛腿、埋件与既有支承柱连接，避免了对下部楼面结构的不利影响。
[0018]三、形式简洁、受力合理
格构式提升架，下大上小、呈A字形造型，承载力大、抗侧能力强、稳定性好。形式简洁，满足提升空间要求。
[0019]四、施工便利、经济性好
格构式提升架弦杆与腹杆之间、弦杆与转换横梁之间采用高强螺栓连接，便于安装、拆卸。形式统一，可循环使用，经济性好。
[0020]总之，连续桁架柱顶铰接结构提升架设置方法跳出了传统提升架设置的思维桎梏。实践也证明，该类提升架的设置是实现提升施工的关键，取得了良好的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是支承柱、提升架系统、液压提升器系统和被提升结构轴测图；
图2是支承柱、提升架系统、液压提升器系统和被提升结构里面图；
图3是图2的1-1剖面图；
图4是提升架系统图；
图5是提升架系统与支承柱轴测图；
图6是提升过程示意图；
图7是结构提升施工完毕示意图。
【具体实施方式】
[0022]接下来结合附图，对本发明较作进一步详细说明。
[0023]如图1?7所示的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法是本发明的实施例之一。总建筑面积9.92万Hf，地上二层、地下一层，局部设置夹层。主体结构型式为钢筋混凝土框架结构加双向钢桁架结构，支承结构为钢骨混凝土柱，柱顶设置抗震球铰支座。钢屋盖采用双向正交正放桁架结构。三跨连续桁架跨度为40m+66m+40m，两侧悬挑长度为 25m。
[0024]钢屋盖采用“分区拼装、分区提升”的安装方案，拼装位置位于屋盖正下方9.85m标高楼面，充分利用支承柱柱顶设置的提升架，将屋盖结构提升至设计标高，提升高度
21.85m，最大提升重量3300t。
[0025]本实施例由提升架系统、提升结构、支承结构和液压提升系统组成。其中提升架系统包括预埋件、牛腿、格构式提升架和转换横梁。
[0026]在支承柱顶设置短牛腿，牛腿上方设置格构式提升架，提升架顶部设置转换横梁，转换横梁两端放置提升器，从而为桁架提升施工提供反力，完成屋盖提升施工。
[0027]具体步骤如下:
一、提升架系统布置 a、格构式提升架布置
结合图1、2、3所示，根据支承柱5、连续桁架弦杆7、腹杆8在设计状态的位置关系(图1)，放样确定提升架2的高度和平面位置。根据连续桁架6的高度hi和提升工艺净高h2要求，确定提升架2的高度h3(图2)。提升架弦杆9位于连续桁架弦杆7和腹杆8之间(图
3)，避免连续桁架6提升就位时，连续桁架弦杆7、腹杆8与提升架弦杆9发生位置干涉。
[0028]b、牛腿埋件布置
结合图3，根据提升架弦杆9位置，确定牛腿I布置方式。牛腿I布置在支承柱5柱顶四周，呈对称布置，数量、位置与提升架弦杆9对应。根据牛腿I布置和支承柱5形式，进一步确定埋件方案。
[0029]C、转换横梁布置结合图2，根据提升下吊点10的位置，确定转换横梁3的长度L。二、计算分析根据结构布置，建立提升架2、牛腿1、转换横梁3和被提升结构整体模型(图1 )，采用有限元软件进行计算分析。边界条件、荷载按实际情况选取，从而确定具体杆件截面规格；材质不低于主结构。结构内力、变形满足提升施工要求。确保提升架系统在施工过程中的安全性。
[0030]三、提升系统设计
a、格构式提升架设计
结合图4，提升架弦杆7采用圆管截面，弦杆7下端开坡口。提升架弦杆7和腹杆11设置设置螺栓连接板12，采用高强螺栓13连接。提升架横截面由下向上收缩，呈A字形，收缩至顶部汇交于一点，并采用插板14加强。
[0031]b.埋件牛腿设计
结合图5，牛腿I截面为H形，弦杆7对应位置设置加劲板15，牛腿I翼缘宽度不小于弦杆7直径，牛腿I顶面与支承柱5顶面平齐。牛腿I对应位置设置预埋件，牛腿I与预埋件之间焊接连接。
[0032]c.转换横梁设计
结合图5，转换横梁3截面为箱型，置于提升架弦杆7上方，并通过高强螺栓13连接。两端设有安装液压提升器4的工艺孔17，工艺孔17四周设置补强贴板18、两侧设置加劲板19。
[0033]四、现在安装阶段
结合图5，支承柱5施工时，同步埋设预埋件，再安装牛腿I。格构式提升架2和转换横梁3在地面拼装成一个整体，再吊装就位，并采用全站仪精确测量各控制点坐标，保证安装精度。牛腿I与埋件的连接焊缝采用全熔透焊缝，提升架弦杆7和牛腿I上翼缘的连接焊缝采用全熔透焊缝，焊缝质量等级为一级。
[0034]五、提升、监测阶段
结合图6，安装液压提升器4、临时加固措施20，提升连续桁架6至设计标高。提升过程中对提升架2进行应力应变监测。
[0035]六、卸载、拆除阶段
结合图7，提升结构至设计位置，卸载液压提升器4，拆除提升架2、转换横梁，割除牛腿1，施工完毕。
[0036]七、提升架系统转移至下一目标位置，同理施工、循环利用。
[0037]上述实施例仅用于解释说明本发明的构思，而非本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性改动，比如提升架由A字形改为矩形，转换横梁由一根增加为两根等，均应落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，包括如下步骤:1)、提升架系统布置阶段，提升架、牛腿和转换横梁布置；2)、计算分析阶段，根据结构布置，对提升架、牛腿、转换横梁和被提升结构进行计算分析，并建立整体模型；3)、提升系统设计制作阶段，根据计算分析和模型，对提升架、牛腿、转换横梁进行设计制作；4)、安装阶段，对支撑柱施工同时，同步埋设预埋件，再安装牛腿，提升架和转换横梁在地面拼装成一个整体，吊装就位；5)、提升和监测阶段，安装液压提升器和临时加固装置，提升连续桁架至目标标高，并进行应力应变监测；6)、卸载和拆除阶段，提升结构至目标标高位置后，卸载液压提升器，拆除提升架、转换横梁和割除牛腿，施工完毕。
2.根据权利要求1所述的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，所述步骤1)中的提升架系统布置:根据支承柱、连续桁架弦杆、腹杆的位置关系，放样初步确定提升架的高度和平面位置，根据连续桁架的高度和提升工艺净高要求，最总确定提升架的高度。
3.根据权利要求1所述的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，所述步骤1)中的提升架系统布置:根据提升架弦杆位置，确定牛腿布置；牛腿布置在支承柱柱顶四周，呈对称布置，数量、位置与提升架弦杆对应。
4.根据权利要求1所述的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，所述步骤1)提升架系统布置阶段:根据题设下吊点的位置，确定转换横梁的长度。
5.根据权利要求1所述的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，所述步骤2)计算分析阶段:并采用有限元软件进行计算分析，边界条件、荷载根据实际情况选取，从而确定具体杆件截面规格。
6.根据权利要求1所述的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，所述步骤3)提升系统设计制作阶段:提升架弦杆采用圆管截面，弦杆下端开坡口 ；提升架弦杆和腹杆设置螺栓连接板，采用高强螺栓连接；提升架横截面由下向上收缩，呈A字形，收缩至顶部汇交于一点，并采用插板加强。
7.根据权利要求1所述的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，所述步骤3)提升系统设计制作阶段:牛腿截面为Η形，弦杆对应位置设置加劲板，牛腿翼缘宽度不小于弦杆直径，牛腿顶面与支承柱顶面平齐，牛腿对应位置设置预埋件，牛腿与预埋件之间焊接连接。
8.根据权利要求1所述的一种连续桁架柱顶铰接结构的提升架设计应用方法，其特征在于，所述步骤3)提升系统设计制作阶段:转换横梁截面为箱型，置于提升架弦杆上方，并通过高强螺栓连接；两端设有安装液压提升器的工艺孔，工艺孔四周设置补强贴板、两侧设置加劲板。
【文档编号】E04G21/16GK104265002SQ201410425146
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】周国军, 方朝阳, 娄峰, 王留成, 徐德号, 邹航, 俞福利, 苏英强, 章国超 申请人:浙江精工钢结构集团有限公司