一种屋面钢结构及其分区施工方法与流程

本发明属于建筑领域，尤其涉及一种屋面钢结构。

背景技术：
在建设剧场等大型建筑时，经常需要架设钢结构作为支撑，其中安装钢结构时，需要用到胎架作为支撑，钢结构安装完毕后，再将胎架拆除，然后进行下一步施工。通常架设的钢结构为一个整体，在拆卸胎架时，需要从中部开始，向四周逐步拆卸，从而逐步释放拆除掉胎架后钢结构产生的应力。由于拆卸胎架时，钢结构的受力状态会逐渐发生变化，因此需要将胎架完全拆除之后才可以进行以后的工序。若在胎架拆除前进行后续施工，则在胎架拆除后的竖向变形的作用下，屋面的檩条和防水板会产生较大的附加内力及应力，容易产生裂缝，从而影响屋面防水层的安全使用和防水性能。但是由于胎架需要按照次序拆除，所以其所用时间较长，有时长达几个月的时间。这大大拖延了工程的期限，尤其对于要求工期较为紧急的工程，在此步骤不仅耗时长，而且所雇用的大量工人在此期间无法施工，造成了人力的浪费和工期的延长。此外，剧场、艺术馆等经常设计蜂窝结构作为建筑物的屋盖或装饰结构，但有时屋盖处需要设计承重门，此时其装饰功能和承重功能无法共存。最后建筑物的外表面常常会在钢结构上焊接檩托，通过檩托连接固定支杆作为GRC板的支撑结构。但是剧场、艺术馆的外表面常常为不规则的曲面，因此其支杆不能平行地面设置，而是需要根据剧场或艺术馆外表面的形状进行角度调节。但是现有的檩拖没有此功能。

技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种屋面钢结构。本发明通过设置共用边界和铰接点实现了胎架的分区卸载，加快了建筑的建设速度。为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：一种屋面钢结构，包括将屋面钢结构分割为若干相对独立区域的共用边界；其中每相邻的两个独立区域均通过檩条与一个共用边界相连，至少一个独立区域的檩条与共用边界通过铰接点滑动固定连接；所述铰接点包括焊接在共用边界上的第一钢片和焊接在檩条上的第二钢片，第一钢片和第二钢片通过长圆孔可调式固定。进一步的改进，所述每相邻的两个独立区域，一个独立区域的檩条与共用边界固定连接；另一个独立区域的檩条通过铰接点滑动固定连接。进一步的改进，所述屋面钢结构分别被四个共用边界分割为中部区域A和与中部区域A相邻设置的边部区域；边部区域的檩条均与共用边界固定连接，中部区域A的檩条均通过铰接点与共用边界相连。进一步的改进，所述共用边界底部固定有桁架式支撑，桁架式支撑固定在砼结构上。一种上述屋面钢结构的分区施工方法，包括如下步骤：拆掉一个处于中部的独立区域的胎架，形成缓冲间隔，然后同时拆卸与此中部的独立区域相邻的独立区域的胎架，所述拆掉胎架的独立区域为未与未拆除胎架的独立区域相邻的独立区域，从而实现各独立区域的分区施工。附图说明图1为屋面钢结构的整体的结构示意图一；图2为屋面钢结构的整体的结构示意图二；图3为共用边界的支撑结构；图4为铰接点的结构一；图5为铰接点的结构二；图6为未设置共用边界时B区拆除胎架后的变形云图；图7为设置共用边界时B区拆除胎架后的变形云图；图8为倾斜蜂窝结构承重通道门整体结构示意图；图9-13为倾斜蜂窝结构承重通道门安装方法过程示意图；具体实施方式以下通过具体实施方式并且结合附图对本发明的技术方案作具体说明。实施例1如图1和图2所示，为一个大剧院的屋面钢结构，由于建设剧院时，工期很紧急，为了减少拆除胎膜对工期的影响，需要进行分区施工，但是由于整个剧院为一设计整体，将其划分成为完全独立的区域进行施工，会由于拆卸过程中钢结构的形变而导致各区域无法合拢。为了解决上述问题，设计人员创造性的将剧院划分为中部的A区域，和四周的B、C、D、E四个边部区域。相邻区域的边界处设置共用边界12，共用边界12固定各区的檩条13。为了使得共用边界12的结构具有一定的弹性，从而能够适应拆除胎架后，钢结构的整体形变，檩条13与共用边界12通过铰接点14滑动固定。铰接点在工程领域即为可沿杆件长度方向自由释放的铰接节点。如图4或图5所示，铰接点14包括焊接在共用边界12上的第一钢片141和焊接在檩条13上的第二钢片142，第一钢片141和第二钢片142通过长圆孔143可调式固定。即，第一钢片141和第二钢片142一个设置长圆孔，一个设置圆孔，然后通过螺栓或其它固定结构可调式固定。其中长圆孔143的滑移量限定为20㎜，从而保证胎架完全拆除后，能够焊接固定。第一钢片141和第二钢片142均设置长圆孔也可，只要保证滑移量在限定范围内。第一钢片141和第二钢片142上均设有弧形凹槽144，其中第一钢片141上的弧形凹槽144为四分之一圆，第二钢片142上的弧形凹槽144为半圆。两个弧形凹槽144相互搭叠形成预防竖向形变的缓冲。其具体分区施工步骤如下：先拆除A区域的胎架，然后即可同时或分批拆除B、C、D、E区域的胎架，然后对各区域进行后续施工。优选对称区域的胎架同时进行卸载，即B、D区域的胎架同时拆卸，C、E区域的胎架同时拆卸，从而相对区域拆卸时对A区域产生的应力能够相互抵消一大部分。其原理如下：A区域的檩条13均通过铰接点14与共用边界固定，由于铰接点14的存在，能够容忍钢结构一定程度的变形，因此形成缓冲间隔，其余区域的檩条13与共用边界12可通过铰接点固定，也可焊接固定，若通过铰接点固定，则需先焊接后再进行后续施工。由于A区域的缓冲间隔作用，因此B、C、D、E四个区域胎架的拆除，不会产生相互影响。从而实现分区同时卸载施工。再上述实施例中B、C、D、E四个周围区域的檩条优选与共用边界固定连接，从而不必再后续焊接。如图3所示，共用边界12底部固定有桁架式支撑18，桁架式支撑18固定在砼结构19上，檩条13形成伞状结构，从而形成较大的空间刚度，以满足屋面防水层的施工要求。如图6和图7所示，对设置用边界和未设置共用边界的B区钢结构进行的变形云图，从图中可以看出，共用边界对共用边界处的受力影响较大，但是对其余部位的受力影响较小。上述实施例为花瓣形建筑施工的形态。本专利的共用边界12也可扩展为在长条状建筑或环状建筑上应用。先通过共用边界划分独立区域，然后间隔对独立区域的胎架进行拆除。实施例2在实施例1的基础上，边部区域固定有倾斜蜂窝结构承重通道门17，如图1所示吗，所述倾斜蜂窝结构承重通道门17包括底环梁21、顶环梁22、连接梁6、连接节点7，底环梁21或顶环梁22均为环形结构，由多个弧形钢构件通过连接节点7连接而成，所述顶环梁22的两端固定安装在设于底环梁21两端的连接节点11上，且顶环梁22所处平面与底环梁21所处平面之间夹角为45度，顶环梁22最高处相对应底环梁21所在平面的高度为18米，顶环梁22相对于底环梁21挑出15米，所述连接梁6为弯扭箱梁结构，两端分别与底环梁21、顶环梁22上的连接节点7固定连接，连接梁6相互交叉构成蜂窝状结构，在底环梁21与顶环梁22之间形成弧形连接曲面，在所述底环梁21中部位置的五个连接节点7中，相邻两个连接节点的间距为7米，通过连接在两个相邻连接节点上的连接梁相互交叉构成四个通道23。本实施例中，所述连接节点为铸钢件，最大重量为83吨。本实施例中，构成顶环梁的弧形钢构件单件最大重量为80吨，构成顶环梁的弧形钢构件单件最小重量为22吨，单根连接梁的最大重量为26吨。参见附图9-13，上述倾斜蜂窝结构承重通道门的安装方法，包括下述步骤：第一步：在混凝土基础平台上，将构成底环梁的多个弧形钢构件9通过连接节点7连接成环形，在成型的底环梁两端，各设置一个与顶环梁连接的连接节点11；参见附图9；第二步：根据倾斜蜂窝结构通道门的三维模型，利用受力模拟分析软件，对倾斜蜂窝结构通道门进行受力模拟，将承受拉、压应力转换的两根连接梁与顶环梁连接的两个连接节点作为基准点，将倾斜蜂窝结构承重通道门划分为三个部分，两个基准点之间的区域定义为设置支撑安装区1，两个基准点之外的区域定义为叠加安装区域2、3；第三步：在第二步确定的两个基准点位置设置支撑胎架5，将连接节点吊装至支撑胎架5，测量并调节连接节点的空间位置、方向至设计要求，作为基础连接节点4；参见附图10；第四步：在叠加安装区域按由下至上的顺序，将连接梁6、连接节点7、构成顶环梁的弧形钢构件8，按设计要求连接，测量定位后，固定，直至与第三步得到的基础连接节点4实现连接；参见附图11；第五步：在设置支撑安装区域的安装顺序是：先设置支撑胎架10，支撑构成顶环梁的弧形钢构件8，调节构成顶环梁的弧形钢构件8与连接节点7的位置，测量定位后，固定，构成顶环梁，然后，在底环梁与顶环梁之间安装连接梁6，连接梁6两端分别与设于底环梁或顶环梁上的连接节点固定连接；参见附图12。本实施例中，受力模拟分析软件为sap2000。本实施例中，连接梁、构成顶环梁或底环梁的弧形钢构件与连接节点采用焊接固定。本实施例中，测量采用全站仪、水准仪进行。本实施例中，底环梁、顶环梁、连接梁、连接节点安装时采用350吨的履带吊车。本实施例安装的倾斜蜂窝结构承重通道门的顶环梁22最高处相对应底环梁21所在平面的高度为18米，顶环梁22相对于底环梁21挑出15米，底环梁21弧长为56米，最大通道23的宽度为12米，总重量达到1000吨；安装后经检测，连接梁、构成顶环梁或底环梁的弧形钢构件与连接节点的安装误差与设计要求相比，均小于5mm。上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。