一种屋面桁架模块化预拼装及合拢施工方法与流程

本申请涉及钢结构桁架的领域，尤其是涉及一种屋面桁架模块化预拼装及合拢施工方法。

背景技术：

随着大型体育场馆的大量兴起，如何进行场馆屋面的施工逐渐成为人们关注的重点，其中以桁架作为场馆屋面基础的方式，这几年也逐渐受到人们认可；桁架适应跨度范围很大，应用非常广泛，同时桁架的设计和制作较为简单，使得制作桁架时用到的钢材较少，节约资源。

因为桁架的跨度大，因此施工时，工厂一般先制造出桁架的部件，然后将部件运送至场馆，再将部件安装到场馆的预定安装位置，从而形成桁架。

针对上述中的相关技术，发明人认为，桁架的安装高度高，导致将桁架的部件安装到预定安装位置需要先安装施工平台，并且施工平台要随着桁架安装位置的改变而改变，过程繁琐，降低了施工效率。

技术实现要素：

为了提高桁架的安装效率，本申请提供一种屋面桁架模块化预拼装及合拢施工方法。

本申请提供的一种屋面桁架模块化预拼装及合拢施工方法采用如下的技术方案：

一种屋面桁架模块化预拼装及合拢施工方法，包括以下步骤，

步骤一：将桁架的各个部件运送至位于地面的第一拼装场地，并拼装成多个桁架模块；

步骤二：将所述桁架模块运送至位于地面且与所述第一拼装场地相邻的第二拼装场地，并将多个所述桁架模块拼装组合成所述桁架；

步骤三：通过吊装设备将所述桁架吊起，并将所述桁架吊运至屋面的预定安装位置，再将所述桁架与所述屋面安装固定；

步骤四：将预定数量的所述桁架组合形成一个施工区域，使全部所述桁架分为多个所述施工区域，相邻所述施工区域之间预留合拢缝；

步骤五：对所述合拢缝进行焊接，形成屋面钢结构桁架。

通过采用上述技术方案，先将桁架的各个部件在地面完成拼装，降低拼装桁架的难度，再将拼装好的桁架吊装至屋面的预定安装位置，固定桁架，然后合拢各个施工区域之间的桁架，简化了桁架安装过程，并且第一拼装场地负责将桁架的部件拼装成桁架模块，第二拼装场地负责将桁架模块拼装成桁架，实现桁架的流水线式拼装，提高施工效率。

优选的，步骤一和步骤二中，根据所述桁架模块以及所述桁架的结构，分别在所述第一拼装场地和所述第二拼装场地画好标记线，将多个支撑架放置到相应的所述标记线的相应位置上，安装所述桁架模块以及所述桁架时，所述支撑架对所述桁架模块以及所述桁架中的横梁进行支撑。

通过采用上述技术方案，支撑架用于支撑承托横梁，工人可以从这些横梁开始拼装成桁架模块，或者通过承托这些横梁来承托桁架模块，以便桁架模块之间的拼装，标记线可作为拼装桁架模块以及桁架的参照，将横梁与标记线对准，提高桁架拼装的准确度。

优选的，步骤三和步骤四中，所述屋面钢结构桁架的投影呈圆环状，所述桁架沿所述屋面钢结构桁架的径向延伸，所述桁架的安装顺序沿所述屋面钢结构桁架的顺时针方向进行。

通过采用上述技术方案，安装顺序配合屋面钢结构桁架的形状进行，便于施工有序进行。

优选的，步骤五中，先在所述合拢缝沿径向均匀设置多道卡马，再对所述合拢缝进行焊接。

通过采用上述技术方案，设置卡马，可以适应桁架结构间的自由变形，提高合拢后屋面钢结构桁架的结构稳定性。

优选的，所述桁架分为相互间隔设置的第一桁架和第二桁架，所述屋面下方的地面设置有多个承重柱，所述第一桁架连接于所述承重柱，相邻所述第一桁架之间设有多个连接柱，所述第二桁架连接于所述连接柱。

通过采用上述技术方案，减少承重柱的数量，节省屋面下方的地面空间，连接柱将第一桁架和第二桁架连接，使第一桁架和第二桁架形成整体。

优选的，所述吊装设备包括履带吊、与所述履带吊的起吊端连接的吊环、与所述吊环连接的多根吊索以及与所述吊索连接的吊装臂，所述吊装臂的两端均穿设且滑动连接有滑杆，所述滑杆远离所述吊装臂的一端向下延伸有竖杆，所述竖杆远离所述滑杆的一端设有与所述横梁底部抵接的承托杆，所述吊装臂的内部开设有供所述滑杆伸入的调节腔，两个所述滑杆相靠近的端部均连接有传动杆，两个所述传动杆之间通过套筒连接，所述套筒的两端设有旋向相反的螺纹，所述套筒的两端分别套设于两个所述传动杆的端部且与所述传动杆螺纹连接，所述调节腔内设有调节电机，所述调节电机的输出轴设有第一齿轮，所述套筒的外壁套设有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮。

通过采用上述技术方案，调节电机驱动套筒转动，带动两个传动杆往靠近的方向移动，带动两侧的竖杆将横梁夹紧，从而提高桁架被吊起时的稳定性。

优选的，所述承托杆铰接有锁紧座，所述锁紧座靠近所述竖杆的一侧设有与所述横梁抵紧的抵紧板，所述锁紧座设有穿设于所述抵紧板的调节杆，所述抵紧板穿设有螺纹杆，所述竖杆靠近所述抵紧板的侧面开设有与所述螺纹杆螺纹连接的固定槽，所述螺纹杆设有与所述抵紧板背离所述竖杆一侧抵接的端头。

通过采用上述技术方案，转动锁紧座，使锁紧座位于承托杆的上方，再转动螺纹杆，使螺纹杆螺纹连接于固定槽，带动抵紧板抵紧横梁，进一步提高桁架被吊起时的稳定性。

优选的，所述传动杆包括与所述套筒连接的第一传动杆以及与所述滑杆连接的第二传动杆，所述第一传动杆与所述第二传动杆之间连接有伸缩杆和多个缓冲弹簧。

通过采用上述技术方案，当两侧的竖杆夹紧横梁时，缓冲弹簧的设置可以减缓调节电机的输出轴与第一齿轮的刚性接触，为调节电机的停止留有缓冲时间，从而保护调节电机。

优选的，所述支撑架包括两个竖向设置的支撑杆、连接于两个所述支撑杆之间且沿所述支撑杆长度方向分布的连接杆、设置于所述支撑杆的底部两侧且与地面抵接的加强杆、连接于两个所述支撑杆的顶部之间的固定板、连接于位于所述支撑杆顶部的所述连接杆且与所述横梁底部抵接的承托板以及连接于所述承托板且与所述横梁的侧壁抵接的限位板，所述固定板穿设且螺纹连接有固定螺杆，所述固定螺杆的端部抵接于所述横梁背离所述限位杆的侧壁。

通过采用上述技术方案，支撑架将横梁支撑承托在预定高度，便于进行桁架模块和桁架的拼装，转动固定螺杆，通过固定螺杆的端部以及限位板将横梁夹紧，从而提高横梁在支撑架上的稳定性，进一步提高桁架模块和桁架的拼装效果。

优选的，所述承托板穿设有与所述横梁底部抵接的第一定位杆，所述承托板的下方设有与所述第一定位杆连接的第二定位杆，所述第二定位杆朝靠近位于所述支撑杆顶部的连接杆延伸，所述第二定位杆的一端设有朝向地面延伸的第三定位杆，所述第三定位杆的一端设有与所述第二定位杆平行的第四定位杆，所述第四定位杆的一端设有朝向地面所述标记线的第五定位杆，所述第五定位杆与所述第一定位杆的轴线位于同一竖直线上，位于所述支撑杆中部的连接杆设有复位弹簧，所述第三定位杆设有与所述复位弹簧连接的复位板。

通过采用上述技术方案，在复位弹簧的弹力作用下，第一定位杆穿设于承托板，当横梁放置在承托板时，横梁将第一定位杆压下，带动第五定位杆抵接于地面的标记线，便于工人观察横梁是否与标记线对准，提高桁架模块和桁架的拼装效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.先将桁架的各个部件在地面完成拼装，降低拼装桁架的难度，再将拼装好的桁架吊装至屋面的预定安装位置，固定桁架，然后合拢各个施工区域之间的桁架，简化了桁架安装过程，并且第一拼装场地负责将桁架的部件拼装成桁架模块，第二拼装场地负责将桁架模块拼装成桁架，实现桁架的流水线式拼装，提高施工效率；

2.吊装设备中的抵紧板和竖杆可以将桁架的横梁夹紧，从而提高桁架与吊装设备固定的稳定性，并且两侧竖杆可以将两侧横梁夹紧，进一步提高桁架被吊起时的稳定性。

附图说明

图1是桁架模块和桁架的立体结构示意图。

图2是本申请实施例的桁架模块、桁架和支撑架的立体结构示意图。

图3是图2中a的局部放大图。

图4是本申请实施例的支撑架的平面结构示意图。

图5是本申请实施例的吊装设备的立体结构示意图。

图6是本申请实施例的吊装设备的剖面结构示意图。

图7是图6中b的局部放大图。

图8是图6中c的局部放大图。

图9是本申请实施例的屋面钢结构桁架的平面结构示意图。

附图标记说明：1、桁架；11、桁架模块；12、横梁；13、杆件；2、支撑架；21、标记线；22、支撑杆；23、连接杆；24、加强杆；25、固定板；26、承托板；27、限位板；28、固定螺杆；29、压板；3、复位板；31、第一定位杆；32、第二定位杆；33、第三定位杆；34、第四定位杆；35、第五定位杆；36、复位弹簧；37、导向筒；4、吊装臂；41、吊环；42、吊索；43、加固杆；44、调节腔；45、调节电机；46、第一齿轮；47、套筒；48、第二齿轮；49、滑杆；5、缓冲弹簧；51、第一传动杆；52、第二传动杆；53、套杆；54、直杆；55、定位槽；56、定位凸块；6、竖杆；61、承托杆；62、锁紧座；63、调节杆；64、抵紧板；65、阻挡块；66、螺纹杆；67、固定槽；68、端头；7、连接柱；71、合拢缝。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

如图1所示，桁架1和桁架模块11均包括三个横向设置的横梁12以及连接于横梁12之间的多个杆件13，其中两个横梁12位于同一高度，剩下的横梁12在另外两个横梁12的下方，使桁架1的截面呈倒三角形。

本申请实施例公开一种屋面桁架模块化预拼装及合拢施工方法。如图2所示，一种屋面桁架模块化预拼装及合拢施工方法包括以下步骤：

步骤一：在地面划分第一拼装场地的区域，按照设计好的桁架模块11的结构，在第一拼装场地上画出两条标记线21，标记线21的长边与桁架模块11的长度方向平行，标记线21与桁架模块11中的横梁12相平行；沿标记线21间隔设置多个支撑架2，两条标记线21上的支撑架2位置对称，然后将桁架1的各个部件运送至第一拼装场地，两个支撑架2对位于桁架1上侧的两个横梁12进行支撑和承托，工人以位于支撑架2上的横梁12为基础，将各个部件拼装成多个桁架模块11。

步骤二：在地面划分第二拼装场地的区域，第二拼装场地与第一拼装场地相邻，按照设计好的桁架1的结构，在第二拼装场地上画出两条标记线21，标记线21的长边与桁架1的长度方向平行，标记线21与桁架1中的横梁12相平行；沿标记线21间隔设置多个支撑架2，两条标记线21上的支撑架2位置对称，然后将桁架模块11运送至位于地面的第二拼装场地，两个支撑架2对位于桁架1上侧的两个横梁12进行支撑和承托，从而将桁架模块11固定在预定高度，方便在桁架模块11之间进行拼装操作，将多个桁架模块11拼装组合成桁架1。

通过先将桁架1的各个部件在地面完成拼装的方式，降低拼装桁架1的难度，并且第一拼装场地负责将桁架1的部件拼装成桁架模块11，第二拼装场地负责将桁架模块11拼装成桁架1，实现桁架1的流水线式拼装，提高施工效率。

如图2和图3所示，具体的，支撑架2包括支撑杆22、连接杆23、加强杆24、固定板25、承托板26和限位板27，支撑杆22设置有两个且竖向设置，支撑杆22的底端与地面抵接，连接杆23水平设置且两端分别固定于两个支撑杆22，连接杆23的长度方向与横梁12的长度方向平行，在本实施例中，连接杆23设置有多个且沿支撑杆22的长度方向间隔分布；支撑杆22靠近底端的位置固定有两个加强杆24，加强杆24分布于支撑杆22相对的两侧，两侧加强杆24之间水平连线垂直于连接杆23的长度方向，且加强杆24远离支撑杆22的端部与地面抵接，使加强杆24向下倾斜设置，加强杆24起到提高支撑架2放置在地面的稳定性的作用。

固定板25位于两个支撑杆22的顶部之间，且固定板25的两端分别固定于两个支撑杆22；承托板26水平固定于连接杆23，承托板26朝靠近另一侧的支撑架2的方向延伸，承托板26与固定板25相垂直；限位板27垂直固定于承托板26远离连接杆23的一侧，且限位板27向上延伸；固定板25穿设且螺纹连接有固定螺杆28，固定螺杆28远离限位板27的一端固定有握把，固定螺杆28靠近限位板27的一端转动连接有压板29，压板29与固定板25平行，压板29的底边与承托板26抵接，压板29的截面面积大于固定螺杆28的截面面积；支撑架2支撑横梁12时，将横梁12放置在承托板26上，使横梁12的底部与承托板26抵接，转动握把，使固定螺杆28转动，带动压板29靠近横梁12的侧壁，并利用压板29和限位板27将横梁12夹紧，从而在支撑横梁12的同时固定横梁12，提高桁架模块11和桁架1在安装过程中的稳定性。

如图3和图4所示，承托板26竖直穿设有第一定位杆31，承托板26的下方设有第二定位杆32，第二定位杆32与第一定位杆31垂直固定，第二定位杆32朝位于支撑杆22顶部的连接杆23延伸，第二定位杆32远离第一定位杆31的端部固定有第三定位杆33，第三定位杆33竖直且朝向地面延伸，第三定位杆33的侧壁水平固定有复位板3，位于支撑杆22中部的连接杆23顶面连接有复位弹簧36，复位弹簧36的轴线竖直设置，复位板3的底面与复位弹簧36连接，连接杆23靠近第三定位杆33的一侧固定有导向筒37，第三定位杆33穿设且滑动连接于导向筒37，第三定位杆33远离第二定位杆32的一端垂直固定有第四定位杆34，第四定位杆34位于第二定位杆32的下方且与第二定位杆32平行，第四定位杆34远离第三定位杆33的端部垂直固定有第五定位杆35，第五定位杆35竖直且朝向地面的标记线21延伸，第五定位杆35与第一定位杆31的轴线位于同一竖直线上。

支撑架2支撑横梁12前，在复位弹簧36的弹性作用下，第一定位杆31穿出承托板26的承载面，第一定位杆31穿出承托板26的长度等于第五定位杆35底端与地面的距离；横梁12固定于承托板26后，第一定位杆31与横梁12抵接，且因为横梁12的重力，使得第一定位杆31被压下，带动第二定位杆32、第三定位杆33、第四定位杆34和第五定位杆35向下移动，复位弹簧36被压缩，此时第五定位杆35的底端抵接于地面的标记线21，通过观察第五定位杆35与标记线21之间的状态，工人可以更加直观的判断横梁12所在位置是否与预定位置对准，从而保证桁架模块11拼装以及桁架1拼装的顺利进行，提高拼装效果；复位弹簧36的设置使得每当横梁12固定于承托板26时，第五定位杆35都会运动，从而更好的引起工人的注意，并且工人可以直观的判断横梁12是否都固定在承托板26上；第二定位杆32、第三定位杆33和第四定位杆34连接成的弯折区域可以节省承托板26下方的空间，减小对桁架模块11以及桁架1拼装的阻碍。

步骤三：如图5和图6所示，通过吊装设备将桁架1吊起，并将桁架1吊运至屋面的预定安装位置，再将桁架1与屋面安装固定；

具体的，吊装设备包括履带吊、吊环41、吊索42和吊装臂4，吊环41通过钢绳与履带吊的起吊端连接，吊索42设置有多个且均与吊环41连接，吊索42远离吊环41的端部固定于吊装臂4，其中，每个吊装臂4的两端均与吊索42固定，吊装臂4设置有多个且沿桁架1的长度方向间隔分布，吊装臂4的长度方向与桁架1的长度方向垂直，吊装臂4之间固定有加固杆43，从而将全部吊装臂4相连接。

如图6所示，吊装臂4的内部开设有调节腔44，调节腔44沿吊装臂4的长度方向设置，调节腔44的腔底中部安装有调节电机45，调节电机45具体为伺服电机，调节电机45的输出轴同轴固定有第一齿轮46，调节腔44内部且位于调节电机45的上方设有套筒47，套筒47水平设置且套筒47的长度方向与调节腔44的长度方向平行，套筒47的两端内壁设有旋向相反的螺纹，套筒47的外壁中部套设且固定有第二齿轮48，第二齿轮48与第一齿轮46啮合，启动调节电机45，驱动第一齿轮46转动，从而带动套筒47转动。

套筒47的两端插设有传动杆，传动杆与套筒47的截面均呈圆形，传动杆与套筒47同轴设置，传动杆靠近套筒47的端部与套筒47螺纹连接；传动杆远离套筒47的端部固定有滑杆49，滑杆49为方形柱体，滑杆49的长度方向与传动杆的长度方向平行，滑杆49穿设于吊装臂4的两端侧壁，从而将传动杆和套筒47支撑在调节腔44内；当套筒47在调节电机45的作用下转动时，套筒47的转动带动两端的传动杆沿相反方向移动，并带动两端的滑杆49沿相反方向移动。

如图6和图7所示，具体的，传动杆包括第一传动杆51和第二传动杆52，第一传动杆51与套筒47螺纹连接，第二传动杆52与滑杆49固定，第一传动杆51和第二传动杆52相靠近的端部之间连接有伸缩杆，伸缩杆包括固定于第一传动杆51的直杆54和连接于第二传动杆52的套杆53，套杆53为中空结构，直杆54插设且滑动连接于套杆53，套杆53内壁沿长度方向开设有定位槽55，直杆54远离第一传动杆51的一端侧壁固定有定位凸块56，定位凸块56滑动连接于定位槽55；第一定位杆31与第二定位杆32之间还连接有多个缓冲弹簧5，当吊装臂4两端的滑杆49在移动时受到阻碍时，缓冲弹簧5的设置可以减缓调节电机45的输出轴与第一齿轮46的刚性接触，为调节电机45的停止留有缓冲时间，从而保护调节电机45，另外伸缩杆的设置可以对第一传动杆51与第二传动杆52的相对移动起到导向作用，并且定位凸块56和定位槽55的设置可以限制套杆53与直杆54的相对转动，从而限制第一传动杆51与第二传动杆52的相对转动，使传动杆更好的带动滑杆49移动。

如图6所示，滑杆49远离吊装臂4的一端垂直固定有竖杆6，竖杆6竖直向下延伸，竖杆6远离滑杆49的一端垂直固定有承托杆61，承托杆61设置于吊装臂4两端的竖杆6相互靠近的侧面，且两个承托杆61往相互靠近的方向水平延伸；吊起桁架1时，利用承托杆61的承载面与桁架1两侧的横梁12底部抵接，对横梁12进行承托，并且启动调节电机45，控制吊装臂4两端的滑杆49往相互靠近的方向移动，直至竖杆6与横梁12抵紧，停下调节电机45，从而从桁架1的两侧夹紧桁架1，提高桁架1被吊起时的稳定性。

如图6和图8所示，承托杆61远离竖杆6的一端铰接有锁紧座62，锁紧座62的转动轴线垂直于承托杆61的延伸方向，在承托杆61承托横梁12之前，锁紧座62位于承托杆61下方，避免承托板26影响横梁12与承托杆61的连接，而在承托杆61承托横梁12之后，转动锁紧座62，使锁紧座62位于承托杆61上方。

锁紧座62位于承托杆61上方时，锁紧座62远离承托杆61的一端垂直固定有调节杆63，调节杆63为方形柱体，调节杆63位于锁紧座62靠近竖杆6的侧面且朝靠近竖杆6的方向延伸，锁紧座62靠近竖杆6的一侧设有抵紧板64，调节杆63穿设于抵紧板64，使抵紧板64滑动连接于调节杆63，调节杆63远离锁紧座62的一端固定有阻挡块65，阻挡块65的截面面积大于调节杆63的截面面积，阻挡块65起到限制抵紧板64滑出调节杆63的作用；抵紧板64远离承托杆61的一端穿设有螺纹杆66，竖杆6靠近抵紧板64的侧面开设有固定槽67，固定槽67的内壁设有内螺纹，螺纹杆66远离竖杆6的一端固定有端头68，端头68与抵紧板64背离竖杆6一侧抵接；推动螺纹杆66，带动抵紧板64在调节杆63上滑动，直至螺纹杆66与固定槽67螺纹连接，此时抵紧板64与位于承托杆61上的横梁12抵接，旋紧螺纹杆66，使横梁12夹紧于抵紧板64和竖杆6之间，从而进一步提高桁架1在吊装设备上的稳定性，保证吊装桁架1过程的顺利进行。

步骤四：如图9所示，将预定数量的桁架1组合形成一个施工区域，使全部桁架1分为多个施工区域，在本实施例中，施工区域设置有四个，相邻施工区域之间预留合拢缝71。

桁架1分为第一桁架和第二桁架，第一桁架与第二桁架相互间隔设置，屋面下方的地面预先安装有多个承重柱，第一桁架安装固定于承重柱，相邻第一桁架之间连接固定有多个连接柱7，第二桁架安装固定于连接柱7，从而减少承重柱的数量，节省屋面下方的地面空间，连接柱7将第一桁架和第二桁架连接，使第一桁架和第二桁架形成整体；桁架1在屋面上排布形成的整体结构呈圆环状，桁架1沿该圆环状结构的径向延伸，桁架1的安装顺序沿顺时针方向进行。

步骤五：在合拢缝71之间设置多道卡马，卡马沿径向均匀分布，以适应桁架1结构间的自由变形；检查卡马先焊的一端的焊缝质量，确保合拢时卡马在合拢缝71上具有足够的焊接强度，并且对间隙较小的合拢缝71进行修口和打磨处理，然后对合拢缝71进行焊接，形成屋面钢结构桁架。

具体的，在桁架1上布设多个温度监测点，对桁架1以及桁架1靠近合拢缝71的位置进行测温，在本实施例中，测温的方式为红外线测温仪测温；对合拢缝71进行焊接时，先焊接合拢缝71一侧的焊缝，然后对合拢缝71的另一侧焊缝在16~22℃的温度范围内进行焊接，且焊接时间选择在凌晨时段，从而有效减少温度变化幅度过大而造成附加应力过大的情况，提高合拢后屋面钢结构桁架的结构稳定性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。