钢结构体系及其安装施工方法与流程

本发明涉及钢结构技术领域，尤其是钢结构体系及其安装施工方法。

背景技术：

钢结构是目前建筑行业当中使用比较多的一种材料，主要是由钢制材料组合而成的，而且被广泛地运用于一些大型的厂房、多层民用住宅等等，施工起来是比较简单的，而且施工周期也是比较短的。另外钢结构建造出来的建筑在拆除的时候，几乎是不会产生建筑垃圾的，而且作为钢材也是可以再继续回收利用的，所以说在目前的建筑行业当中是比较常见的。

另外，钢结构行业由于其经济和技术的优越性、低碳减排、循环经济以及可工业化、产业化发展，能更好的适应并满足当前我国国民经济建设需要，也将成为具有市场广阔、企业众多、创新不断、充满蓬勃生机的新兴产业之一。

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。

中国钢结构产业在近些年期间发展迅速，已成为全球钢结构用量最大、制造施工能力最强、产业规模第一、企业规模第一的钢结构大国。

现在传统的钢结构体系中大多采用的梁体柱体焊接搭建的结构，但是这种传统的钢结构设计以及施工方式对于构建一些大型的特色建筑造型的建筑钢结构体系时存在较大的难度。

因此，本申请针对现有钢结构技术的不足，并结合本公司承接的实际项目的设计与施工，特此提出了一种新的钢结构体系及其安装施工方法

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：钢结构体系，包括钢混基柱组，在所述钢混基柱组的上方安装有焊接钢柱组，所述焊接钢柱组的底部栓接固定在钢混基柱组的顶部，在所述焊接钢柱组的上方设有一悬挑屋面结构，所述悬挑屋面结构的底部分别与所述钢混基柱组的顶部连接，所述悬挑屋面结构的后端连接有与所述钢混基柱组、所述焊接钢柱组固连的后支结构。

在上述任一方案中优选的是，所述钢混基柱组由若干个间隔设置的钢混柱组成；所述焊接钢柱组由若干个间隔设置的箱型钢柱组成，各所述箱型钢柱的底部分别固定安装在对应的所述钢混柱的顶部。

在上述任一方案中优选的是，在所述悬挑屋面结构的下方内侧和外侧分别对称设有一预调下弦拉索组件。

在上述任一方案中优选的是，在各所述箱型钢柱的上方分别设有一箱型y柱，所述箱型y柱的竖直段向下伸至所述箱型钢柱的方型腔内，在所述方型腔的中段两侧分别对称设有一调节立槽，在所述调节立槽的处的所述箱型y柱的竖直段的侧壁上分别设置有两相对设置的安装螺孔，一所述限位螺栓依次穿过两所述安装螺孔后并伸至所述箱型钢柱的外侧，所述限位螺栓的端部旋合有锁位螺母与防脱螺母，所述箱型y柱上部的两倾斜段顶部与所述悬挑屋面结构的中后段栓接固连。

在上述任一方案中优选的是，在所述调节立槽下方的所述方型腔内内固定有隔板座，在所述隔板座的上方的方型腔内安装有刚性弹簧，所述刚性弹簧的顶部与所述箱型y柱的竖直段的底部相抵接。

在上述任一方案中优选的是，所述悬挑屋面结构包括一悬挑钢结构桁架，所述悬挑钢结构桁架的中后段底部与所述箱型y柱上部的两倾斜段顶部相固定连接，在所述悬挑钢结构桁架的前端底部固定有下悬座，所述下悬座用于与所述预调下弦拉索组件的前端固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述后支结构包括分别连接设置在悬挑钢结构桁架的后端底部的立面龙骨架，所述立面龙骨架的下端悬挂设置，在所述立面龙骨架的前侧连接有若干个立面拉索，各所述立面拉索的下端分别与对应的所述箱型钢柱后侧固连。

在上述任一方案中优选的是，两所述预调下弦拉索组件的后端均与对应的各所述隔板座下方的所述箱型钢柱连接。

在上述任一方案中优选的是，两所述预调下弦拉索组件通过控制其下端的调位锁紧来实现对所述悬挑屋面结构的前端的拉结与防掀盖固定。

在上述任一方案中优选的是，在所述隔板座下方的所述方型腔内的后侧壁上开设有一施工预留开口，在所述施工预留开口正对前侧的所述箱型钢柱的侧壁上设有一下拉调节槽，在所述施工预留开口的中上部和中下部对应的方型腔内安装有下拉调位机构，所述下拉调位机构的前端通过所述下拉调节槽伸出至所述箱型钢柱的外侧后与所述预调下弦拉索组件的下端固连，在所述施工预留开口的后侧配合栓接有一封堵加强板，所述封堵加强板外围侧边焊接在所述箱型钢柱的后侧壁上。

在上述任一方案中优选的是，所述下拉调位机构包括一焊接安装在所述施工预留开口内的方型腔上的焊接结构框，在所述焊接结构框的内框内设有一调节螺柱，所述调节螺柱的两端的阶梯轴段均旋合穿出所述焊接结构框上下两端部的通孔，在所述焊接结构框上端和下端的所述阶梯轴段的端部端面上连接有内六角螺栓头，在所述焊接结构框的内框内的调节螺柱的外螺纹侧壁上配合旋合有一升降平移调位座，在所述升降平移调位座的前侧一体固连有一调位连接座，所述调位连接座的前侧伸出所述下拉调节槽后并与所述预调下弦拉索组件的后侧下端相连。

在上述任一方案中优选的是，所述预调下弦拉索组件包括拉力钢绞线，在所述拉力钢绞线的前后两端均熔接有上固连座与下固连座，所述上固连座与所述下悬座固连，所述下固连座与所述调位连接座固连。

本发明还提供一种钢结构体系的安装施工方法，包括如下步骤：

钢混基柱组吊装后固定安装施工；

焊接钢柱组吊装后固定安装施工；

悬挑屋面结构组焊预制并形成预制件；

在悬挑屋面结构对应位置处预先安装各箱型y柱并完成固定组装；

方型腔内安装各刚性弹簧；

吊装上述组装后的悬挑屋面结构，控制箱型y柱向下插安装；

通过限位螺栓锁位螺母与防脱螺母实现将箱型y柱下段与箱型钢柱连接、锁紧固定后完成悬挑屋面结构初步安装；

悬挑钢结构桁架的后端安装固定；

焊接安装下拉调位机构并预调节到位；

安装预调下弦拉索组件并实现上端和下端的固定；

调节下拉调位机构并实现对预调下弦拉索组件的张紧度调节，调节完成后自动锁位；

安装封堵加强板；

施工验收，验收合格后施工完成。

按照本发明的技术方案所达到的有益效果包括：

1、本钢结构体系采用大跨度的悬挂桁架结构，适于作为悬挑屋面结构造型设计工况下的钢结构体系，抗风减振性能良好。

2、前侧预调下弦拉索组件、后侧立面拉索的双侧拉索结构可以更好地保证悬挂桁架架构两端悬挂部位的稳定性。

3、前侧预调下弦拉索组件设置为可安装二次调节拉紧锁位的结构，可以便于整个钢结构体系安装施工紧固时的便捷性，降低后施工的预调下弦拉索组件对悬挑屋面结构前端的拉紧效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的局部结构示意图。

图3为本发明的箱型y柱的结构示意图。

图4为本发明的侧视结构示意图。

图中，1、钢混柱；2、箱型钢柱；3、箱型y柱；4、方型腔；5、调节立槽；6、安装螺孔；7、限位螺栓；8、锁位螺母；9、防脱螺母；10、隔板座；11、刚性弹簧；12、悬挑钢结构桁架；13、下悬座；14、立面龙骨架；15、立面拉索；16、支撑腹杆；17、滑孔座；18、施工预留开口；19、下拉调节槽；20、封堵加强板；21、焊接结构框；22、调节螺柱；23、阶梯轴段；24、内六角螺栓头；25、升降平移调位座；26、调位连接座；27、拉力钢绞线；28、上固连座；29、下固连座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-4中所示，钢结构体系，包括钢混基柱组，在所述钢混基柱组的上方安装有焊接钢柱组，所述焊接钢柱组的底部栓接固定在钢混基柱组的顶部，在所述焊接钢柱组的上方设有一悬挑屋面结构，所述悬挑屋面结构的底部分别与所述钢混基柱组的顶部连接，所述悬挑屋面结构的后端连接有与所述钢混基柱组、所述焊接钢柱组固连的后支结构。

本体系采用钢混基柱组进行底部主体支撑，保证基体结构的稳定，配合安装各个焊接钢柱组后可以为整个悬挑屋面结构的安装提供底部配套支撑与限位，底部连地的结构施工完成后，通过吊装来将悬挑屋面结构进行安装施工，可以保证悬挑屋面结构安装的稳定性，防止出现下部支撑不稳定的情况。

在上述任一方案中优选的是，所述钢混基柱组由若干个间隔设置的钢混柱1组成；所述焊接钢柱组由若干个间隔设置的箱型钢柱2组成，各所述箱型钢柱2的底部分别固定安装在对应的所述钢混柱1的顶部。

若干个并排设置的钢混柱1以及箱型钢柱2，可以匹配不同宽度的悬挑屋面结构，保证整体的稳定支撑，提高地基的稳定性。

钢混柱1由于其连接地面，故此设置为钢混结构可以有效地提高与地面连接部位的防腐效果，延长其使用寿命。

在上述任一方案中优选的是，在所述悬挑屋面结构的下方内侧和外侧分别对称设有一预调下弦拉索组件。

预调下弦拉索组件作为悬挑屋面结构的主要的拉索定位部件，可以在施工后期根据需要进行整个体系的悬挑屋面结构的最终拉紧锁位，提高锁位效果。

在上述任一方案中优选的是，在各所述箱型钢柱2的上方分别设有一箱型y柱3，所述箱型y柱3的竖直段向下伸至所述箱型钢柱2的方型腔4内，在所述方型腔4的中段两侧分别对称设有一调节立槽5，在所述调节立槽5的处的所述箱型y柱3的竖直段的侧壁上分别设置有两相对设置的安装螺孔6，一所述限位螺栓7依次穿过两所述安装螺孔6后并伸至所述箱型钢柱2的外侧，所述限位螺栓7的端部旋合有锁位螺母8与防脱螺母9，所述箱型y柱3上部的两倾斜段顶部与所述悬挑屋面结构的中后段栓接固连。

箱型y柱3的结构可以保证上部与箱型钢柱2的连接稳定性，保证支撑的效果，同时将箱型y柱3设置成可以进行小间距减震的结构，同时又通过底部的调节立槽5配合限位螺栓7、锁位螺母8与防脱螺母9实现竖向的防脱限位，有效地提高了整个箱型y柱3安装的结构强度与稳定性。

在上述任一方案中优选的是，在所述调节立槽5下方的所述方型腔4内内固定有隔板座10，在所述隔板座10的上方的方型腔4内安装有刚性弹簧11，所述刚性弹簧11的顶部与所述箱型y柱3的竖直段的底部相抵接。

隔板座10主要是起到对刚性弹簧11以及其上的箱型y柱3整体进行支撑的目的，有效地保证整个箱型y柱3结构下部的稳定与承托。

刚性弹簧11主要起到对箱型y柱3进行减振支撑的作用，当箱型y柱3以及其上连接的整个悬挑屋面结构受到变载荷的作用时就会出现微振动的情况，通过各个刚性弹簧11分别对箱型y柱3进行支撑缓冲，从而有效地提高整个悬挑屋面结构的稳定性。

在上述任一方案中优选的是，所述悬挑屋面结构包括一悬挑钢结构桁架12，所述悬挑钢结构桁架12的中后段底部与所述箱型y柱3上部的两倾斜段顶部相固定连接，在所述悬挑钢结构桁架12的前端底部固定有下悬座13，所述下悬座13用于与所述预调下弦拉索组件的前端固定连接。

悬挑钢结构桁架12可以为后期的造型曲面提供依附支撑，保证最终成型的屋面结构支撑的稳定性与良好的结构强度。

悬挑钢结构桁架12的中后段底部通过箱型y柱3进行刚性支撑，前端与后端分别通过拉索结构实现稳定的拉结固定，从整体上保证本钢结构体系的稳定性，前端与后端的双重拉索结构可以使得本结构在遇到大风天气情况下可以起到降低悬挑屋面结构端部向上掀盖的风险。

在上述任一方案中优选的是，所述后支结构包括分别连接设置在悬挑钢结构桁架12的后端底部的立面龙骨架14，所述立面龙骨架14的下端悬挂设置，在所述立面龙骨架14的前侧连接有若干个立面拉索15，各所述立面拉索15的下端分别与对应的所述箱型钢柱2后侧固连。

立面龙骨架14起到整体配重的情况，同时立面龙骨架14的部位通过各个立面拉索15实现悬挑钢结构桁架12的后端的锁位拉紧与固定。

在上述任一方案中优选的是，两所述预调下弦拉索组件的后端均与对应的各所述隔板座10下方的所述箱型钢柱2连接。两所述预调下弦拉索组件通过控制其下端的调位锁紧来实现对所述悬挑屋面结构的前端的拉结与防掀盖固定。

预调下弦拉索组件用于将悬挑钢结构桁架12的前端进行拉紧，降低悬挑钢结构桁架12的防向上掀盖的情况的发生，提高悬挑钢结构桁架12前端的稳定性与结构强度。

在各所述箱型钢柱2的前侧分别设有一支撑腹杆16，各所述支撑腹杆16的顶部分别与对应位置处的所述悬挑钢结构桁架12的中段底部固定焊接，所述支撑腹杆16的下端分别活动滑接插装在对应位置处的滑孔座17内，各所述滑孔座17分别焊接固定在对应的所述箱型钢柱2的前侧壁上。

在此设置的支撑腹杆16的作用主要是起到辅助对悬挑钢结构桁架12的中段进行支撑的作用，同时将支撑腹杆16的底部设置为可滑接设置的结构，可以在保证侧向支撑的作用下又可以保证在变载荷振动作用下的灵活幅度的运动。

在上述任一方案中优选的是，在所述隔板座10下方的所述方型腔4内的后侧壁上开设有一施工预留开口18，在所述施工预留开口18正对前侧的所述箱型钢柱2的侧壁上设有一下拉调节槽19，在所述施工预留开口18的中上部和中下部对应的方型腔4内安装有下拉调位机构，所述下拉调位机构的前端通过所述下拉调节槽19伸出至所述箱型钢柱2的外侧后与所述预调下弦拉索组件的下端固连，在所述施工预留开口18的后侧配合栓接有一封堵加强板20，所述封堵加强板20外围侧边焊接在所述箱型钢柱2的后侧壁上。

施工预留开口18是事先预留的空间，便于在进行安装焊接下拉调位机构时进行操作，下拉调位机构安装完成后其前端伸出下拉调节槽19便于后期与预调下弦拉索组件的下端进行连接固定，预调下弦拉索组件安装完成后，若需要对预调下弦拉索组件进行张紧拉结时，需要通过操作工人来旋转下拉调位机构实现带动预调下弦拉索组件实现下移调位，调节完成后可以通过封堵加强板20来实现防护以及加固施工预留开口18的结构强度。

在上述任一方案中优选的是，所述下拉调位机构包括一焊接安装在所述施工预留开口18内的方型腔4上的焊接结构框21，在所述焊接结构框21的内框内设有一调节螺柱22，所述调节螺柱22的两端的阶梯轴段23均旋合穿出所述焊接结构框21上下两端部的通孔，在所述焊接结构框21上端和下端的所述阶梯轴段23的端部端面上连接有内六角螺栓头24，在所述焊接结构框21的内框内的调节螺柱22的外螺纹侧壁上配合旋合有一升降平移调位座25，在所述升降平移调位座25的前侧一体固连有一调位连接座26，所述调位连接座26的前侧伸出所述下拉调节槽19后并与所述预调下弦拉索组件的后侧下端相连。

预组装的下拉调位机构在安装完成后其焊接结构框21是固定焊接在施工预留开口18内的方型腔4上的保持固定的，此时可以通过将手动或电动调节扳手控制插入内六角螺栓头24，控制内六角螺栓头24的旋转来带动调节螺柱22的阶梯轴段23的旋转，从而达到带动调节螺柱22旋转的目的，由于调节螺柱22与升降平移调位座25为丝杠与滑块的连接形式，具有调位后自锁的功能，升降平移调位座25的两侧直接抵接在对应的方型腔4侧壁上，当调节螺柱22旋转时就会带动整个升降平移调位座25实现上下移动，从而达到带动调位连接座26移位并锁紧的目的，从而可以通过调位连接座26的移位来实现对预调下弦拉索组件的下固连座29的向下拉紧，最终实现对整个拉力钢绞线27的拉紧，达到拉紧悬挑屋面结构的目的。

在上述任一方案中优选的是，所述预调下弦拉索组件包括拉力钢绞线27，在所述拉力钢绞线27的前后两端均熔接有上固连座28与下固连座29，所述上固连座28与所述下悬座13固连，所述下固连座29与所述调位连接座26固连。

拉力钢绞线27与上固连座28与下固连座29根据施工设计图纸进行预先预制，同时在安装时采用先安装上部的上固连座28，然后将下固连座29进行安装，为降低安装的难度，预安装后的拉力钢绞线27存在未完全张紧的，这种状态下安装不需要安装时保持对拉力钢绞线27处于活线可拉结的状态，可以更好防止安装过程中拉力钢绞线27的跑位移位，当预安装完成后可以通过上述的操作来调节下拉调位机构来实现调位连接座26移位并锁紧，最终达到下固连座29的向下拉紧的目的，实现对整个拉力钢绞线27的拉紧，达到拉紧悬挑屋面结构的作用。

本发明还提供一种钢结构体系的安装施工方法，包括如下步骤：

钢混基柱组吊装后固定安装施工；

具体施工时按照设计图纸的工艺要求进行施工操作，施工操作完成后等待钢混基柱组地基稳定后在进行下一工序的施工。

焊接钢柱组吊装后固定安装施工；

同样地，具体施工时按照设计图纸的工艺要求进行组装焊接施工操作；

悬挑屋面结构组焊预制并形成预制件；

预制件可以减少现场施工的工作量，提高现场施工的效率；

在悬挑屋面结构对应位置处预先安装各箱型y柱3并完成固定组装；

方型腔4内安装各刚性弹簧11；

吊装上述组装后的悬挑屋面结构，控制箱型y柱3向下插安装；

通过限位螺栓7锁位螺母8与防脱螺母9实现将箱型y柱3下段与箱型钢柱2连接、锁紧固定后完成悬挑屋面结构初步安装；

悬挑钢结构桁架12的后端安装固定；

焊接安装下拉调位机构并预调节到位；

安装预调下弦拉索组件并实现上端和下端的固定；

调节下拉调位机构并实现对预调下弦拉索组件的张紧度调节，调节完成后自动锁位；

安装封堵加强板20实现防护与结构加固；

施工验收，验收合格后施工完成。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。