一种单层网壳高空安装方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种单层网壳高空安装方法。

背景技术：

随着钢结构建筑的快速推广，网壳结构基于其受力合理、跨度较大、刚度较大、结构稳定等优势而广受推崇。

整体吊装是网壳结构在施工时常用的方法之一。

但是随着新建网壳结构的建筑造型越来越新颖，结构形式越来越复杂，建筑规模越来越庞大，部分大型单层复杂曲面网壳结构在整体拼装完成后再进行吊装，由于其跨度和重量均比较大，导致整体吊装存在一定难度。

因此，亟需一种单层网壳高空安装方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种单层网壳高空安装方法，其能够完成大型单层复杂曲面网壳结构的高空安装。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种单层网壳高空安装方法，用于将网壳结构安装至网壳支座下部结构上，所述网壳结构包括拟施工网壳单元和已安装网壳单元，所述已安装网壳单元安装于所述网壳支座下部结构的上表面，所述单层网壳高空安装方法包括以下步骤：

s1、设计并拼装钢网架平台；

s2、在所述钢网架平台上搭建格构柱支撑体系；

s3、将所述拟施工网壳单元支撑于所述格构柱支撑体系上；

s4、控制所述钢网架平台上升，直至所述拟施工网壳单元到达安装位；

s5、在所述安装位，将所述拟施工网壳单元与所述已安装网壳单元拼接；

s6、解除所述拟施工网壳单元与所述格构柱支撑体系之间的约束，控制所述钢网架平台下降至初始位置。

可选地，在所述步骤s1前，还需要执行以下步骤：

s01、采用网壳节点空间坐标控制技术，确定深化设计阶段的定位坐标；

s02、进行深化设计阶段，建立整体施工计算模型并进行实际施工过程的有限元模拟，以确定选定结构在施工阶段的变形预调整值及应力监测预警值。

可选地，所述步骤s01包括：

s011、确定所述拟施工网壳单元在卸载时产生的节点位移；

s012、确定所述钢网架平台和所述拟施工网壳单元整体提升过程中的拟施工网壳单元节点与提升点的相对位移；

s013、在所述拟施工网壳单元节点的设计坐标的基础上减去所述节点位移和所述相对位移，得到所述定位坐标。

可选地，所述步骤s4中，使用提升设备将所述钢网架平台提升。

可选地，所述步骤s02包括：

s021、建立所述钢网架平台、所述格构柱支撑体系、所述拟施工网壳单元、所述提升设备、所述已安装网壳单元和所述网壳支座下部结构的整体施工计算模型；

s022、进行实际施工过程的有限元模拟，分析所述钢网架平台、所述格构柱支撑体系、所述拟施工网壳单元和所述已安装网壳单元之间的相互作用；

s023、确定施工阶段中所述钢网架平台、所述拟施工网壳单元和所述已安装网壳单元的所述变形预调整值及所述应力监测预警值。

可选地，在步骤s4中，所述钢网架平台、所述拟施工网壳单元和所述已安装网壳单元上均设置变形监测控制点和应力监测控制点，实时监测每一所述变形监测控制点的变形值，实时监测每一所述应力监测控制点的应力值，根据监测到的所述变形值和所述应力值调整施工方案。

可选地，将每一所述变形监测控制点的所述变形值与该变形监测控制点的所述变形预调整值实时比较，将每一所述应力监测控制点的所述应力值与该应力监测控制点的所述应力监测预警值实时比较，若比较结果显示所述变形值和所述应力值均在可控范围内，则继续执行所述步骤s4；否则，提出预警，返回执行所述步骤s01。

可选地，在所述步骤s6中，解除所述拟施工网壳单元与所述格构柱支撑体系之间的侧向约束，控制所述钢网架平台和所述格构柱支撑体系同步下降至初始位置。

可选地，所述格构柱支撑体系包括多个竖向且间隔设置的格构柱。

可选地，在所述步骤s1中，在地面胎架拼装所述钢网架平台。

本发明提出的单层网壳高空安装方法，将网壳结构划分为拟施工网壳单元和已安装网壳单元，能够实现网壳结构的高空分段安装，进而能够适应大型单层复杂曲面的网壳结构的安装。当单层网壳安装完成后，解除格构柱支撑体系与网壳之间的约束，控制钢网架平台带动格构柱支撑体系整体下降。

附图说明

图1是本发明实施例提供的单层网壳高空安装方法中步骤s3中各个部件的位置关系图；

图2是本发明实施例提供的单层网壳高空安装方法中钢网架平台处于上升过程的示意图；

图3是本发明实施例提供的单层网壳高空安装方法中拟施工网壳单元到达安装位时的示意图；

图4是本发明实施例提供的单层网壳高空安装方法中拟施工网壳单元和已安装网壳单元拼接完成后、钢网架平台下降的示意图；

图5是本发明实施例提供的单层网壳高空安装方法的流程图。

图中：

1、钢网架平台；2、格构柱支撑体系；3、拟施工网壳单元；4、钢绞线；5、提升设备；6、已安装网壳单元；7、网壳支座下部结构。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

随着新建网壳结构的建筑造型越来越新颖，结构形式越来越复杂，建筑规模越来越庞大，其高空整体吊装作业的难度也日益提高。

参见图1-图5，本实施例提供一种单层网壳高空安装方法，用于将网壳结构安装至网壳支座下部结构7上。

具体地，本实施例中，网壳结构包括拟施工网壳单元3和已安装网壳单元6，已安装网壳单元6通过网壳支座安装于网壳支座下部结构7的上表面，单层网壳高空安装方法包括以下步骤：

s1、设计并拼装钢网架平台1；

具体地，步骤s1中，根据施工场地条件及拟施工网壳单元3的跨度、重量对钢网架平台1进行设计；在地面胎架拼装钢网架平台1。

s2、在钢网架平台1上搭建格构柱支撑体系2；

具体地，本实施例中，格构柱支撑体系2包括多个竖向且间隔设置的格构柱，根据拟施工网壳单元3的空间位形在钢网架平台1上搭建格构柱支撑体系2，确保拟施工网壳单元3能受到均匀支撑力。具体地，格构柱支撑体系2焊接于钢网架平台1的上表面。

s3、将拟施工网壳单元3支撑于格构柱支撑体系2上；

具体地，步骤s3中，拟施工网壳单元3放置于格构柱支撑体系2上并通过水平限位装置限位。

s4、控制钢网架平台1上升，直至拟施工网壳单元3到达安装位；

具体地，步骤s4中，使用提升设备5将钢网架平台1提升；具体地，提升设备5设置于网壳支座下部结构7上。

具体地，步骤s4中，优选地，采用计算机同步控制的穿心式液压千斤顶将钢网架平台1提升至设计标高。提升设备5通过钢绞线4提升钢网架平台1。钢绞线4的一端通过钢锚具与钢网架平台1相连，另一端通过穿心式液压千斤顶的锚片与提升设备5相连。

s5、在安装位，将拟施工网壳单元3与已安装网壳单元6拼接；

具体地，在步骤s5中，拟施工网壳单元3已经位于高空，此时补缺合拢杆件，完成拟施工网壳单元3的安装。

s6、解除拟施工网壳单元3与格构柱支撑体系2之间的约束，控制钢网架平台1下降至初始位置；

具体地，当完成拟施工网壳单元3的安装后，需要将钢网架平台1和格构柱支撑体系2下降至初始位置。

具体地，在步骤s6中，解除拟施工网壳单元3与格构柱支撑体系2之间的侧向约束，使得格构柱支撑体系2只承受网壳结构的竖向自重；采用计算机同步控制的穿心式液压千斤顶控制钢网架平台1和格构柱支撑体系2同步下降，直至所有的格构柱顶端与网壳结构脱离，然后控制钢网架平台1和格构柱支撑体系2同步下降至初始位置。

本实施例提供的单层网壳高空安装方法，将网壳结构划分为拟施工网壳单元3和已安装网壳单元6，能够实现网壳结构的高空分段安装，进而能够适应大型单层复杂曲面的网壳结构的安装。

当单层网壳安装完成后，解除格构柱支撑体系2与网壳之间的约束，控制钢网架平台1带动格构柱支撑体系2整体下降。

进一步地，为了实现单层网壳结构的精准安装，本实施例中，在步骤s1前，还需要执行以下步骤：

s01、采用网壳节点空间坐标控制技术，确定深化设计阶段的定位坐标；

s02、进行深化设计阶段，建立整体施工计算模型并进行实际施工过程的有限元模拟，以确定选定结构在施工阶段的变形预调整值及应力监测预警值。

网壳结构的节点空间坐标是反映施工精度的重要指标。采用本实施例的单层网壳高空安装方法进行网壳结构施工时，除了需要考虑卸载过程中网壳结构的变形外，还需要考虑钢网架平台1和网壳结构的协调变形。通过网壳节点空间坐标控制技术，使得施工完成的网壳结构各节点更贴近于节点设计坐标。

具体地，本实施例中，步骤s01包括：

s011、确定拟施工网壳单元3在卸载时产生的节点位移；

具体地，步骤s011中，通过结构施工过程分析计算得到网壳结构卸载过程中产生的各网壳节点位移。

s012、确定钢网架平台1和拟施工网壳单元3整体提升过程中的拟施工网壳单元节点与提升点的相对位移；

具体地，步骤s012中，通过结构施工过程分析计算得到结构整体提升过程中，各网壳节点相对钢网架平台1的提升点的相对位移。

s013、在拟施工网壳单元节点的设计坐标的基础上减去节点位移和相对位移，得到定位坐标。

具体地，步骤s013中，定位坐标能够作为深化设计、构件加工及现场安装的定位坐标。通过网壳节点空间坐标控制技术得到定位坐标，使得施工完成的网壳结构各节点更贴近于节点设计坐标。

工程实施阶段是动态变化的过程。在方案制定阶段，设计人员不可能考虑到所有不利因素的影响，尤其是施工过程中的载荷条件、边界条件、实际依附主体结构及施工措施平台结构刚度与模拟结果差异等动态因素，因此需要将数字化模拟与工程实施进行联动，即根据施工的动态变化及时调整数字化模拟程序并进行实时分析，通过分析结果对方案的动态变化进行评判，必要时主动调整施工方案。因此，需要使用网壳施工过程监测与工程实施一体化联动技术，对施工过程进行监控和调整。

具体地，网壳施工过程监测与工程实施一体化联动技术包括步骤s02和步骤s4。

具体地，本实施例中，步骤s02包括：

s021、建立钢网架平台1、格构柱支撑体系2、拟施工网壳单元3、提升设备5、已安装网壳单元6和网壳支座下部结构7的整体施工计算模型；

s022、进行实际施工过程的有限元模拟，分析钢网架平台1、格构柱支撑体系2、拟施工网壳单元3和已安装网壳单元6之间的相互作用；

s023、确定施工阶段中钢网架平台1、拟施工网壳单元3和已安装网壳单元6的变形预调整值及应力监测预警值；即本实施例中，钢网架平台1、拟施工网壳单元3和已安装网壳单元6为选定结构。

具体地，在步骤s023中，根据有限元施工过程模拟结果确定施工阶段应力及变形监测点位。原则上需要重点监测支座附近杆件、施工过程中内力变化幅度大的杆件以及绝对内力较大的杆件。

进一步地，网壳施工过程监测与工程实施一体化联动技术还包括在施工过程中对应力及变形监测点位进行实时监测和比较。具体为：在步骤s4中，钢网架平台1、拟施工网壳单元3和已安装网壳单元6上均设置变形监测控制点和应力监测控制点，实时监测每一变形监测控制点的变形值，实时监测每一应力监测控制点的应力值，根据监测到的变形值和应力值调整施工方案。

进一步地，步骤s4中，将每一变形监测控制点的变形值与该变形监测控制点的变形预调整值实时比较，将每一应力监测控制点的应力值与该应力监测控制点的应力监测预警值实时比较，若比较结果显示变形值和应力值均在可控范围内，则继续执行步骤s4；否则，提出预警，返回执行步骤s01。

具体地，本实施例中，单层网壳高空安装方法包括：基于结构整体提升的施工措施钢网架平台装置技术、基于结构整体下降的网壳结构整体同步卸载技术、网壳节点空间坐标控制技术、网壳施工过程监测与工程实施一体化联动技术。

其中，基于结构整体提升的施工措施钢网架平台装置技术主要解决柔性网壳单元子块随刚性施工措施钢网架平台整体提升至设计坐标的技术问题；基于结构整体下降的网壳结构整体同步卸载技术能够实现柔性网壳单元子块的卸载；网壳节点空间坐标控制技术主要解决主体网壳结构与措施钢网架平台结构的变形协调问题，提供量化的理论变形数值，以提高网壳节点坐标的安装精度；网壳施工过程监测与工程实施一体化联动技术主要跟踪网壳结构及措施钢网架平台结构在整个施工过程中，由于荷载条件及边界条件的变化产生的内力、位移变化，从而确保施工安全。

具体地，本实施例中，基于结构整体提升的施工措施钢网架平台装置技术包括步骤s1至步骤s5；基于结构整体下降的网壳结构整体同步卸载技术包括步骤s6；步骤s01为网壳节点空间坐标控制技术；步骤s02和步骤s4为网壳施工过程监测与工程实施一体化联动技术。

此四大分项技术环环相扣，共同构成了超大复杂曲面单层网壳结构的成套施工技术。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。