一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构及施工方法与流程

本发明属于网壳安装支撑钢架，更具体地，涉及一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构及施工方法。

背景技术：

1、现如今大跨度空间网架结构已成为国家建筑水平的重要标志,也是一个国家文明程度的象征。网架结构建筑的发展从无到有,从小到大,从简单到多样，在满足社会需求的同时，伴随的也对更加复杂的网架结构施工带来了巨大的挑战。当下网架安装技术大致可分为整体吊装法、整体提升法、高空滑移法、高空散装法，分块安装法等。对于庞大的单层网壳钢结构体系，如何进行现场安装是施工中的难点所在，与一般建筑结构不同，这类结构具有高度高，跨度大、结构缺陷敏感度高等特点，且传统的施工技术存在施工效率低、高空作业多、安全隐患大、建材管理混乱等问题,目前我国一些大型空间钢结构的施工安装，已突破传统意义上的施工方法，向多学科、综合化、高科技领域迈进，给传统施工技术带来了前所未有的突破。因此，基于新时代科学技术找到曲面网壳网架结构安装较为优良的理论方法具有重要意义。

2、中国实用新型专利cn207878276u公开了一种半自动千斤顶张拉升降装置，包括角钢支架，角钢支架分上下两层拼装，角钢支架下方安装底部滑轮，千斤顶支撑架配合两个0.5t手动葫芦上下升降，手动葫芦固定于角钢支架顶端，角钢支架顶端设有挂钩，千斤顶支撑架通过4根活动可拆卸钢筋定位导向；中国实用新型专利cn206860211u公开了一种u型钢支架顶梁升降装置，包括支撑架和升降架，支撑架包括两条纵向钢管，两条纵向钢管上端连接有一条顶端横向钢管，两条纵向钢管之间还连接有一条中部横向钢管，升降架由两条纵向钢管和两条纵向钢管下端连接的一条横向钢管焊接而成，支撑架与升降架通过若干钢套相插接，其中部分钢套固定于所述顶端横向钢管上，另一部分钢套固定于中部横向钢管上，其特点是，顶端横向钢管上设有用于与手拉葫芦上端挂钩相连接的吊钩；升降架的横向钢管上设有用于与手拉葫芦下端挂钩相连接的拉环；升降架的两条纵向钢管上端水平设有支撑模具。

3、上述专利技术均通过手拉葫芦配合升降装置实现了梁体安装过程中的升降操作，但仍存在如下技术问题：(1)上述装置虽然可实现吊装效果，若应用在大跨度复杂曲面空间结构网壳安装则没有足够的定位点支撑曲面的型位固定，从而导致偏斜，无法实现平稳的临时支撑定位；(2)在保证支撑设备的稳定与安全的前提下，需要提高设备本身的可复用性，以提高支撑结构资源的利用率；(3)控制方式较为繁琐，尤其在高空作业，液压调节方式需要更加便捷高效，简化作业过程中的操作步骤。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构,通过可拆卸连接的柱节支撑单元与微调顶升单元共同组成支撑架，根据不同的施工现场，选择需要安装对应个数的标准节，使支撑架达到一定高度范围后，可配合微调顶升单元实现高度的调节，从而有效实现了对于大跨度曲面网壳结构施工环境中可灵活调节支撑架的高度以达到对网壳结构型位的临时固定作用，达到了平稳、准确、快速的安装定位效果，此外，本发明采用可拆卸连接结构，使用过后进行卸载拆卸，可极大程度的保护支撑架材料的承载性能，使得设备本身具备了可复用性，提高了资源的利用率，与此同时，本发明通过多个支撑架作为一组以固定支撑一个网壳，在相邻支撑架间通过拉结水平钢梁进行固定连接，从而实现了将多个支撑架连接为一个整体，该种组合式结构体系可有效提高支撑架的稳固性与安全性，从而提高了实际应用过程中的支撑性能，此外，为了对柱节支撑单元进行辅助定位，在其四周安装拉绳单元，为支撑结构体系的稳固性提供了有力保障,包括：

2、作为独立支撑结构的支撑架，其包括固定设置于地面并设有定位安装孔的混凝土预制钢筋板基础、与所述混凝土预制钢筋板基础的定位安装孔可拆卸连接的多节标准节竖向可拆卸连接组成的用于起主要高度支撑作用的柱节支撑单元、设于柱节支撑单元顶部的用于对顶部支撑高度进行微调的微调顶升单元；

3、设于相邻两个支撑架之间用于互联固定的拉结水平钢梁；

4、柱节支撑单元顶部四周的拉绳单元。

5、进一步的，所述的柱节支撑单元，还包括：

6、设于中间位置标准节侧面的用于固定拉结水平钢梁的柱与柱连接螺栓；

7、与标准节固定连接且用于起到加固作用的斜向支撑杆；

8、设于柱节支撑单元中间位置并与斜向支撑杆固定连接的爬梯。

9、进一步的，所述的标准节为方形截面柱体，所述的截面边长为1.3～1.7米，柱体高度为2～2.5米。

10、进一步的，其特征在于，所述的微调顶升单元，包括：

11、通过与标准柱节连接消栓与柱节支撑单元顶部固定连接的升降装置底座、通过固定连接于升降装置底座上方定位块与升降装置底座建立转动连接关系的千斤顶及千斤顶动力控制系统、下端与设置在升降装置底座的滑槽滑动连接且相互交叉于一点并在该点保持转动连接的两个铰接滑动斜撑、与铰接滑动斜撑上端保持滑动连接的装置钢平台、固定连接于装置钢平台上方的小钢立柱、设于小钢立柱上方的u托架，所述千斤顶的输出端与铰接滑动斜撑的一侧固定连接。

12、进一步的，所述的千斤顶动力控制系统，包括：

13、与千斤顶液压缸通过油管连接的油泵；

14、与油泵连接的油箱；

15、含有无线信号接收装置的用于对油泵动力进行控制的液压顶升系统控制箱。

16、进一步的，所述的无线信号接收装置中的通讯方式选用蓝牙、zigbee或wifi通信。

17、进一步的，所述的拉绳单元，包括：

18、上端与柱节支撑单元四周固定连接的钢丝绳；

19、设置于钢丝绳中间位置且用于对钢丝绳的松紧进行调节的拉链葫芦；

20、与钢丝绳下端固定连接的地锚。

21、一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构，包括如下步骤：

22、s100:制定工程方案：结合工程需求，利用计算机辅助设计技术建立模型，深化二次施工组织方案设计并比较优化方案，进行分区单元网壳安装支架技术施工方案的设计与研发，在满足大跨度复杂网壳安装工程需要情况下对多种临时支撑方案进行比较并确认最优方案；

23、s200：混凝土预制钢筋板基础的设计与施工：根据研发方案确定地基承载力和支撑受力结构荷载，配置混凝土预制钢筋板基础内钢筋及混凝土浇筑标号并进行施工，等待浇筑养护至龄期并达到所需的荷载要求；

24、s300：柱节支撑单元的设计与施工，利用若干个标准节组成立柱，采用标准节尺寸为1.5m×1.5m，高度为2.2m，柱节支撑单元的第一节与混凝土预制钢筋板基础中预留的螺栓固定连接；

25、s400：在支撑架顶部四面设置拉绳，柱节支撑单元安装后要求在支撑架顶部四面设置拉绳单元，用2t倒链拉紧，同时相邻支撑架之间用102×5mm的钢管做拉结水平钢梁，将两组支撑架连接在一起，以确保支撑架的稳定；

26、s500：顶部可调升降单元的设计与施工：研制液压升降可调高度装置，达到精准位置高度，满足不同变化高度的支撑架安装要求，压控制系统，满足操作方便，可实现支撑高度微调整。升降装置底座与柱节支撑单元通过与标准柱节连接消栓固定连接，升降装置底座上部与斜撑底端铰接连接，铰接滑动斜撑两组中间铰接，铰接滑动斜撑的上方滑动连接装置钢平台,千斤顶转动连接于升降装置底座，通过调整铰接滑动斜撑的交叉角度，从而向上平推装置钢平台上升一定距离，装置钢平台上部固定焊接小钢立柱，所述小钢立柱上部顶推u托架，千斤顶由油管、油泵、油箱连接控制，通过液压顶升系统控制箱远程控制达到整体可调提升效果。

27、s600：对油压升降控制的千斤顶、油路、油泵及控制开关进行试制、调试：安装固定顶部液压可调升降装置，并将支撑顶托高度调整到设计高度；

28、s700：以4～6个支撑架作为一组以固定支撑一个单层网壳，当对该单层网壳的支撑施工完毕后，安装第二组支撑架，并用拉结钢梁将各组立柱相互拉结成一体，确保支撑架安全稳定；

29、s800：对整个施工工程划分片区，当第一分区的支撑架体系施工完后，安装该分区单元网壳及杆件，从而形成网壳，最后开始第二片区内部支撑架的安装；

30、s900：当第二片区单元网壳及杆件安装完并形成网壳后，对已安装网壳、杆件进行检查，合格后对第一片区支撑架进行同步卸荷；

31、s1100:对支撑架底部液压升降系统，进行同步下降卸荷，检查已安装网壳变形检查监测，合格后拆除卸荷的支撑架倒到其他部位周转使用，直至网壳全部施工完，最后一部分支架卸荷拆除；

32、s1200：支撑架安装使用过程，需定时按工序对支撑系统的变形工况进行检测，沉降和水平方向偏移不得超过安全预警值，出现意外按预案处置。

33、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

34、1.本发明的一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构,通过可拆卸连接的柱节支撑单元与微调顶升单元共同组成支撑架，根据不同的施工现场，选择需要安装对应个数的标准节，使支撑架达到一定高度范围后，可配合微调顶升单元实现高度的调节，从而有效实现了对于大跨度曲面网壳结构施工环境中可灵活调节支撑架的高度以达到对网壳结构型位的临时固定作用，达到了平稳、准确、快速的安装定位效果，此外，本发明采用可拆卸连接结构，使用过后进行卸载拆卸，可极大程度的保护支撑架材料的承载性能，使得设备本身具备了可复用性，提高了资源的利用率，与此同时，本发明通过多个支撑架作为一组以固定支撑一个一个网壳，在相邻支撑架间通过拉结水平钢梁进行固定连接，从而实现了将多个支撑架连接为一个整体，该种组合式结构体系可有效提高支撑架的稳固性与安全性，从而提高了实际应用过程中的支撑性能，此外，为了对柱节支撑单元进行辅助定位，在其四周安装拉绳单元，为支撑结构体系的稳固性提供了有力保障。

35、2.本发明的一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构,通过在柱节支撑单元中设置斜向支撑杆，从而与标准节构成三角形稳定结构，进一步的加强了支撑架的稳固程度，结合拉绳单元与基座的共同作用，通过拉结水平钢梁构成组合式支撑体系，实现了多层级稳固效果，此外通过设置爬梯实现了支撑架上方人工可控，从而达到了更加准确的临时固定支撑效果。

36、3.本发明的一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构,根据施工经验，给出了施工快捷方便、支撑定位效果良好的标准节形状与尺寸，并可根据不同的施工环境进行微调。

37、4.本发明的一种大跨度曲面单层网壳安装支撑钢架结构,通过采用可提供较大支持力的液压机构方式作为微调顶升单元的驱动源，有效适配了大跨度复杂网壳的较大重量，配合千斤顶动力控制系统可实现高度微调，在使用时，控制千斤顶伸出，从而使得右侧铰接滑动斜撑的上端沿滑槽向左运动，在铰接滑动斜撑中间转动连接点的作用下，使得铰接滑动斜撑、升降装置底座和装置钢平台构成平行机构，从而使得装置钢平台向上运动，实现对u托架上方的曲面单层网壳向上顶起，完成微调。