一种大跨度多曲面单层相贯圆管网壳的施工方法与流程

本发明涉及钢结构施工领域，具体涉及一种大跨度多曲面单层相贯圆管网壳的施工方法。

背景技术：

1、随着社会的进步和建筑技术的飞速发展，人民对审美的追求也在不断提升，对建筑有了功能丰富、造型新颖、结构复杂等更高层次的要求。钢网壳结构以其良好的受力性能和在建筑造型方面的可塑性，成为现代建筑大空间、大跨度复杂结构的首选。对于钢网壳结构的安装施工，若采用传统的高空原位散拼工艺施工，需要搭设大体量的脚手架，工期较长、成本较高，高空作业安全隐患大、安装的质量效果也得不到保证，尤其在多曲面网壳施工方面，高空散拼工艺难以使用。因此，亟需一种能够避免传统施工工艺的存在的问题的大跨度多曲面单层相贯圆管网壳施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种大跨度多曲面单层相贯圆管网壳施工方法，该施工方法根据网壳不同部位的结构特点，采取地面拼装、单元式吊装、分步累积提升相结合的方法施工，减少作业安全风险，保证安装的整体效果和质量；同时网壳各个细分区域可在地面场地平行施工、同时拼装，不受工作面条件限制，缩短施工的工期；由于高空作业量极大减少，显著降低安全风险；地面作业有利于提高测量定位准确度和焊接操作质量；支撑措施投入较少，施工成本降低。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案提供一种大跨度多曲面单层相贯圆管网壳的施工方法，大跨度多曲面单层相贯圆管网壳包括封边桁架、立面网壳、屋面网壳，具体施工步骤如下：

3、步骤一：建立网壳三维模型，制定施工方案；

4、步骤二：模拟吊装、整体提升、卸载工艺流程，确定施工方案；

5、步骤三：根据网壳结构模型，进行杆件加工和模拟预拼装；

6、步骤四：将封边桁架及立面网壳进行分片地面拼装，利用吊装设备对封边桁架及立面网壳进行分片吊装拼接，并在吊装单元之间进行补杆施工；

7、步骤五：屋面网壳进行地面拼装，利用提升平台将拼装好的屋面网壳分步累积提升到指定位置；

8、步骤六：在屋面网壳与封边桁架、立面网壳之间进行补杆施工；

9、步骤七：步骤六完工后，卸载提升设备；

10、步骤八：拆除提升平台和补杆施工。

11、通过上述技术方案，该施工方法根据网壳不同部位的结构特点，采取地面拼装、单元吊装、分步累积提升相结合的方法施工；通过建立三维模型，建立模拟的拼接模型、受力模型，保证网壳拼接效果和选择合适的施工工具，减少作业安全风险，保证安装的整体效果和质量；网壳各个细分区域可在地面场地平行施工、同时拼装，不受工作面条件限制，缩短施工的工期；减少高空作业量，显著降低安全风险；地面作业有利于提高测量定位准确度和焊接操作质量；支撑措施投入较少，施工成本降低；对屋面网壳采用分步累积提升的方法，可降低施工安全风险，提高施工效率，保证网壳整体的施工质量和效果。

12、作为对上述技术方案的进一步改进，步骤一包括如下步骤：

13、s1：采用软件建立三维模型，建立屋面网壳、立面网壳、胎架部分以及整体计算模型；

14、s2：深化设计连接节点；

15、s3：运用bim-qr施工技术，建立深化设计、材料加工和运输共享平台；

16、s4：根据结构特点和施工场地条件，划分施工分区，选择各分区的施工工艺，形成初步的施工方案，所述施工方案设置为对封边桁架和立面网壳采用地面拼装、分片吊装施工，对屋面网壳采用地面拼装、分步累积提升施工，将封边桁架、立面网壳、屋面网壳分别细分成若干个施工单元，相邻单元的主管错缝对接。

17、作为对上述技术方案的进一步改进，步骤二包括如下步骤：

18、s1：利用软件进行有限元分析，确定分片吊装和分步累积提升时传力路径中杆件和措施材料应力分布，完成对结构的强度、局部稳定性以及安全性的验算；

19、s2：根据对结构的强度和局部稳定性的验算，对分片吊装和分步累积提升单元的划分，以及提升吊点数量和平面布置进行调整，并确定杆件加强或换杆方案，选取施工措施的设备选型、材料选型和设计构造，确定分级卸载顺序以及结构加固工序；

20、s3：根据对结构的整体稳定性的验算，确定封边桁架、立面网壳、屋面网壳的施工顺序，形成最终的施工方案。

21、作为对上述技术方案的进一步改进，步骤三包括如下步骤：

22、s1：将加工成型的单根杆件形成点云图；

23、s2：处理杆件点云图，形成杆件三维模型图；

24、s3：利用杆件三维模型完成模拟预拼装；

25、s4：将模拟预拼装模型与理论模型进行核对，根据核对结果，对杆件进行调整；

26、s5：模拟预拼装模型符合要求后，根据模拟预拼装模型对杆件进行验收。

27、作为对上述技术方案的进一步改进，步骤四包括如下步骤：

28、s1：对安装场地进行测量放线；

29、s2：安装地面分配梁和导荷梁，将施工荷载传递到混凝土结构的竖向承重构件上；

30、s3：安装混凝土结构回顶加固装置；

31、s4：安装地面拼装胎架和原位支撑胎架；

32、s5：安装主管并校正定位，根据主管的布置，依次安装次管；

33、s6：拼接完成验收后进行吊装；

34、s7：对管件进行焊接固定，焊接完毕后，松开吊装，由原位支撑胎架进行支撑；

35、s8：所有吊装单元全部就位后，补充安装单元交界区域的次杆。

36、作为对上述技术方案的进一步改进，步骤五包括如下步骤：

37、s1：对安装场地进行测量放线；

38、s2：安装地面分配梁和导荷梁，将施工荷载传递到混凝土结构的竖向承重构件上；

39、s3：安装混凝土结构回顶加固装置；

40、s4：安装地面拼装胎架和主管并校正定位，根据主管的布置，依次安装次管；

41、s5：安装提升塔架、液压提升设备；

42、s6：验收合格后对拼接的屋面网壳进行整体提升；

43、s7：重复s4-s6，将拼接的屋面网壳分步累积提升到指定位置。

44、作为对上述技术方案的进一步改进，分步累积提升包括如下步骤，

45、步骤1：将屋面网壳分为若干个提升单元；

46、步骤2：将第一网壳提升单元整体提升一定标高后，在第一网壳提升单元的两侧对称拼装第二提升单元的杆件，拼装完成后，继续将第一网壳提升单元和第二网壳提升单元整体提升相应高度，按照上述方法依次完成提升单元的拼接和提升，最终将拼接好的屋面网壳整体提升至指定的高度。

47、通过上述技术方案，屋面网壳采用地面拼装的方法，有利于提高测量定位准确度和焊接操作质量，保证曲面体网壳线形质量；屋面网壳采用不等高分步累积提升，可以保证屋面网壳的整体形变控制在规定的范围内，确保屋面网壳整体的施工效果；采用分步累积提升的方法，减少高空作业时间，降低施工风险的发生，保证网壳整体的施工质量和效果。

48、作为对上述技术方案的进一步改进，步骤四中，整体提升包括以下提升步骤：

49、步骤1：先提升一定高度后悬停，观测各提升吊点的提升高度，确保提升单元的空中姿态与规定姿态时相同，静置4～12小时，观察并记录提升单元重点部位的变形情况、提升设备安全性及施工环境；

50、步骤2：若变形符合设计要求和提升设备安全性满足要求，则将拼接好的封边桁架和立面网壳整体提升到设计高度。

51、作为对上述技术方案的进一步改进，将拼接的屋面网壳提升到距设计高度一定高度后暂停提升，观测各提升吊点的提升高度和提升单元空中姿态，对屋面网壳和提升单元进行调整，调整拼接后的屋面网壳与已经吊装就位的封边桁架和立面网壳进行拼接。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

53、(1)本发明中的施工方法根据网壳不同部位的结构特点，采取地面拼装、单元吊装、分步累积提升相结合的方法施工；通过建立三维模型，建立模拟的拼接模型、受力模型，保证网壳拼接效果和选择合适的施工工具，减少作业安全风险，保证安装的整体效果和质量；

54、(2)网壳各个细分区域可在地面场地平行施工、同时拼装，不受工作面条件限制，缩短施工的工期；减少高空作业量，显著降低安全风险；地面作业有利于提高测量定位准确度和焊接操作质量；支撑措施投入较少，施工成本降低；

55、(3)本发明中的屋面网壳采用分步累积提升的方法，可以保证屋面网壳的整体形变控制在规定的范围内，确保屋面网壳整体的施工效果；屋面网壳采用地面拼装的方法，有利于提高测量定位准确度和焊接操作质量，保证曲面体网壳线形质量；屋面网壳采用不等高分步累积提升，可以保证屋面网壳的整体形变控制在规定的范围内，确保屋面网壳整体的施工效果；采用分步累积提升的方法，减少高空作业时间，，降低施工风险的发生，保证网壳整体的施工质量和效果。