大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法 |
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| 申请号 | CN202410295538.3 | 申请日 | 2024-03-15 | 公开(公告)号 | CN117967051A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 中国建筑第二工程局有限公司; | 发明人 | 郑齐征; 茆怀远; 李伟; 王光新; 张先发; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法，包括如下步骤： 支撑 钢 柱的安装、钢柱上部一级铸钢 节点 的 定位 安装、树杈柱的安装、二级铸钢节点的定位安装、树杈柱上部二级树杈柱的安装、钢制节点的安装、屋面毂节点的定位、屋面钢梁的 焊接 安装、封边钢梁的安装以及其他附属构件的安装。本发明通过采用地面作业区毂节点小单元拼装，空中吊装焊接的方式，较传统钢结构的散装焊接：减小了操作难度，加快了施工进度，有效的解决了钢结构吊装过程中由于钢构件过多产生的拼装及焊接 精度 问题，减少了施工过程中安全隐患等优势。 | ||||||
| 权利要求 | 1.大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法，其特征在于，包括如下步骤：支撑钢柱的安装、钢柱上部一级铸钢节点的定位安装、树杈柱的安装、二级铸钢节点的定位安装、树杈柱上部二级树杈柱的安装、钢制节点的安装、屋面毂节点的定位、屋面钢梁的焊接安装、封边钢梁的安装以及其他附属构件的安装。 |
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| 说明书全文 | 大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法技术领域[0001] 本发明涉及网壳结构安装施工技术领域，具体涉及大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法。 背景技术[0002] 大跨度空间网壳结构是一种高效能空间薄壁结构，具有杆系结构和薄壳结构的主要特性，受力合理、刚度大、跨越能力大，可以用小型构件组装成大型空间，其杆件和连接节点可以在工厂预制，安装简便，不需要大型机具设备，综合经济指标较好，而且造型丰富多彩，不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取。大跨度空间网壳结构适用于各种跨度的建筑，尤其是大跨度建筑，如体育馆、展览馆、航站楼等。其优点包括结构轻盈、受力合理、施工方便、造型美观等。 发明内容[0004] 为解决上述问题，本发明公开了大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法，通过采用地面作业区毂节点小单元拼装，空中吊装焊接的方式，较传统钢结构的散装焊接：减小了操作难度，加快了施工进度，有效的解决了钢结构吊装过程中由于钢构件过多产生的拼装及焊接精度问题，减少了施工过程中安全隐患等优势。 [0005] 具体方案如下：大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法，其特征在于，包括如下步骤：支撑钢柱的安装、钢柱上部一级铸钢节点的定位安装、树杈柱的安装、二级铸钢节点的定位安装、树杈柱上部二级树杈柱的安装、钢制节点的安装、屋面毂节点的定位、屋面钢梁的焊接安装、封边钢梁的安装以及其他附属构件的安装。 [0007] 为了确保每根钢梁对应剖口面的贴合度，在符合要求的加工厂内通过德州凯斯瑞剖口机加工完成。现场作业人员根据每根钢梁具体剖口的形状，与毂节点侧面进行现场固定焊接。该施工方法确保了每个节点位置与理论位置偏差不超过20mm，提高了焊接进度。 [0008] 本实施例中最大构件自重为下节柱，规格采用496～600×35（单位：mm），长度为3.3米，其自重约1.5吨，故项目选用50T汽车吊进行现在吊装。为满足现场安全吊装施工的要求，首先对现场施工情况进行模拟，并通过相关的受力计算，最终确定了汽车吊站位于钢结构雨篷南北两侧。 [0009] 工况分析：选用50T汽车吊吊装时，其主臂选用42米，工作半径为22米。在此工况下汽车吊的吊装能力为3吨，负荷率为50%，小于75%，满足现场安全施工要求。 [0010] 所述树杈柱通过汽车吊进行吊装，为确保吊装过程的安全，吊装前每根钢柱端部选用200*155*20mm的吊耳进行焊接，将钢丝绳穿过吊耳，并固定在吊钩上进行吊装施工；起吊前，其根部落于地库顶板上，铺设钢板垫实，利用汽车吊的吊钩起升、变幅、吊臂的回转，缓慢的将钢柱扶直，该过程保证钢柱不离开地面，等待钢柱稳定后继续提升；使用经纬仪进行垂直校正时，需要两个经纬仪同时工作。 [0011] 首先将经纬仪放置在钢柱相互垂直的两个方向上，使纵向导线与树杈柱底座对齐；望远镜分别在钢柱的上下两端照射安装标记，记录上下两端向下投射后的距离，并在过程中对树杈柱进行调整，使其垂直度保持不变，H/1000和≤10mm；柱子较高时，采用1‑2kg质量的线坠进行测量；定位在柱子的适当高度，测量前，钢头焊接在柱的侧面，采用磁吸盘将线系在螺纹头上，测量柱的侧面与线的距离，如果上下一致，表示树杈柱是垂直度满足要求，否则满足垂直度要求；首次校正树杈柱垂直度校正可采用吊车吊臂进行，吊柱到位后，钢柱垂直度通常控制在20mm以内。拧紧立柱底部螺栓，吊车可松开钢钩。修正应先修正偏差大的一面，再修正偏差小的一面，若两面偏差数相近，则应先修正小的一面。钢柱垂直两个方向准确后，应重新校核平面轴线和标高，并对钢柱进行垂直校正。 [0013] 在进行填焊前，将第一层焊道上的凸起部分和引弧引起的多余部分清除；填充层焊接多道焊接，每一层由第一道和中间道焊接而成；首道焊丝指向向下，其倾角与垂直角成50°左右，左指约20°为采用“左焊法”，右指约20°为采用“右焊法”；通过焊丝焊接第二、中间焊缝时，焊丝保持水平，与前进方向呈80 85°夹角。坡边焊接时，焊丝向上倾约5°。每层焊接~ 应保持明显垂直或略向外倾斜，与面缝层焊接时应注意2mm深度的焊接角度。1.5mm以下，使凹槽边缘清晰可见。 [0014] 面层焊接直接关系到该焊缝外观质量是否符合质量检验标准，开始焊接前应对全焊缝进行修补，消除凹凸处，尚未达到合格处应先予以修复，保持该焊缝的连续均匀成型；面缝焊接前，在试弧板上完成参数调试，清理首道缝部的基台，必要时采用角向磨光机修磨成宽窄基本一致整齐易观察的待焊边沿，自引弧段始焊在引出段收弧；焊肉均匀地高出母材2～2.5mm，以后各道均匀平直地叠压，焊接最后一道时，降低焊速，向后方缓慢推送，确保无咬肉，以防因高温熔液坠落塌陷而形成咬肉类质量缺陷。 [0015] 钢结构雨篷焊缝外观检查合格后，需经24小时使其充分冷却。待钢材金相组织稳定后，按设计要求由专业检测单位对焊缝进行超声波无损检测，执行GB11345钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级，规定的检验等级并出具探伤报告。 [0016] 项目钢结构雨篷防腐蚀设计年限不少于20年。钢构件除锈后立即涂漆，防锈涂层由底漆、中间漆及面漆组成；采用电动、风动工具将构件表面的毛刺、氧化皮、铁锈、焊渣、焊疤、灰尘、油污及附着物彻底清除干净。 [0017] 涂装前，除了底材或前道涂层的表面要清洁、干燥外环境温度宜在摄氏5℃‑38℃之间，相对湿度不应大于85%，涂装时构件表面不应有结露，涂装后4h内应保护免受雨淋；经处理的钢结构基层，及时涂刷底漆，间隔时间不应超过6小时；一道漆凃装完毕后，在进行下道漆涂装之前，要确认是否已达到规定的涂装间隔时间，否则就不能进行涂装；如果在过了最长涂装间隔时间以后再进行涂装，则用细砂纸将前道漆打毛后，并清除尘土、杂质以后再进行涂装；在每一遍通涂之前，必须对焊逢、边角和不宜喷涂的小部件进行预涂。 [0018] 本发明的有益效果在于：本工法高效、简单、实用，能有效满足施工要求；从工程实例的使用效果来看，本工法具有很强的适用性，实现了节能减排、绿色建造的目的，并在一定程度上节约了项目成本，加快了项目的施工进度；具体表现在： 1、施工进度快；本工法采用了小单元地面拼装，空中焊接的方式，相比传统散装焊接的方式，缩短了施工周期，降低了大型机械的租赁费用，节约了项目施工成本； 2、安全隐患小；本工法采用汽车吊进行吊装，并通过支撑脚手架辅助网壳结构安装作业，减少了吊装频次，降低了安全隐患； 3、焊接精度高；本工法提前焊接完成跟毂节点连接的钢梁，钢结构小单元焊接精度易于控制，能确保对毂节点的精准定位，同时提高了网壳结构的成型质量。 附图说明 [0019] 图1为本发明的流程图。 [0020] 图2为实施例中树杈柱的现场图。 [0021] 图3为实施例中中心落地圆筒的现场图。 [0022] 图4为测量模型图。 具体实施方式[0023] 下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。 [0024] 如图1所示，本发明提供了大跨度非对称空间网壳结构安装施工方法，其特征在于，包括如下步骤：支撑钢柱的安装、钢柱上部一级铸钢节点的定位安装、树杈柱的安装、二级铸钢节点的定位安装、树杈柱上部二级树杈柱的安装、钢制节点的安装、屋面毂节点的定位、屋面钢梁的焊接安装、封边钢梁的安装以及其他附属构件的安装。 [0025] 本实施例为钢结构雨蓬安装焊接施工，由传统的"钢构件吊装，空中散装焊接"的施工工艺改为“钢构件地面小单元拼装，吊装空中焊接”施工工艺。本工法施工的钢结构雨篷施工为单层壳体结构，单层壳体通过5根树杈柱（图2）及中心落地圆筒（图3）进行支撑。单层壳体由矩形管通过毂节点焊接成网格状，每个网格的单根构件的长度约为1.7米左右，整个结构形状为异性双曲壳体结构。 [0026] 为保证钢结构雨蓬节点焊接的精度和外观形状的整体美观，在安装的过程中，通过采用经纬仪等测量仪器对每个毂节点的点位坐标进行严格控制（图4），保证了每根钢梁对焊位置的精准，使其误差控制在20mm以内，满足设计要求。 [0027] 安装过程中采用小单元拼装及散装形式，利用50吨汽车吊吊装，施工人员站在支撑脚手架平台上，按照毂节点的点位坐标，先将毂节点的位置固定好，再填充跟毂节点连接的6根钢梁。 [0028] 为了确保每根钢梁对应剖口面的贴合度，在符合要求的加工厂内通过德州凯斯瑞剖口机加工完成。现场作业人员根据每根钢梁具体剖口的形状，与毂节点侧面进行现场固定焊接。该施工方法确保了每个节点位置与理论位置偏差不超过20mm，提高了焊接进度。 [0029] 本实施例中最大构件自重为下节柱，规格采用496～600×35（单位：mm），长度为3.3米，其自重约1.5吨，故项目选用50T汽车吊进行现在吊装。为满足现场安全吊装施工的要求，首先对现场施工情况进行模拟，并通过相关的受力计算，最终确定了汽车吊站位于钢结构雨篷南北两侧。 [0030] 工况分析：选用50T汽车吊吊装时，其主臂选用42米，工作半径为22米。在此工况下汽车吊的吊装能力为3吨，负荷率为50%，小于75%，满足现场安全施工要求。 [0031] 所述树杈柱通过汽车吊进行吊装，为确保吊装过程的安全，吊装前每根钢柱端部选用200*155*20mm的吊耳进行焊接，将钢丝绳穿过吊耳，并固定在吊钩上进行吊装施工；起吊前，其根部落于地库顶板上，铺设钢板垫实，利用汽车吊的吊钩起升、变幅、吊臂的回转，缓慢的将钢柱扶直，该过程保证钢柱不离开地面，等待钢柱稳定后继续提升；使用经纬仪进行垂直校正时，需要两个经纬仪同时工作。 [0032] 首先将经纬仪放置在钢柱相互垂直的两个方向上，使纵向导线与树杈柱底座对齐；望远镜分别在钢柱的上下两端照射安装标记，记录上下两端向下投射后的距离，并在过程中对树杈柱进行调整，使其垂直度保持不变，H/1000和≤10mm；柱子较高时，采用1‑2kg质量的线坠进行测量；定位在柱子的适当高度，测量前，钢头焊接在柱的侧面，采用磁吸盘将线系在螺纹头上，测量柱的侧面与线的距离，如果上下一致，表示树杈柱是垂直度满足要求，否则满足垂直度要求；首次校正树杈柱垂直度校正可采用吊车吊臂进行，吊柱到位后，钢柱垂直度通常控制在20mm以内。拧紧立柱底部螺栓，吊车可松开钢钩。修正应先修正偏差大的一面，再修正偏差小的一面，若两面偏差数相近，则应先修正小的一面。钢柱垂直两个方向准确后，应重新校核平面轴线和标高，并对钢柱进行垂直校正。 [0033] 采用CO2气体保护半自动焊的焊接工艺来完成钢结构焊接；选用实芯焊丝和药芯焊丝，增加了双重保护，熔池更易成型，飞溅少、焊缝成型美观。 [0034] 在进行填焊前，将第一层焊道上的凸起部分和引弧引起的多余部分清除；填充层焊接多道焊接，每一层由第一道和中间道焊接而成；首道焊丝指向向下，其倾角与垂直角成50°左右，左指约20°为采用“左焊法”，右指约20°为采用“右焊法”；通过焊丝焊接第二、中间焊缝时，焊丝保持水平，与前进方向呈80 85°夹角。坡边焊接时，焊丝向上倾约5°。每层焊接~ 应保持明显垂直或略向外倾斜，与面缝层焊接时应注意2mm深度的焊接角度。1.5mm以下，使凹槽边缘清晰可见。 [0035] 面层焊接直接关系到该焊缝外观质量是否符合质量检验标准，开始焊接前应对全焊缝进行修补，消除凹凸处，尚未达到合格处应先予以修复，保持该焊缝的连续均匀成型；面缝焊接前，在试弧板上完成参数调试，清理首道缝部的基台，必要时采用角向磨光机修磨成宽窄基本一致整齐易观察的待焊边沿，自引弧段始焊在引出段收弧；焊肉均匀地高出母材2～2.5mm，以后各道均匀平直地叠压，焊接最后一道时，降低焊速，向后方缓慢推送，确保无咬肉，以防因高温熔液坠落塌陷而形成咬肉类质量缺陷。 [0036] 钢结构雨篷焊缝外观检查合格后，需经24小时使其充分冷却。待钢材金相组织稳定后，按设计要求由专业检测单位对焊缝进行超声波无损检测，执行GB11345钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级，规定的检验等级并出具探伤报告。 [0037] 项目钢结构雨篷防腐蚀设计年限不少于20年。钢构件除锈后立即涂漆，防锈涂层由底漆、中间漆及面漆组成；采用电动、风动工具将构件表面的毛刺、氧化皮、铁锈、焊渣、焊疤、灰尘、油污及附着物彻底清除干净。 [0038] 涂装前，除了底材或前道涂层的表面要清洁、干燥外环境温度宜在摄氏5℃‑38℃之间，相对湿度不应大于85%，涂装时构件表面不应有结露，涂装后4h内应保护免受雨淋；经处理的钢结构基层，及时涂刷底漆，间隔时间不应超过6小时；一道漆凃装完毕后，在进行下道漆涂装之前，要确认是否已达到规定的涂装间隔时间，否则就不能进行涂装；如果在过了最长涂装间隔时间以后再进行涂装，则用细砂纸将前道漆打毛后，并清除尘土、杂质以后再进行涂装；在每一遍通涂之前，必须对焊逢、边角和不宜喷涂的小部件进行预涂。 [0039] 本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。 |
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