专利名称：大跨度单层雨棚网壳结构安装方法
技术领域：
本发明属于一种建筑施工工法，具体是一种大跨度单层雨棚网壳结构的安装方法。
背景技术：
为适应目前铁路快速发展及客运需求，充分改善旅客候车、乘降环境，铁路火车站站 台正逐步发展无站台柱钢桁架雨棚、无站台柱钢网架雨棚及无站台柱单层网壳雨棚。无站 台柱单层网壳雨棚作为一个新的钢结构，其运用在火车站使得旅客视野更为开阔，出行更 加方便、快捷。同时单层网壳雨棚因具有造型新颖、美观，利于建筑空间的拓展，以及本 身重量较轻、施工周期短、抗震性好、视野开阔，并利于环保等优点，在国内的火车站无 站台柱雨棚应用越来越广泛。
发明内容
本发明的目的是提供一种大跨度单层雨棚网壳结构安装方法，这种施工工法施工周期 短，制作出雨棚网壳具有结构强度高，抗震性好，重量轻等特点。 本发明的技术方案如下
大跨度单层雨棚网壳结构安装方法，其特征在于以安装于场地的纵横向相邻4根立柱 所占空间为一个单元，将整榀网壳主拱、边桁架和屋面方管檩条三个单元在制作场地内l: l胎具整体放样，进行整榀构件加工，再分主拱、边桁架和屋面方管檩条三个单元将其分割 成段、块，运输到施工现场，通过下列工序，组装成整榀单层网壳
(1) 、主拱焊接在立柱柱头焊接定位块，根据主拱分段焊接的需要，在场地搭设承 重脚手架平台，承重脚手架平台上安装用于主拱各段调整位置用的支托，依次将主拱对角 部位的支撑段吊装就位，支撑段与立柱相贯口焊接；再将对角部位支撑段之间的中间段吊 装就位，进行焊接；依此方法焊接得到主拱整体结构；通过支托可帮助支撑段、中间段的 定位；
(2) 、边桁架焊接将边桁架吊装就位，将边桁架与主拱上的相贯口焊接成一体；(3) 、屋面方管檩条焊接屋盖网壳为空间单层网壳，将由横向曲杆与纵向直杆相贯 焊接制作而成的屋面方管檩条块，按原切割相贯口与主拱相焊接，再将相邻的横向曲杆之 间采用纵向腹杆焊接连接成一体，得到大跨度网壳结构，拆除承重脚手架；
(4) 、在吊装构件过程中，遵循先主结构再次要构件的原则。
主拱焊接先定位焊接网壳主拱的支撑段与钢立柱的组合焊缝，将网壳主拱支撑段与 钢立柱定位焊接好，定位焊接组合焊缝的上下面，并打底焊；其次吊装网壳主拱中间段， 定位焊接好网壳主拱中间段，再全面对称焊接所有的组合焊缝和对接焊缝。
所述的网壳主拱及边桁架、屋面方管檩条，在制作时，其实际起拱度为理论弧度半径 的拱度hl与根据跨度与钢管强度算出的理论下挠度h2之和。
本发明的优点
本发明采取分单元主体结构分块吊装的方法，合理布置承重脚手架，能有效控制网壳 主拱、边桁架和屋面方管檩条的下挠变形，最大限度地提高构件吊装精度和进度，保证单 层雨棚网壳安装精度和质量，具有设备简单，投资少，易操作，工效高，现场施工灵活方 便，縮短施工周期的特点。与满堂搭建脚手架相比，节省了大量的脚手架搭拆费用，据测 算，每1万平方米雨棚累计可节省50万元。
图1为本发明大跨度单层雨棚网壳结构示意图。
图2为边桁架结构示意图。
图3为屋面方管檀条与主拱焊接结构示意图。
图4为主拱结构示意图。
具体实施例方式
参见附图。
大跨度单层雨棚网壳结构安装方法-(1)、根据计算机三维设计结果，将整榀网壳主拱、边桁架和屋面方管檩条三个单元 在制作场地内l: l胎具整体放样，进行整榀构件加工，再分主拱、边桁架和屋面方管檩条 三个单元进行分割，主拱分割成支撑段与中间段，边桁架分割成段，屋面方管檩条分割成 块，然后运输到施工现场，进行吊装焊接，组装成整榀单层网壳
根据网壳主拱的外形尺寸、运输条件以及制作安装的限制，将每单元间的网壳主拱分为八个段进行制作、运输，分七段进行吊装。吊装时先吊装4根支撑段1、 3、 4、 5，再拼 装对角线上的2根中间段2然后吊装，最后分别吊装合拢中间段6及其对角上的中间段7。
(2) 、承重脚手架平台搭设
根据网壳主拱吊装分段的方案，在相应的位置搭设承重支架。承重脚手架采用扣件式 钢管脚手架搭设。承重脚手架强度、稳定性及抗倾覆性必须进行检算。
承重脚手架搭设高度为桁架下弦以下200 500mm为宜，然后安装固定可调的支托， 用于主拱各段的辅助定位，支托上铺设脚手管和枕木，其最终标高采用全站仪测定。相邻 承重支架的搭设应不影响钢桁架吊装。
(3) 、定位块焊接
以安装于场地的纵横向相邻4根立柱8所占空间为一个单元，吊装前，在相应立柱8柱 头焊接两向定位块，并通过测量在立柱管面用"十"标示出标高轴线位置。定位块为三角钢 板(—50*50*20cm)，与承重脚手架同样作为主拱的支撑点，以靠立柱部位主拱上口内壁 的理论标高为基准。
(4) 、吊车就位
根据构件重量选择合适吨位的吊车、卡具及钢丝绳，吊车必须由专业指挥引导至相应 点位。
(5) 、网壳主拱桁架支撑(分段l、 3、 4、 5)安装
网壳主拱安装前，须检查实际尺寸，与制作理论尺寸是否符合。吊装测量必须以网壳 主拱的实际长度为准控制网壳主拱高程。
将吊索在预定吊点处挂好，网壳主拱的支撑段两端绑上牵引绳，并检查两头的相对方 向是否正确，然后在起重工的指挥下，将网壳主拱支撑段吊起，通过梁两端的牵引绳将梁 在空中旋转到位。将网壳主拱支撑段与钢立柱的相贯口对准，检查接口的对接间隙、错边 量、衬管安装,并通过全站仪进行测量控制，当接口、标高、轴线满足要求后，对其定位点 焊。
(6) 、中间部位网壳主拱拼装
a. 现场选择比较平缓的场地作为临时拼装现场。安放并固定四根方钢管作为拼装平台；
b. 将要拼装的两段弯管放置在平台上部；
c. 测出对角位置两根主拱(分段2)的净距，这是关键点；d.计算出对应该净距与弧度半径的拱度hl，并根据跨度与钢管强度算出理论下挠度 h2，实际起拱度l^hl+h2。根据实际测量出的净距与拱度h调整平台上部的两段弯管，如 长度有问题须及时调整。
(7) 、吊装时的测量控制
吊装时，首先在已安装完毕的钢立柱子上弹出轴线和网壳主拱支撑段与柱壁交接处的 位置线，以便于构件预先准确就位，减少调整时间。然后架设全站仪于对角线方向控制线 上，照准远点控制目标，拨相应计算角度，打开激光投点，使网壳主拱支撑段底部预先弹 设的标示线与激光红点重合，并进行最终点位的确认。
在脚手架上预设断口理论点位，正式吊装时操作人员可直接指挥吊车，使断口标记点 与脚手架上预设理论断点大致重合。
主拱吊装为整个测量工作中的重中之重，为保证各区主拱的安装精度和吊装的顺利进 行须提前根据需要在各单位所在区域做好多个控制点布设。
在网壳主拱各段全部合拢后，对网壳主拱高度进行定时复测，观察网壳主拱下沉及承 重支架变形情况，作为边桁架及屋面方管檩条安装提供数据。
(8) 、网壳主拱焊缝焊接顺序及要求
先定位焊接网壳主拱l、 3、 4和5段与钢立柱8的组合焊缝，将网壳主拱l、 3、 4和 5段与钢立柱8定位焊接好，定位焊接组合焊缝的上下面，并打底焊；其次吊装网壳主拱2、 6和7段，定位焊接好网壳主拱2、 6和7段。再全面对称焊接所有的组合焊缝和对接焊缝。
(9) 、网壳主拱对接、相贯口焊缝检测
主拱定位吊装完成后，可进行全面焊接，必须待焊缝检测合格后，才可进行边桁架的 吊装，若焊缝不符合设计要求，须将焊缝将部分焊缝去除重新焊接，直到满足要求， 一般 焊缝不得整改两次以上。
(10) 、边桁架吊装
① 边桁架的分段划分
根据桁架的外形尺寸和现场条件，将单根轴线间及相邻的整榀桁架分为一个吊装分段， 两侧的边桁架分成9、 10、 ll三个分段，由于运输限制，在整体制作完成后，需分段运输。
② 边桁架二次拼装焊接 边桁架二次拼装尺寸控制是重点。a. 场地选择
边桁架跨度大，吨位大，同时考虑二次倒运的困难，选择在就近的站台上拼装。带来 的影响是由于钢立柱的限制，吊车就位比较困难。
b. 边桁架对接
首先，对直线度，使得对接的两段桁架梁主管在同一直线上。第二步，根据制作定位 的边桁架中心点与节点位置，调整对接口的间距，保证对接口处的杆件在设计位置。由于 边桁架是整体制作后再割开，杆件位置都能保证，但主管经常会错位。通常采用葫芦固定， 用火焰校正或千斤顶加以纠正。
c. 边桁架起拱
如有条件在安装现场整体拼装制作，在制作时可以直接起拱。需二次拼装时起拱，可 用千斤顶放置于边桁架中下方，然后将两段桁架梁从中部抬起相同高度(该高度根据计算 的下挠度)，最后加衬管定位焊接。
d. 整体尺寸检测
待对接口焊缝全部焊接完成后，必须以制作已定位的中心点为基准，检查边桁架两端 与主拱相贯口的尺寸长度，该尺寸必须与实际测量的尺寸相吻合。如果主拱吊装误差大， 两端的相贯口需及时调整。在尺寸长度比实际长的情况下，可用气割修除后再打磨；否则， 在桁架梁偏短的情况下，相贯口焊缝将偏大，若大于3cm，须割除该相贯口 500mm以内的 主管，另外接长该主管。
(11) 、边桁架吊装
二次拼装完成的整榀边桁架，对接焊缝为一级焊缝。边桁架吊装采用四根钢丝绳绑扎； 吊点位置在桁架中间；由外侧向安装工位推进。安装前，在网壳主管与边桁架最内边点焊 定位块，以节省安装就位时间。
④边桁架测量
吊装前，在网壳主管及斜撑上弹出桁架轴心线，为保证精度，在网壳主管及斜撑上同 时弹出边桁架边线。制作边桁架时，在各边桁架中点位置，做油漆标记。
吊装时，全站仪置镜于边桁架轴线控制线上，拨90度以置镜点至边桁架中点理论距离 控制整体边桁架位置，并定出高程，如有需要可用两台全站仪用两点控制边桁架整体位置。
(12) 、屋面方管檩条安装① 屋面方管檩条分区划分
屋盖网壳为空间单层网壳，采用矩形截面钢管制作屋面方管檩条块，作为屋面网壳主 要杆件，杆件间相贯焊接，节点形式简洁、单一，但屋盖网壳其刚性较差，平面内的稳定 性也不好，拼装时采用分块拼装，每相邻二根横向曲杆12与其间纵向直杆13在胎具上进 行预拼装成安装小单元。直杆拼装前，开制4*60°坡口，以利于基本焊透。根据横向三跨屋 面方管檩条弧度的不同，预拼装胎具制作三套。屋面网壳方管檩条在胎具上整体预拼装， 分平均三段进行拼装、焊接，以便装车运输。采用制作现场拼装后断成三部分运输到安装 现场拼装后整体吊装，主要有以下优点地面拼装焊接质量易保证，减少空中测量难度； 控制平面外失稳，加快空中施工进度，质量精度易保证。
② 安装原则
a. 先把横向曲杆节点在制作现场焊接到网壳主管上。
b. 安装时用经纬仪对定位点的位置进行标示；保证节点纵杆的直线度和纵杆断口外侧
的标高差与设计吻合，节点横杆同理。
c. 吊装就位点焊牢靠，经仪器对标高多点测量后按设计要求焊接。
d. 安装顺序尽量减少构件的变形，并增加结构的稳定性。吊装前在最长的屋面方管檩 条中心搭设承重脚手架以防止檩条扭曲、变形。
e. 单组檩条吊装就位后，应及时用纵向檩条将单组檩条与其它组檩条连接成型增加屋 面方管檩条的稳定性、安全性和刚度。
f. 分区单组檩条吊装完毕后，对未吊装的纵向檩条用巻扬机拉至屋面进行安装，全面 施焊。
③ 屋面方管檩条尺寸检测
必须对屋面方管檩条总体尺寸进行复检。檩条与主拱、边桁架圆管为非普通中心对齐， 而是上口齐平相贯，相贯口复杂，由网壳主拱、边桁架引起的安装误差很容易使屋面方管 檩条的相贯口与设计不吻合。因此，通过理论与实际两方面来控制检查檩条的总体尺寸。
a. 检査屋面方管檩条的理论尺寸通过计算机放样出檩条与主拱相贯的理论模型，以 制作时定位的中心点为基准，根据模型尺寸检查檩条的外弧长度，最大弦长及相贯口的相 对位置；
b. 检查屋面方管檩条的实际尺寸通过安装现场实际测量，定位檩条中心与两侧主拱的相对位置；
c.通过理论与实际尺寸的对比，对屋面方管檩条横向曲杆的相贯口进行调整。 ⑤测量控制
吊装屋面弧形方管檩条之前，在制作现场将方管中心画上轴线控制标识，以便吊装时 控制轴线和垂直度。
吊装前以控制网基点为准，布设对应弧形方管位置桩。全站仪每次置镜并瞄准相应位 置桩，以已吊装完毕桁架上的标识相应为目标确定焊口位置。从而减少测量人员的登高作 业工作量，并提高吊装效率和精度。
吊装时全站仪控制方管中轴线，并打高程点。 一台经讳仪控制弧形线的位置。
工地现场拼装的质量好坏将直接影响高空分段拼装的质量，测量工作的质量是钢网壳 高精度拼装的关键工作，测量验收应贯穿各工序的始末，对各工序的施工测量、跟踪检测 全方位进行监测。
(13)、屋面方管檩条纵向腹杆安装焊接
网壳焊接采用C02气保焊，焊接采用双数焊工进行对称焊接，焊接从中部向两端进行， 在焊接过程中必须随时注意网壳的挠度和侧向变形，应随时进行测量，否则须调整焊接顺 序。焊接结束后，修补、打磨、自检、专检，切割余量后提交监理，然后补漆，做好高空 吊装前的一切准备工作。
纵向腹杆安装必须以在吊装分段的接口处分段间的对合标记线及两侧已安装完成的纵 向腹杆位准线，做到定位精确，同时要平滑过渡。
9
权利要求
1、大跨度单层雨棚网壳结构安装方法，其特征在于以安装于场地的纵横向相邻4根立柱所占空间为一个单元，将整榀网壳主拱、边桁架和屋面方管檩条三个单元在制作场地内11胎具整体放样，进行整榀构件加工，再分主拱、边桁架和屋面方管檩条三个单元将其分割成段、块，运输到施工现场，通过下列工序，组装成整榀单层网壳(1)、主拱焊接在立柱柱头焊接定位块，根据主拱分段焊接的需要，在场地搭设承重脚手架平台，承重脚手架平台上安装用于主拱各段调整位置用的支托，依次将主拱对角部位的支撑段吊装就位，支撑段与立柱相贯口焊接；再将对角部位支撑段之间的中间段吊装就位，进行焊接；依此方法焊接得到主拱整体结构；通过支托可帮助支撑段、中间段的定位；(2)、边桁架焊接将边桁架吊装就位，将边桁架与主拱上的相贯口焊接成一体；(3)、屋面方管檩条焊接屋盖网壳为空间单层网壳，将由横向曲杆与纵向直杆相贯焊接制作而成的屋面方管檩条块，按原切割相贯口与主拱相焊接，再将相邻的横向曲杆之间采用纵向腹杆焊接连接成一体，得到大跨度网壳结构，拆除承重脚手架；(4)、在吊装构件过程中，遵循先主结构再次要构件的原则。
2、 根据权利要求1所述的大跨度单层雨棚网壳结构安装方法，其特征在于主拱焊接先 定位焊接网壳主拱的支撑段与钢立柱的组合焊缝，将网壳主拱支撑段与钢立柱定位焊接好， 定位焊接组合焊缝的上下面，并打底焊；其次吊装网壳主拱中间段，定位焊接好网壳主拱 中间段，再全面对称焊接所有的组合焊缝和对接焊缝。
3、 根据权利要求l所述的大跨度单层雨棚网壳结构安装方法，其特征在于所述的网壳主 拱及边桁架、屋面方管檩条，在制作时，其实际起拱度为理论弧度半径的拱度hl与根据跨 度与钢管强度算出的理论下挠度h2之和。
全文摘要
本发明公开了一种大跨度单层雨棚网壳结构安装方法，以安装于场地的纵横向相邻4根立柱所占空间为一个单元，将整榀网壳主拱、边桁架和屋面方管檩条三个单元在制作场地内1∶1胎具整体放样，进行整榀构件加工，再分主拱、边桁架和屋面方管檩条三个单元将其分割成段、块，运输到施工现场，组装成整榀单层网壳。本发明采取分单元主体结构分块吊装的方法，合理布置承重脚手架，能有效控制网壳主拱、边桁架和屋面方管檩条的下挠变形，最大限度地提高构件吊装精度和进度，保证单层雨棚网壳安装精度和质量，具有设备简单，投资少，易操作，工效高，现场施工灵活方便，缩短施工周期的特点。与满堂搭建脚手架相比，节省了大量的脚手架搭拆费用。
文档编号E04H1/12GK101440667SQ200810021138
公开日2009年5月27日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者瑜 刘, 辉 刘, 阳 夏, 朱茂龙, 杨慧丰, 薛中权, 阮正洁, 陈宝民 申请人:中铁四局集团有限公司;合肥中铁钢结构有限公司