地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法
【专利摘要】本发明公开了一种地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法，采用以下步骤：一)将每榀管桁架分成两个桁架端部和2～4个桁架单元体，在工厂完成预制；二)在施工现场，在设定的永久结构上预埋桁架端部；三)在施工现场，采用炮车将桁架单元体运输至其设定安装位置的正下方，就位于枕木上，然后将相邻的两个桁架单元体连接在一起，形成管桁架主体，对接的两根弦杆Ⅰ通过分段节点连接；四)采用悬吊装置将管桁架主体垂直吊装就位，然后将管桁架主体的两端与相对应的两个桁架端部连接在一起，对接的两根弦杆Ⅱ通过端头节点连接。本发明能够完成地下结构内的大跨度大空间管桁架施工，并且能够保证施工质量，降低施工成本。
【专利说明】
地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法
技术领域
[0001]本发明涉及一种地下建筑结构，特别是涉及一种地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展，五星级酒店及高档写字楼日益增多，作为五星级星级酒店既要客户入住舒适，同时也要有一系列配套设施满足商务需要，宴会大厅主要承担宴会、会议、婚礼展示等功能。它的功能就要求宴会大厅必须空间跨度大，层高净高要高，开间大，无梁柱。混凝土结构无法满足层高净高和跨度。无缝钢管桁架自重轻，跨度大，可以解决这一问题。但此类桁架结构多用于地上空间结构，地下空间受地下结构多梁柱体系的影响，很少应用，更无相关的施工案例参考。
[0003]某工程位于地下结构负二层中心地带，长度36米，宽度27米，净高8米，采用15榀无缝方管桁架，每榀桁架长27米，高1.7米，重9.5吨，属于地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架，受地下室结构限制，整体桁架无法直接运输到现场，且现场塔吊无法将单榀桁架直接吊装就位，基坑周围也不具备停靠吊装设备的条件，故吊车无法吊装。
【发明内容】
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法。
[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法，采用以下步骤:一)将每榀管桁架分成结构对称的两个桁架端部和2?4个桁架单元体，在工厂完成所有所述桁架端部和所有所述桁架单元体的预制;二)在施工现场，在设定的永久结构上预埋桁架端部;三)在施工现场，采用炮车将所述桁架单元体运输至其设定安装位置的正下方，就位于枕木上，然后将相邻的两个所述桁架单元体连接在一起，形成管桁架主体，对接的两根弦杆I通过分段节点连接;所述分段节点包括一衬管I，在所述衬管I的顶部和底部各设有一与其焊接的背带板I，所述衬管I设置在两根所述弦杆I的对接处内部，在所述弦杆I的左右侧壁上均设有与所述衬管I相对的安装孔I，所述衬管I通过形成在所述安装孔I内的塞焊缝I与相应的所述弦杆I焊接，相对的两根所述弦杆I焊接；四)采用悬吊装置将所述管桁架主体垂直吊装就位，然后将所述管桁架主体的两端与相对应的两个所述桁架端部连接在一起，对接的两根弦杆π通过端头节点连接;所述端头节点包括一衬管Π，在所述衬管Π的顶部和底部各设有一与其焊接的背带板Π，所述衬管Π设置在两根所述弦杆Π的对接处内部，在所述弦杆Π的左右侧壁上均设有与所述衬管Π相对的安装孔Π，所述衬管Π通过形成在所述安装孔Π内的塞焊缝与相应的所述弦杆Π焊接，相对的两根所述弦杆Π焊接;所述悬吊装置包括左右对称的两个吊装支架，所述吊装支架固定在与桁架端部对应的永久结构上，所述吊装支架设有分置在其两侧的悬臂和缆风绳，所述悬臂的末端位于管桁架主体的上方，在所述悬臂的末端设有吊环I，在所述吊环I上连接有电动葫芦I。
[0006]所述步骤四)，所述端头节点还包括盖板，所述盖板置放在位于所述衬管Π上方的所述背带板Π上，位于所述桁架单元体内的所述弦杆Π上部加工有一开口，所述盖板填补在所述开口内，所述盖板的周围与相应的所述弦杆Π焊接;在所述盖板上面覆盖有加强板，所述加强板的周围与两根所述弦杆Π焊接。
[0007]所述步骤三)，所述炮车采用左右对称结构，并设有四根立柱，在四根所述立柱的顶部设有两根横向端部顶梁和两根纵向顶梁，在四根所述立柱的底部均设有万向脚轮，在四根所述立柱的底部设有二根纵向底梁，在所述纵向顶梁和所述纵向底梁之间设有侧部长斜撑，在相连的所述横向端部顶梁和所述立柱之间设有端部短斜撑，所述横向端部顶梁的中部和所述立柱的上部通过所述端部短斜撑连接，在所述横向端部顶梁的中部下方设有吊环Π，所述吊环Π位于两个所述端部短斜撑之间，在所述吊环Π上连接有电动葫芦Π。
[0008]所述步骤一)，所述管桁架采用无缝矩形管制成，在工厂预制时，先完成整榀桁架的加工，然后按照设定长度分断成结构对称的两个桁架端部和2?4个桁架单元体。
[0009]本发明具有的优点和积极效果是:管桁架在工厂分段预制后运到施工现场，解决了整榀桁架运输困难的问题，质量和安全得到有效保障;在施工现场，利用炮车进行分段桁架的地面运输和垂直吊装的精准地面定位，不受地下空间的场地限制，能够节约机械费用，减少空中起吊桁架的不稳定性;利用永久结构作为支点的悬吊装置对管桁架主体进行垂直吊装，无需使用大型吊装设备，减少了高空作业，节约了成本;管桁架采用端部预埋，连接部用衬管加强，在焊接时，衬管外的背带板还起到引弧板的作用，不伤及母材，能够保证焊接质量，保证桁架的强度、刚度和稳定性。综上所述，本发明在地下结构施工条件受限的情况下，实现了地下大空间的利用，适用于超深地下大空间的超大跨度的大型体育场馆、公共建筑和各种用圆管、矩管作为骨架构成各类形状的空间结构的建筑物以及构筑物，具有良好的发展前景，便于在行业中普及和推广应用。
【附图说明】
[0010]图1为本发明步骤一)的示意图；
[0011]图2为本发明步骤二)的示意图；
[0012]图3为本发明步骤三)采用的炮车主视图；
[0013]图4为图3的侧视图；
[0014]图5为图3的俯视图；
[0015]图6为本发明步骤三)形成的管桁架主体结构示意图；
[0016]图7为本发明步骤三)采用的分段节点示意图；
[0017]图8为本发明步骤四)采用的吊装支架示意图；
[0018]图9为本发明步骤四)垂直吊装的示意图；
[0019]图10为本发明步骤四)完成的整榀管桁架示意图；
[0020]图11为本发明步骤四)采用的端点节点示意图。
[0021 ]图中:1、桁架端部;2、桁架单元体;3、端头节点；3-1、衬管Π ; 3-2、盖板;3-3、加强板;3-4、背带板Π ; 3-5、安装孔Π ; 4、分段节点;4-1、衬管I; 4-2、背带板I; 4-3、安装孔I; 5、弦杆Π;6、弦杆I ;7、永久结构;8-1、立柱;8-2、端部短斜撑;8-3、横向端部顶梁;8-4、吊环；8-5、万向脚轮;8-6、纵向顶梁;8-7、侧部长斜撑;8-8、纵向底梁;8-9、横向中间顶梁9-1、缆风绳;9_2、吊装支架;9_3、悬臂;9_4、吊环I ;9_5、预埋钢板。
【具体实施方式】
[0022]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0023]请参阅图1?图11，一种地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法，采用以下步骤:
[0024]一)将每榀管桁架分成结构对称的两个桁架端部I和2?4个桁架单元体2，在工厂完成所有所述桁架端部I和所有所述桁架单元体2的预制。
[0025]二)在施工现场，在设定的永久结构7上预埋桁架端部I。
[0026]三)在施工现场，采用炮车将所述桁架单元体2运输至其设定安装位置的正下方，就位于枕木上，然后将相邻的两个所述桁架单元体2连接在一起，形成管桁架主体，对接的两根弦杆16通过分段节点4连接。
[0027]所述分段节点4包括一衬管14-1，在所述衬管14-1的顶部和底部各设有一与其焊接的背带板14-2，所述衬管14-1设置在两根所述弦杆16的对接处内部，在所述弦杆16的左右侧壁上均设有与所述衬管14-1相对的安装孔14-3，所述衬管14-1通过形成在所述安装孔14-3内的塞焊缝I与相应的所述弦杆16焊接，相对的两根所述弦杆16焊接。
[0028]四)采用悬吊装置将所述管桁架主体垂直吊装就位，然后将所述管桁架主体的两端与相对应的两个所述桁架端部I连接在一起，对接的两根弦杆Π 5通过端头节点3连接。
[0029]所述端头节点3包括一衬管Π3-1，在所述衬管Π 3-1的顶部和底部各设有一与其焊接的背带板Π 3-4，所述衬管Π 3-1设置在两根所述弦杆Π 5的对接处内部，在所述弦杆Π5的左右侧壁上均设有与所述衬管Π 3-1相对的安装孔Π 3-5，所述衬管Π 3-1通过形成在所述安装孔Π 3-5内的塞焊缝Π与相应的所述弦杆Π 5焊接，相对的两根所述弦杆Π 5焊接。
[0030]所述悬吊装置包括左右对称的两个吊装支架9-2，所述吊装支架9-2固定在与桁架端部对应的永久结构7上，所述吊装支架9-2设有分置在其两侧的悬臂9-3和缆风绳9-1，所述悬臂9-3的末端位于管桁架主体的上方，在所述悬臂9-3的末端设有吊环19-4，在所述吊环19-4上连接有电动葫芦I。在本实施例中，所述吊装支架9-2的主体采用三角架，所述三角架的底部固接在预埋钢板9-5上，所述预埋钢板9-5锚固在永久结构7内。上述结构简单、稳定可靠。所述三角架采用工字钢焊接而成的。
[0031]在本实施例中，所述大跨度管桁架是由方管形成的，为了现场施工方便、便于高空作业并保证焊接质量，所述步骤四)中的所述端头节点3还包括盖板3-2，所述盖板3-2置放在位于所述衬管Π 3-1上方的所述背带板Π 3-4上，位于所述桁架单元体2内的所述弦杆Π 5上部加工有一开口，所述盖板3-2填补在所述开口内，所述盖板3-2的周围与相应的所述弦杆Π 5焊接;在所述盖板3-2上面覆盖有加强板3-3，所述加强板3-3的周围与两根所述弦杆Π5焊接。
[0032]在本实施例中，所述步骤三)中的炮车采用左右对称结构，并设有四根立柱8-1，在四根所述立柱8-1的顶部设有两根横向端部顶梁8-3和两根纵向顶梁8-6，在四根所述立柱I的底部均设有万向脚轮8-5，在四根所述立柱8-1的底部设有二根纵向底梁8-8，在所述纵向顶梁8-6和所述纵向底梁8-8之间设有侧部长斜撑8-7，在相连的所述横向端部顶梁8-3和所述立柱8-1之间设有端部短斜撑8-2，所述横向端部顶梁8-3的中部和所述立柱8-1的上部通过所述端部短斜撑8-2连接，在所述横向端部顶梁8-3的中部下方设有吊环Π8-4，所述吊环Π 8-4位于两个所述端部短斜撑8-2之间，在所述吊环Π 8-4上连接有电动葫芦Π。为了炮车的整体强度，在两根所述纵向顶梁8-6之间设有横向中间顶梁8-9。并且该炮车是采用工字钢焊接而成的。
[0033]在本实施例的所述步骤一)中，所述管桁架采用无缝矩形管制成，在工厂预制时，先完成整榀桁架的加工，然后按照设定长度分断成结构对称的两个桁架端部I和2?4个桁架单元体2。
[0034]在本发明中，分段对接节点里面加衬管，在衬管外加背带板，衬管和背带板起到加强连接的作用，同时背带板还起到引弧板的作用;在对接弦杆的侧壁上设置安装孔，在施工时，采用塞焊的方式将带背带板固定在对接弦杆内，利用了套管开孔栓销定位的原理，安装孔塞焊后起到了定位销的作用，定位的精度保证了加工的质量和装配的质量，降低了装配难度，提高了装配的成功率。
[0035]悬吊装置采用左右对称的两个悬臂式吊装支架，并在吊装支架上连接电动葫芦，利用门式起重机的施工原理，实现了定点垂直升降物品达到规定高度内的功能，能够满足地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架主体悬吊的需要。并且悬吊装置可以重复循环使用，能够降低施工成本。
[0036]炮车采用对称结构，在进行地面运输时，运用吊装平衡梁的原理，能够保持吊装物的平衡，避免吊索损坏吊装物;万向轮可以自由的控制运行方向，适合地下空间等狭小场地内的物品转运，避免了大型运输设备的使用，能够节约施工成本，降低劳动强度。同时，炮车还能够对吊装物进行精准水平定位，用于辅助塔吊的垂直运输，使吊装物的水平定位过程在地面完成，减少塔吊的高空作业时间，降低塔吊的高空作业风险，提高施工效率，降低施工成本。
[0037]上述悬吊装置和炮车组合使用能够完成物品在三维空间内的搬运和装卸。
[0038]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法，其特征在于，采用以下步骤: 一)将每榀管桁架分成结构对称的两个桁架端部和2?4个桁架单元体，在工厂完成所有所述桁架端部和所有所述桁架单元体的预制； 二)在施工现场，在设定的永久结构上预埋桁架端部； 三)在施工现场，采用炮车将所述桁架单元体运输至其设定安装位置的正下方，就位于枕木上，然后将相邻的两个所述桁架单元体连接在一起，形成管桁架主体，对接的两根弦杆I通过分段节点连接； 所述分段节点包括一衬管I，在所述衬管I的顶部和底部各设有一与其焊接的背带板I，所述衬管I设置在两根所述弦杆I的对接处内部，在所述弦杆I的左右侧壁上均设有与所述衬管I相对的安装孔I，所述衬管I通过形成在所述安装孔I内的塞焊缝I与相应的所述弦杆I焊接，相对的两根所述弦杆I焊接； 四)采用悬吊装置将所述管桁架主体垂直吊装就位，然后将所述管桁架主体的两端与相对应的两个所述桁架端部连接在一起，对接的两根弦杆Π通过端头节点连接； 所述端头节点包括一衬管Π，在所述衬管Π的顶部和底部各设有一与其焊接的背带板Π，所述衬管Π设置在两根所述弦杆Π的对接处内部，在所述弦杆Π的左右侧壁上均设有与所述衬管Π相对的安装孔Π，所述衬管Π通过形成在所述安装孔Π内的塞焊缝与相应的所述弦杆Π焊接，相对的两根所述弦杆Π焊接； 所述悬吊装置包括左右对称的两个吊装支架，所述吊装支架固定在与桁架端部对应的永久结构上，所述吊装支架设有分置在其两侧的悬臂和缆风绳，所述悬臂的末端位于管桁架主体的上方，在所述悬臂的末端设有吊环I，在所述吊环I上连接有电动葫芦I。2.根据权利要求1所述的地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法，其特征在于，所述步骤四)，所述端头节点还包括盖板，所述盖板置放在位于所述衬管Π上方的所述背带板Π上，位于所述桁架单元体内的所述弦杆π上部加工有一开口，所述盖板填补在所述开口内，所述盖板的周围与相应的所述弦杆Π焊接;在所述盖板上面覆盖有加强板，所述加强板的周围与两根所述弦杆π焊接。3.根据权利要求1所述的地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法，其特征在于，所述步骤三)，所述炮车采用左右对称结构，并设有四根立柱，在四根所述立柱的顶部设有两根横向端部顶梁和两根纵向顶梁，在四根所述立柱的底部均设有万向脚轮，在四根所述立柱的底部设有二根纵向底梁，在所述纵向顶梁和所述纵向底梁之间设有侧部长斜撑，在相连的所述横向端部顶梁和所述立柱之间设有端部短斜撑，所述横向端部顶梁的中部和所述立柱的上部通过所述端部短斜撑连接，在所述横向端部顶梁的中部下方设有吊环Π，所述吊环Π位于两个所述端部短斜撑之间，在所述吊环Π上连接有电动葫芦Π。4.根据权利要求1所述的地下大跨度大空间超高无柱钢结构管桁架施工工法，其特征在于，所述步骤一)，所述管桁架采用无缝矩形管制成，在工厂预制时，先完成整榀桁架的加工，然后按照设定长度分断成结构对称的两个桁架端部和2?4个桁架单元体。
【文档编号】E04B1/342GK105822066SQ201610216365
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】郭颖, 王占山, 窦卫, 张云富, 周建峰
【申请人】中建六局第三建筑工程有限公司, 中国建筑第六工程局有限公司