专利名称：一种钢结构穹顶的施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑领域，具体说，涉及一种钢结构穹顶的施工方法。
背景技术：
穹顶式结构是指悬垂的半球体空间或面积，通常构建在公共场所和大型场馆等建筑物顶部。钢结构穹顶是指穹顶的所有径向梁和环向梁均由钢管焊接而成。钢结构构件具有自重轻、安装快捷、抗震性能好、环境污染少等优点，钢结构穹顶具有内部空间大、强度和稳定性好、造型新颖美观等优点，因此，钢结构穹顶倍受建筑师青睐。图1示出了钢结构穹顶一个例子的俯视图，如图1所示，穹顶式结构由钢构件10构成，其包括顶环梁11、次环梁
12、基础环梁13、多条水平环梁14、15、多条主弧形梁16和多条次弧形梁17。其中，所有的弧形梁和环梁均由钢管构成，各交叉节点之间焊接连接。在现有的钢结构穹顶的施工过程中，采用满堂脚手架工艺，即在钢结构穹顶的内部大规模搭设的临时结构架。图2示出了现有技术中满堂脚手架正面示意图。如图2所示，满堂脚手架通常包括水平杆110、立杆120、扣件130、扫地杆140、小横杆150和剪刀撑160。满堂脚手架的搭设施工步骤包括a)根据设计图纸，摆放扫地杆150 ;b)树立立杆120，将立杆120与扫地杆150采用扣件130扣紧；c)安装扫地小横杆150，将小横杆150与立杆120或扫地杆140采用扣件130扣紧；d)安装水平杆110，将水平杆110与立杆120采用扣件130扣紧；e)重复步骤c)和步骤d)，至所有水平杆110安装完毕；f)安装剪刀撑160。根据满堂脚手架的设置高度不同，对水平杆110，立杆120，扫地杆150的构造要求也不同，对立杆步距，立杆纵距，立杆横距，横向斜支撑，剪刀撑设置位置及角度等各项参数的要求也不尽相同。另外，在脚手架的搭设和拆除过程中，通常采用大型吊车装配或者传送各构件。这种方法的缺点是，采用大型吊车装配和满堂脚手架，一方面，搭设和拆除满堂脚手架时需要大量的人力和施工工期，而且高空搭设脚手架具有安全隐患，支架坍塌会造成安全事故；另一方面，传送构件时采用大型吊车，吊车费用增加了施工成本。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而做出的。具体说，本发明的目的在于，提供一种钢结构穹顶的施工方法，使得在钢结构穹顶的施工中，可以不使用满堂脚手架，节省了搭设和拆除脚手架所用的人力和施工工期，以及可以不采用大型吊车，节约施工成本。为了实现上述目的，本发明提供一种钢结构穹顶的施工方法，该方法包括a)制作钢构件，根据预先的设计在所述钢构件上标出焊接点；b)设置多条平行的滑道，将工具桥拼装到所述滑道并滑移至该工具桥中心与顶环梁的中心重合，固定所述工具桥；c)在预先完成的构筑物上方安装柔性连接，将基础环梁分割为若干段，并用垂吊单元将该基础环梁的段件吊装到所述柔性连接上方进行组合焊接；d)将中心柱固定到所述工具桥上方，在该中心柱顶端安装支撑件，该支撑件包括操作平台、若干个千斤顶和环梁托架，将所述千斤顶固定到所述操作平台和所述环梁托架之间；e)将所述顶环梁吊至所述环梁托架上方，定位并固定所述顶环梁；吊起位置相对的两条主弧形梁，将所述主弧形梁的两端分别焊接到所述顶环梁和所述基础环梁上的焊接点，逐对地将所述主弧形梁安装完毕；f)吊起次环梁，将该次环梁焊接到所述主弧形梁上的焊接点；吊起次弧形梁，将该次弧形梁的两端分别焊接到所述次环梁和所述基础环梁上的焊接点，逐一地将所述次弧形梁安装完毕；g)吊起水平环梁，将该水平环梁焊接到所述主弧形梁和所述次弧形梁上的焊接点；h)重复步骤g)，至所述基础环梁和所述次环梁之间的水平环梁自下而上安装完毕；i)卸载支撑件、中心柱以及工具桥。优选地，所述工具桥包括两条平行的钢桁架，所述钢桁架之间由角钢连接。优选地，所述柔性连接为橡胶支座。优选地,所述垂吊单元为塔吊。另外，优选地，所述中心柱为若干节塔吊标准节相接而成。从上面的描述和实践可知，通过使用工具桥和中间柱以及支撑件进行顶环梁的施工，支撑结构简单，安装精度高，可以代替满堂脚手架工艺，节省了搭设和拆除满堂脚手架占用的工期和费用，从而节省了施工时间和施工成本；而且，工具桥为两根钢桁架拼装，安装完成能够拆除再利用；中心柱为塔吊标准节，无须另外制作，均可回收再利用。采用塔吊作为吊装垂运工具，可以代替大型吊车，节省施工成本。另外，本发明所述的钢结构穹顶的施工方法，还适用于旧穹顶结构的拆除和改造，以及超高层建筑顶部造型的施工。
图1示出了钢结构穹顶一个例子的俯视图；图2示出了现有技术中满堂脚手架正面示意图；图3示出了本发明所述的工具桥滑移就位一个例子的俯视图；图4示出了本发明所述的中心柱及支撑件一个例子的示意图；以及图5示出了本发明所述的支撑件的示意图。
具体实施例方式下面将参考附图来描述本发明所述的钢构件穹顶的施工方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，相同的附图标记表示相同或相似的部分。本发明所述的钢构件穹顶的施工方法包括如下步骤a)制作钢构件10，该钢构件10包括顶环梁11、次环梁12、基础环梁13、多条水平环梁14、15、多条主弧形梁16和多条次弧形梁17。在钢构件10上标出各个钢构件10之间的焊接节点，在基础环梁13上标出与所有的主弧形梁16和次弧形梁17的焊接点，在顶环梁11上标出与所有的主弧形梁16的焊接点，在次环梁12上标出与所有的主弧形梁16和次弧形梁17的焊接点，在多条水平环梁14、15上标出与所有的主弧形梁16和次弧形梁17的焊接点。如图1所示。b)设置多条平行的滑行轨道21、22，将工具桥30拼装到该滑行轨道21、22上，同时拖动该工具桥30的两端，将工具桥30从初始位置Pl沿着滑行轨道21、22向钢结构穹顶的中心位置P2滑移，当工具桥30的中心与顶环梁11的中心重合时，固定工具桥30。优选地，所述工具桥30包括两根平行的钢桁架31、32，钢桁架31、32之间由角钢33连接为一体。如图3所示。c)在预先完成的构筑物上方安装柔性连接40，用于支撑钢构件10的重量，并且提供良好的弹性，以适应钢构件10的剪切变形；优选地，柔性连接40采用橡胶支座。将基础环梁13分割为若干段基础环梁13的段件，采用垂吊单元50将基础环梁13的段件吊装到柔性连接40上方，将各段件拼接成基础环梁13，将相邻段件接口对接后进行固定焊接；优选地，所述垂吊单元50为塔吊。d)如图4所示，将中心柱60底端固定到工具桥30的横梁上，该中心柱60的顶端用四条以等分方向分布的缆风绳61固定到地面；在中心柱60的顶端安装支撑件70，该支撑件70用于支撑顶环梁11，支撑件70包括操作平台71，将顶环梁11的中心投射到该操作平台71上，将四个千斤顶72安装在该操作平台71上，将环梁托架73焊接到千斤顶72上方。优选地，中心柱60为若干节塔吊标准节相接而成，不需要另外制作，拆除后可再利用。图5示出了本发明所述的支撑件示意图，如图5所示，四个千斤顶72以四个等分方向位于操作平台71与环梁托架73之间，为了避免环梁托架73因受力不均而发生滑移或倾覆，将操作平台71与环梁托架73螺栓连接74，当千斤顶72受力提升时，螺栓连接74可以使环梁托架73能够微调位置。e)用垂吊单元50将顶环梁11吊至环梁托架73上，根据预先设计定位顶环梁11的中心，将顶环梁11固定到环梁托架73上，吊起两条主弧形梁16，两条主弧形梁16的安装位置是相对的，将主弧形梁16的一端端口焊接到顶环梁11上的焊接点，另一端端口焊接到基础环梁13上的焊接点，逐对地将所有的主弧形梁16安装完毕。f )吊起次环梁12，按照次环梁12与主弧形梁16上的焊接点进行焊接；吊起次弧形梁17，将次弧形梁17的一端端口焊接到次环梁12上的焊接点，另一端端口焊接到基础环梁13上的焊接点，逐一地将所有的次弧形梁17安装完毕。g)吊装水平环梁14，按照水平环梁14与主弧形梁16以及次弧形梁17上的焊接点依次焊接。h)重复步骤g)，至基础环梁13和次环梁12之间的所有水平环梁自下而上全部安装完毕。i)卸载支撑件70、中心柱60以及工具桥30。先下降千斤顶72，使得顶环梁11刚刚脱离环梁托架73，在观测期内，穹顶结构变化值没有超出设计值，则继续下降千斤顶72，使得顶环梁11脱离环梁托架73，在观测期内，穹顶结构变化值没有超出设计值，则可以卸载支撑件70，然后拆除中心柱60，最后拆除工具桥30。从上面的描述和实践可知，通过使用工具桥和中间柱以及支撑件进行顶环梁的施工，支撑结构简单，安装精度高，可以代替满堂脚手架工艺，节省了搭设和拆除满堂脚手架占用的工期和费用，从而节省了施工时间和施工成本；而且，工具桥为两根钢桁架拼装，安装完成能够拆除再利用；中心柱为塔吊标准节，无须另外制作，均可回收再利用。采用塔吊作为吊装垂运工具，可以代替大型吊车，节省施工成本。另外，本发明所述的钢结构穹顶的施工方法，还适用于旧穹顶结构的拆除和改造，以及超高层建筑顶部造型的施工。如上参照附图以示例的方式描述了本发明所述的钢结构穹顶的施工方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进和组合。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
权利要求
1.一种钢结构穹顶的施工方法，包括a)制作钢构件，根据预先的设计在所述钢构件上标出焊接点；b)设置多条平行的滑道，将工具桥拼装到所述滑道并滑移至该工具桥中心与顶环梁的中心重合，固定所述工具桥；c)在预先完成的构筑物上方安装柔性连接，将基础环梁分割为若干段，并用垂吊单元将该基础环梁的段件吊装到所述柔性连接上方进行组合焊接；d)将中心柱固定到所述工具桥上方，在该中心柱顶端安装支撑件，该支撑件包括操作平台、若干个千斤顶和环梁托架，将所述千斤顶固定到所述操作平台和所述环梁托架之间；e)将所述顶环梁吊至所述环梁托架上方，定位并固定所述顶环梁；吊起位置相对的两条主弧形梁，将所述主弧形梁的两端分别焊接到所述顶环梁和所述基础环梁上的焊接点，逐对地将所述主弧形梁安装完毕；f)吊起次环梁，将该次环梁焊接到所述主弧形梁上的焊接点；吊起次弧形梁，将该次弧形梁的两端分别焊接到所述次环梁和所述基础环梁上的焊接点，逐一地将所述次弧形梁安装完毕；g)吊起水平环梁，将该水平环梁焊接到所述主弧形梁和所述次弧形梁上的焊接点；h)重复步骤g)，至所述基础环梁和所述次环梁之间的水平环梁自下而上安装完毕；i)卸载支撑件、中心柱以及工具桥。
2.如权利要求1所述的钢结构穹顶的施工方法，其中，所述工具桥包括两条平行的钢桁架，所述钢桁架之间由角钢连接。
3.如权利要求1所述的钢结构穹顶的施工方法，其中，所述柔性连接为橡胶支座。
4.如权利要求1所述的钢结构穹顶的施工方法，其中，所述垂吊单元为塔吊。
5.如权利要求1所述的钢结构穹顶的施工方法，其中，所述中心柱为若干节塔吊标准节相接而成。
全文摘要
本发明提供一种钢结构穹顶的施工方法，其包括a)制作钢构件，在钢构件上标出焊接点；b)设置多条平行滑道，将工具桥拼装到滑道上进行固定；c)安装柔性连接，将基础环梁分成若干段，并用垂吊单元将基础环梁各段件吊装到柔性连接上方进行组合焊接；d)固定中心柱到工具桥上方，在中心柱顶端安装支撑件；e)将顶环梁吊至环梁托架上方，定位并固定顶环梁；逐对将主弧形梁安装完毕；f)吊装次环梁，将次环梁焊接到主弧形梁上的焊接点；逐一将次弧形梁安装完毕；g)吊装水平环梁，将水平环梁焊接到主弧形梁和次弧形梁上的焊接点；h)重复步骤g)，至基础环梁与次环梁之间的水平环梁自下而上安装完毕；i)卸载支撑件、中心柱以及工具桥。
文档编号E04G21/16GK103061506SQ201210591750
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者吴俊卿, 谭福生, 孙红星 申请人:中国华冶科工集团有限公司