一种钢桁架屋顶的临时支撑架的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种钢桁架屋顶的临时支撑架，涉及钢桁架施工设备领域。针对现有的大跨度桁架结构钢构件的单重较重，且体量大，整体吊运对起重机要求较高，而散件高空拼装又带来诸多安全隐患的问题。钢桁架屋顶包括底部固定于混凝土圈梁上的若干并列设置的主桁架，相邻两榀主桁架之间连接有外环桁架和内环桁架，内外环桁架之间连接次桁架，每榀主桁架由至少两段桁架依次焊接而成，临时支撑架包括至少一对分别架设于第一段桁架上的支撑框架，支撑框架的底端固定在混凝土圈梁上，其顶端通过钢丝绳分别与第二段桁架…，第N段桁架固定连接，相邻两个支撑框架相对的一侧分别通过钢丝绳与位于两者之间的次桁架固定连接，其中，N为整数，且N≥2。
【专利说明】一种钢桁架屋顶的临时支撑架
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钢桁架施工设备【技术领域】，特别涉及一种钢桁架屋顶的临时支撑架。
【背景技术】
[0002]目前，体育场馆、展览馆等大跨度公共建筑的屋顶多采用空间桁架结构体系，桁架结构将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使人们能够直观地了解力的分布和传递，便于桁架结构的形态变化和组合。为满足大跨度桁架结构的施工要求，一方面，采用起重机整体吊装整榀桁架，再进行桁架的安装及焊接工作，这对起重机的吨位、起重高度及作业半径均提出较高要求，当起重设备不能满足上述要求时，会导致施工无法顺利进行；另一方面，利用散件在高空就地拼装的方式，小型散件的吊运对起重机的吨位、起重高度及作业半径的要求较低，但在高空搭设支撑及操作平台的工作量非常大，耗时耗料，而且，大量的高空拼装作业还会带来诸多不安全因素。
[0003]综上所述，针对大跨度桁架结构钢构件的单重较重，且体量大的特点，探寻一种既便于吊装，又能够保证高空拼装作业安全的施工设备是解决大跨度桁架结构施工的重点。
【发明内容】
[0004]针对现有的大跨度桁架结构钢构件的单重较重，且体量大,整体吊运对起重机要求较高，而散件高空拼装又带来诸多安全隐患的问题，本实用新型的目的是提供一种钢桁架屋顶的临时支撑架，能够增强各段桁架吊装、焊接过程中的稳定性，有效减少主桁架的安装对吊装机械的占用，提高了施工效率。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:所述钢桁架屋顶包括底部固定于两道混凝土圈梁上的若干并列设置的主桁架，相邻两榀所述主桁架之间连接有外环桁架和内环桁架，所述外环桁架与所述内环桁架之间连接有次桁架，每榀所述主桁架由至少两段桁架依次焊接而成，沿所述混凝土圈梁向所述主桁架的延伸方向依次为第一段桁架、第二段桁架…，第N段桁架，所述临时支撑架包括至少一对分别架设于所述第一段桁架上的支撑框架，所述支撑框架的底端固定在所述混凝土圈梁上，所述支撑框架顶端靠近所述主桁架延伸方向的一侧通过钢丝绳分别与第二段桁架…，第N段桁架固定连接，相邻两个所述支撑框架相对的一侧分别通过钢丝绳与位于两者之间的所述次桁架固定连接，其中，N为整数，且N彡2。
[0006]优选的，所述支撑框架的下方还设置有若干由工字钢制成的托梁，所述托梁的长度大于两道所述混凝土圈梁之间最大水平间距，所述托梁的下翼板的一端开设通孔一，所述下翼板的另一端开设多组等间距的通孔二，所述混凝土圈梁内预埋有地脚螺栓，所述地脚螺栓露出所述混凝土圈梁的伸出部分别穿过所述下翼板两端的通孔一和通孔二并与所述托梁螺纹连接。
[0007]优选的，所述通孔一和所述通孔二均为Φ30mm的双排通孔。
[0008]优选的，所述托梁底部的至少一端还固定有牛腿，所述牛腿与所述混凝土圈梁内的地脚螺栓螺纹连接。
[0009]优选的，所述支撑框架由四个门式钢架围合拼装而成，包括架设在所述第一段桁架上的两个门式钢架一，及位于所述第一段桁架两侧的门式钢架二，所述门式钢架一和所述门式钢架二均由两根平行的立柱，连接于两根所述立柱之间的若干檀条，以及连接于所述立柱及相邻两根所述檀条之间的两根相互交叉的斜撑组成。
[0010]优选的，所述托梁的上翼板的两端分别设置用于固定所述支撑框架的套筒，所述套筒的内径大于所述支撑框架的立柱的外径，所述立柱底部的侧面设有若干螺栓孔一，所述套筒的侧壁设有若干与所述螺栓孔一对应的螺栓孔二。
[0011]优选的，所述螺栓孔一和所述螺栓孔二均为双排螺栓孔，两排螺栓孔间距120mm，每排的相邻两个螺栓孔间距为60mm。
[0012]优选的，所述门式钢架一的顶部且靠近所述主桁架延伸方向一侧安装有卡环，一端连接有手拉葫芦的所述钢丝绳分别与所述卡环拉结，所述钢丝绳的另一端分别与所述第二段桁架…，第N段桁架拉结固定。
[0013]优选的，所述门式钢架一的靠近所述主桁架延伸方向一端的侧面还安装有钢平台，所述钢平台由水平钢架和固定于所述水平钢架下部的斜支撑构成，所述水平钢架和所述斜支撑的端部均焊接于所述门式钢架一的侧面。
[0014]本实用新型的效果在于:综合考虑高空风力和构件自重等因素，分段吊装的各段桁架仅靠螺栓紧固力不能保持主桁架的稳固，因此，各段桁架之间的接口需采用焊接的连接方式，为了保证焊接前各段桁架处于稳定状态，在混凝土圈梁上设置临时支撑架对各段桁架进行临时固定，具体而言，在第二段桁架和第三段桁架的两侧分别拉设一号钢丝绳，二号钢丝绳，上述钢丝绳的另一端则固定在临时支撑架的顶端，两个支撑框架之间通过三号钢丝绳和四号钢丝绳分别与次桁架连接，以增强各段桁架吊装及焊接过程中的结构稳定性；而现有的利用塔吊支撑各段桁架的情况下进行接口焊接作业，塔吊大臂随风晃动会对焊接施工造成不利影响，而且，塔吊辅助焊接作业还对看台部位其他工种的交叉施工带来诸多不便。相比之下，本实用新型的临时支撑架能够增强各段桁架吊装、焊接过程中的稳定性，避免塔吊大臂随风晃动对焊接施工的影响，有效减少主桁架的安装对吊装机械的占用，加快了施工进度，提高了施工效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的临时支撑架安装于钢桁架屋顶上的结构示意图；
[0016]图2为支撑框架的门式钢架一的结构示意图；
[0017]图3为支撑框架的门式钢架二的结构示意图；
[0018]图4为托梁的结构示意图；
[0019]图5为图4的A-A剖面图；
[0020]图6为图4的B-B剖面图；
[0021]图7为图4的C-C剖面图；
[0022]图8为地脚螺栓与混凝土圈梁的连接关系的示意图；
[0023]图9为第一段桁架及内环桁架安装于混凝土圈梁的示意图；
[0024]图10为安装支撑框架后的示意图；
[0025]图11为安装第二段桁架并拉结固定的示意图；
[0026]图12为安装次桁架的示意图；
[0027]图13为安装第三段桁架和第四段桁架后的示意图；
[0028]图14为外环桁架及次桁架安装完成后的示意图；
[0029]图15为钢桁架屋顶施工完成后的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种钢桁架屋顶的临时支撑架作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本实用新型的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0031]本实施例以某体育场馆看台的钢桁架屋顶的施工为例，钢桁架屋顶为空间桁架结构体系，整体平面呈椭圆形，本实施例以一个施工单元为例，如图15所示,钢祐1架屋顶300包括两榀并列设置的主桁架310、连接于两榀主桁架310之间的外环桁架340和内环桁架330，外环桁架340和内环桁架330之间连接有次桁架320，以及连接于上述各桁架结构上的膜结构钢架350，上述钢桁架屋顶300通过主桁架310的底部支撑于其下部的混凝土圈梁200上，若干个上述施工单元依次连接即构成椭圆形的钢桁架屋顶。如图1所示，每榀主桁架310从混凝土圈梁200处向看台内侧(图中B侧至A侧的方向)分为四段，依次为第一段桁架301、第二段桁架302、第三段桁架303和第四段主桁架304，第一段桁架301螺栓连接于混凝土圈梁200，四段桁架依次焊接而成为一个整体。每榀主桁架重量29.35t，长度39m,四段桁架的重量从混凝土圈梁200处向看台内侧依次为13.5t、7.48t、4.89t、3.48t，塔吊(图中未示出)设置于看台外侧(B侧)，则各段桁架重心至塔吊中心的距离分别为14.960m,26.413m、34.825m、42.081m。结合图1至图14说明本实用新型的钢桁架屋顶的临时支撑架100，此处仍以一个施工单元为例，它包括一对分别架设于第一段桁架301上的支撑框架110，支撑框架110的底端固定在看台的混凝土圈梁200上，支撑框架110顶端靠近主桁架310延伸方向的一侧(图1中的A侧)通过一号钢丝绳111，二号钢丝绳112分别与第二段桁架302和第三段桁架303固定连接，两个支撑框架110相对的一侧分别通过三号钢丝绳113和四号钢丝绳114与位于两者之间的次桁架320固定连接。
[0032]综合考虑高空风力和构件自重等因素，分段吊装的各段桁架仅靠螺栓紧固力不能保持主桁架310的稳固，因此，各段桁架之间的接口需采用焊接的连接方式，为了保证焊接前各段桁架处于稳定状态，在混凝土圈梁200上设置临时支撑架100对各段桁架进行临时固定，具体而言，在第二段桁架302和第三段桁架303的两侧分别拉设一号钢丝绳111，二号钢丝绳112，上述钢丝绳的另一端则固定在临时支撑架100的顶端，两个支撑框架110之间通过三号钢丝绳113和四号钢丝绳114分别与次桁架320连接，以增强各段桁架吊装及焊接过程中的结构稳定性；而现有的利用塔吊支撑各段桁架的情况下进行接口焊接作业，塔吊大臂随风晃动会对焊接施工造成不利影响，而且，塔吊辅助焊接作业还对看台部位其他工种的交叉施工带来诸多不便。相比之下，本实用新型的临时支撑架100能够增强各段桁架吊装、焊接过程中的稳定性，避免塔吊大臂随风晃动对焊接施工的影响，有效减少主桁架310的安装对吊装机械的占用，加快了施工进度，提高了施工效率。
[0033]由于临时支撑架100主要利用体育场馆顶部结构本体的内外两道混凝土圈梁200进行固定，而体育场馆顶部混凝土圈梁200的标高又是随建筑外形的不断变化而变化的，使得临时支撑架100和每榀主桁架310的各柱脚的标高均不在同一高度，而且，内外两道混凝土圈梁200的水平间距也是变化的，使得临时支撑架100各柱脚的水平间距也有差别。为提高临时支撑架100对内外两道混凝土圈梁200水平间距差异的适应性，如图4至图7所示，在临时支撑架100的下方设置若干由工字钢制成的托梁120，且托梁120的长度大于两道混凝土圈梁200之间最大水平间距，托梁120下翼板的一端开设有通孔一(图中未示出)，下翼板的另一端开设有多组等间距的通孔二 121，如图8所示，上述混凝土圈梁200内预埋有8个M24地脚螺栓201，地脚螺栓201顶端露出混凝土圈梁200上表面的伸出部分别穿过下翼板两端的通孔一和通孔二 121并螺栓固定，由于托梁120下翼板的一端开设有多组等间距的通孔二 121，便于施工人员根据两道混凝土圈梁200的实际水平间距调整托梁120的水平安装位置，无论两道混凝土圈梁200的间距如何变化，托梁120均能安装到位，并通过设置少量的垫板进行调节使托梁120两端标高基本相同。本实施例中通孔一和通孔二均为Φ30_的双排通孔，以增强托梁120与混凝土圈梁200之间的连接强度。
[0034]更佳的，如图4所示，为了便于调整临时支撑架100四个柱脚的标高，托梁120下翼板底面的至少一端还固定有牛腿124，上述牛腿124螺栓连接在混凝土圈梁200上，以抵消内外两道混凝土圈梁200的高差。
[0035]如图2和图3所示，支撑框架110由四个门式钢架围合拼装而成，包括架设在第一段桁架301上的两个门式钢架一 101，及位于第一段桁架301两侧的门式框架二 106，每个门式钢架由两根竖直平行的立柱102，连接于两根立柱102之间的若干檀条103，以及连接于立柱102及相邻两根檀条103之间的两根相互交叉的斜撑104组成，檩条103的设置能够减小立柱102的跨度，类似于次梁的作用，相互交叉并固定的斜撑104增强了门式框架的结构稳定性。
[0036]请继续参考图2至图7，为进一步解决临时支撑架100各柱脚标高不在同一高度的问题，在支撑框架110立柱102底部的侧面设置若干螺栓孔一 105，托梁120上翼板的两端分别设置用于固定支撑框架110的套筒122，上述套筒122的内径大于立柱102的外径，套筒122侧壁设有若干螺栓孔二 123，当临时支撑架100立柱102插入套筒122内时，螺栓孔一 105与螺栓孔二 123相对应后由销钉固定，便于调整临时支撑架100相对于托梁120的竖向高度，以满足临时支撑架100标高的调整；而且，当临时支撑架100需要从一个位置吊装到另一位置时，只需先将另一位置的托梁120安装好，再将支撑框架110的四个柱脚插入套筒122，螺栓孔对应并销钉固定即可，大大缩短了临时支撑架100的安装时间，进而提高了工作效率。上述螺栓孔一 105与螺栓孔二 123均为双排螺栓孔，以增强临时支撑架100和托梁120之间的连接强度，本实施例中两排螺栓孔间距120mm，每排的相邻两个螺栓孔间距为6Ctam。
[0037]请继续参考图1，支撑框架110的门式钢架一 101顶部且靠近主桁架310延伸方向一侧(图中A侧)安装有卡环113，一端连接有手拉葫芦114的一号钢丝绳111和二号钢丝绳112分别与卡环113拉结，一号钢丝绳111和二号钢丝绳112的另一端分别与第二段桁架302和第三段桁架303拉结固定。钢丝绳与各段桁架和支撑框架110均通过卡环拉结固定，拆装方便，待各段桁架焊接为一个整体主桁架310后，从卡环113上取下钢丝绳即可拆下临时支撑架100，并可将上述材料投入下一阶段的主桁架310的施工中，材料得以反复利用，不但提高了施工效率，而且还降低了工程成本。
[0038]为了给施工人员提供拆装临时支撑架100的操作平台，如图1所示，支撑框架110的门式钢架一 101的靠近主桁架300延伸方向一端(图中A侧)的侧面还安装有钢平台107，钢平台107由水平钢架和固定于其下部的斜支撑构成，水平钢架和斜支撑的端部均焊接于门式钢架一 101立柱102的侧面。
[0039]下面结合图9至图15说明本实用新型钢桁架屋顶的临时支撑架的工作过程，此处以临时支撑架的一个施工单元为例进行具体阐述:
[0040]体育场馆土建施工时，在两排混凝土圈梁200内预埋8个M24地脚螺栓201，地脚螺栓201的位置对应一对支撑框架110的8个柱脚的固定位置，如图9所示，在混凝土圈梁200上安装一对第一段桁架301，测量达到设计标高后拧紧固定，并在两个第一段桁架301之间连接内环桁架330，如图10所示，将托梁120分别设置在第一段桁架301的两侧，使托梁120下翼板的通孔穿过地脚螺栓201的顶端，并将托梁120螺栓固定在混凝土圈梁200上，随后，在两个第一段桁架301上分别架设支撑框架110，将支撑框架110的柱脚插入托梁120的套筒122内，使得两者的螺栓孔相对应并由销钉固定连接，由此将支撑框架110稳定连接在混凝土圈梁200上，接着，如图11所示，吊装第二段桁架302，用一号钢丝绳111将第二段桁架302与支撑框架110连接固定，即一号钢丝绳111的一端通过手拉葫芦114与支撑框架110上的拉环113拉结固定，一号钢丝绳111的另一端连接第二段桁架302的连接板，待第二段桁架302位置稳定后，在自由状态下焊接第一段桁架301和第二段桁架302之间接口的焊缝，如图12所示，吊装次桁架320，将次桁架320焊接固定在内环桁架330的中部，两个支撑框架110通过对称设置的三号钢丝绳113和四号钢丝绳114分别与次桁架320固定连接，类似的，如图13和图14所示，吊装第三段桁架303并进行与第二段桁架302之间接口的焊接，利用临时支撑架100来承担第二段桁架302和第三段桁架303的重量，以实现各段桁架之间接口的焊接作业，然后，吊装第四段桁架304，焊接第三段桁架303与第四段桁架304的接口，并在两个第四段桁架304之间焊接外环桁架340，使得各段桁架与内、外环祐1架构成一稳定的闭合结构，并将次祐1架320的端部与外环祐1架340的中部焊接固定，最后，如图15所示，在桁架结构上安装膜结构钢架350，拆除临时支撑架100用于下一施工单元，完成钢祐1架屋顶的施工。
[0041]另外，上述各段桁架空中对接采用增加连接耳板的方法，在地面拼装时将内衬管焊接到第二段桁架302和第三段桁架303的弦杆内，待桁架起吊后，将内衬管穿进先安装的桁架弦杆内，同时用临时螺栓固定弦杆。
[0042]上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【权利要求】
1.一种钢桁架屋顶的临时支撑架，所述钢桁架屋顶包括底部固定于两道混凝土圈梁上的若干并列设置的主桁架，相邻两榀所述主桁架之间连接有外环桁架和内环桁架，所述外环桁架与所述内环桁架之间连接有次桁架，每榀所述主桁架由至少两段桁架依次焊接而成，沿所述混凝土圈梁向所述主桁架的延伸方向依次为第一段桁架、第二段桁架…，第N段桁架，其特征在于:所述临时支撑架包括至少一对分别架设于所述第一段桁架上的支撑框架，所述支撑框架的底端固定在所述混凝土圈梁上，所述支撑框架顶端靠近所述主桁架延伸方向的一侧通过钢丝绳分别与第二段桁架…，第N段桁架固定连接，相邻两个所述支撑框架相对的一侧分别通过钢丝绳与位于两者之间的所述次桁架固定连接，其中，N为整数，且N彡2。
2.根据权利要求1所述的临时支撑架，其特征在于:所述支撑框架的下方还设置有若干由工字钢制成的托梁，所述托梁的长度大于两道所述混凝土圈梁之间最大水平间距，所述托梁的下翼板的一端开设通孔一，所述下翼板的另一端开设多组等间距的通孔二，所述混凝土圈梁内预埋有地脚螺栓，所述地脚螺栓露出所述混凝土圈梁的伸出部分别穿过所述下翼板两端的通孔一和通孔二并与所述托梁螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的临时支撑架，其特征在于:所述通孔一和所述通孔二均为Φ30_的双排通孔。
4.根据权利要求2所述的临时支撑架，其特征在于:所述托梁底部的至少一端还固定有牛腿，所述牛腿与所述混凝土圈梁内的地脚螺栓螺纹连接。
5.据权利要求1至4任一项所述的临时支撑架，其特征在于:所述支撑框架由四个门式钢架围合拼装而成，包括架设在所述第一段桁架上的两个门式钢架一，及位于所述第一段桁架两侧的门式钢架二，所述门式钢架一和所述门式钢架二均由两根平行的立柱，连接于两根所述立柱之间的若干檀条，以及连接于所述立柱及相邻两根所述檀条之间的两根相互交叉的斜撑组成。
6.根据权利要求5所述的临时支撑架，其特征在于:所述托梁的上翼板的两端分别设置用于固定所述支撑框架的套筒，所述套筒的内径大于所述支撑框架的立柱的外径，所述立柱底部的侧面设有若干螺栓孔一，所述套筒的侧壁设有若干与所述螺栓孔一对应的螺栓孔二。
7.根据权利要求6所述的临时支撑架，其特征在于:所述螺栓孔一和所述螺栓孔二均为双排螺栓孔，两排螺栓孔间距120mm，每排的相邻两个螺栓孔间距为60mm。
8.根据权利要求5所述的临时支撑架，其特征在于:所述门式钢架一的顶部且靠近所述主桁架延伸方向一侧安装有卡环，一端连接有手拉葫芦的所述钢丝绳分别与所述卡环拉结，所述钢丝绳的另一端分别与所述第二段桁架…，第N段桁架拉结固定。
9.根据权利要求8所述的临时支撑架，其特征在于:所述门式钢架一的靠近所述主桁架延伸方向一端的侧面还安装有钢平台，所述钢平台由水平钢架和固定于所述水平钢架下部的斜支撑构成，所述水平钢架和所述斜支撑的端部均焊接于所述门式钢架一的侧面。
【文档编号】E04G25/02GK204126297SQ201420539334
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】张锴, 代士臣, 朱锦, 殷小林, 赵春恺, 周俊, 俞建国 申请人:上海建工集团股份有限公司