一种既有建筑增设大承载力威亚支撑转换体系构造和方法与流程

1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种既有建筑增设大承载力威亚支撑转换体系构造和方法。


背景技术：

2.既有体育场设计时主要考虑体育活动，对文艺表演预留的条件不多，后续在体育场中举行重大活动时，需要在高空给演员提供威亚钢索的悬挂点。而体育场一般跨度比较大，有的跨度达到200m，如何在如此大跨度的体育场中央提供威亚支点成为难题。进一步地讲，大跨度开敞式屋顶既有体育场在体育赛事后，如果无重大体育赛事，常常空置率比较高，如果能举办大型文艺活动，可进一步提高体育场的赛后利用率。但是体育场如果在建设阶段未给后续文艺演出提供预留条件，后续就会受限。比如在文艺演出时比较多的在高空增设威亚钢索，如果前期未预留条件后续高空威亚钢索缺乏固定点，限制了演出的效果。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种既有建筑增设大承载力威亚支撑转换体系构造和方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造，包括：既有建筑，沿所述既有建筑的原有屋顶钢梁选择若干合适的点分别固定安装一立柱，多个所述立柱对称安装于所述既有建筑的两端；多个所述立柱的顶部之间固定安装有威亚转换横梁，所述既有建筑两端的所述威亚转换横梁作为支点分别与威亚钢索的两端连接，所述威亚转换横梁、威亚钢索与承重钢索连接，所述承重钢索锚固于所述既有建筑的屋顶锚固点；每个所述立柱与一斜撑的一端连接，所述斜撑的另一端与所述原有屋顶钢梁连接。
5.可选实施例中，所述立柱(3)的布置高度与所述威亚钢索(6)在最大荷载作用下的角度、体育场屋顶檐口的标高、檐口和转换结构固定点的距离具有几何关系，具体高度可按下列计算：
6.h＝h1+h2+l*tanθ
7.h为原有屋顶钢梁(2)+立柱(3)+威亚转换横梁(5)总高度；
8.h1为屋顶檐口和威亚转换支点处的高差；
9.h2为威亚钢索(6)在最大荷载作用下距离屋顶檐口的高度方向距离，最小不能少于2m；
10.l为屋顶檐口和威亚转换支点处的水平距离；θ为威亚钢索在最大荷载作用下与水平线的角度。
11.可选实施例中，所述既有建筑为具有圆形镂空屋顶的大型体育场，所述圆形镂空屋顶跨度超过200m，所述威亚钢索连接所述圆形镂空屋顶的两端，所述威亚钢索为多组。
12.可选实施例中，所述威亚转换横梁为一钢箱梁，所述钢箱梁的规格尺寸为500
×
400
×
14mm，材质为q355c，所述钢箱梁的单个受力点承受最大荷载5t。
13.可选实施例中，所述威亚转换横梁对应的安装有所述威亚钢索的位置处均设置有梁内加劲肋，所述威亚转换横梁的钢板厚度不小于12mm，所述威亚转换横梁的内部开设圆孔，所述圆孔的直径不大于150mm；所述梁内加劲肋与所述威亚转换横梁采用全熔透一级焊缝。
14.可选实施例中，每个所述立柱的规格为500
×
400
×
18mm，材质为q355c，所述斜撑的规格为φ150mm，材质为q355c；所述威亚转换横梁的端部焊接固定有立柱顶板，所述立柱的节点处的所述立柱顶板的厚度不小于25mm。
15.可选实施例中，所述威亚转换横梁的端部设置有梁端板，所述梁端板的钢板厚度不小于18mm，所述梁端板与所述立柱顶板采用一级双坡口全熔透焊缝。
16.可选实施例中，所述梁端板对应的所述立柱的侧壁处和梁腹板位置处均等距设置有端部加劲肋，所述端部加劲肋的钢板厚度不小于14mm，所述端部加劲肋与所述立柱顶板、梁腹板焊缝为一级全熔透焊缝。
17.可选实施例中，所述立柱顶板的四周围焊有节点板范围下翼缘板，所述立柱顶板与所述节点板范围下翼缘板之间的焊缝高度不小于14mm；所述立柱和所述立柱顶板之间还设置有用于连接所述斜撑的支撑连接件。
18.另一方面，本发明还提供了一种如上所述的的既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造的安装方法，包括如下步骤：
19.步骤1，沿所述既有建筑的原有屋顶钢梁选择若干合适的点分别固定安装一立柱，其中，所述立柱对称安装于所述既有建筑的两端；
20.步骤2，在多个所述立柱的顶部之间固定安装威亚转换横梁，通过威亚钢索连接对应的所述威亚转换横梁，进而连接所述既有建筑的圆形镂空屋顶的两端，其中，所述威亚钢索为多组；
21.步骤3，承重钢索一端连接所述威亚转换横梁、威亚钢索，所述承重钢索另一端锚固于所述既有建筑的屋顶锚固点；每个所述立柱与一斜撑的一端连接，所述斜撑的另一端与所述原有屋顶钢梁连接。
22.本发明的有益效果在于：
23.(1)本发明中的既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造通过多组威亚钢索连接大型体育场镂空屋顶的两端，为高空威亚提供支点，提前预留了表演条件，便于在体育场中举行大型活动。
24.(2)本发明中的既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造通过在原有屋顶钢梁上固定安装立柱，在多个立柱的顶部之间固定安装威亚转换横梁，在对应的威亚转换横梁之间连接威亚钢索的两端连接，同时，威亚转换横梁、威亚钢索与承重钢索连接，承重钢索锚固于既有建筑的屋顶锚固点，为威亚钢索提供了可靠的支撑固定结构；此外，每个立柱与一斜撑的一端连接，斜撑的另一端与原有屋顶钢梁连接，进一步加强了整体结构的稳定性。
25.(3)本发明中的既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造整体结构的威亚转换横梁对应的安装有威亚钢索的位置处均设置有梁内加劲肋，威亚转换横梁的端部焊接固定有立柱顶板，威亚转换横梁的端部设置有梁端板，梁端板对应的立柱的侧壁处和梁腹板位置处均等距设置有端部加劲肋，进一步提高了支点处结构的支撑强度，保证了稳定安全性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
27.图1为本发明一实施例提供的既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造的平面图。
28.图2为本发明一实施例提供的既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造的局部平面放大图。
29.图3为本发明一实施例提供的威亚钢索受力体系的剖面图。
30.图4为本发明一实施例提供的立柱斜撑平面图。
31.图5为本发明一实施例提供的威亚转换钢梁的详细平面图。
32.图6为本发明一实施例提供的威亚转换钢梁内加劲肋节点示意图。
33.图7为本发明一实施例提供的威亚转换钢梁端部柱顶节点示意图。
34.图8为本发明一实施例提供的威亚转换钢梁中间柱顶节点示意图。
35.图9为本发明一实施例提供的图7中1
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1向的剖面图。
36.图10为本发明一实施例提供的图9中2
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2向的剖面图。
37.图11为本发明一实施例提供的立柱高度的设计原理。
38.其中，图中附图标记为：1－既有建筑、2－原屋顶钢梁、3－立柱、4—斜撑、5—威亚转换横梁、6－威亚钢索、7－承重钢索、8－梁内加劲肋、9
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立柱顶板、10—端部加劲肋、11
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梁端板、12—节点板范围下翼缘板、13
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支撑连接件、14
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主钢索转向板。
具体实施方式
39.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.实施例一
42.请参阅附图1
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10，本实施例的目的在于提供了一种既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造，包括：既有建筑1，沿既有建筑1的原有屋顶钢梁2选择若干合适的点分别固定安装一立柱3，多个立柱3对称安装于既有建筑1的两端，为高空威亚提供支点，提前预留了表演条件，便于在体育场中举行大型活动，优选地，每个立柱3的规格为500
×
400
×
18mm，理解为立柱3的截面长度、宽度和钢板的厚度尺寸，立柱3的高度需要额外计算，材质为q355c，
斜撑4的规格为φ150mm，材质为q355c。
43.其中，立柱3的布置高度与威亚钢索6在最大荷载作用下的角度、体育场屋顶檐口的标高、檐口和转换结构固定点的距离具有几何关系，具体高度可按下列计算：
44.h＝h1+h2+l*tanθ
45.h为原有屋顶钢梁2+立柱3+威亚转换横梁5总高度；
46.h1为屋顶檐口和威亚转换支点处的高差；
47.h2为威亚钢索6在最大荷载作用下距离屋顶檐口的高度方向距离，最小不能少于2m；
48.l为屋顶檐口和威亚转换支点处的水平距离；θ为威亚钢索在最大荷载作用下与水平线的角度。
49.值得一提的是，作为威亚支点的立柱3固定于屋顶钢梁2上是因为此威亚支撑转换结构要给威亚钢索提供一个稍高点的支点，威亚钢索通过该支点锚固于后侧锚固点，如果直接将支点设置到屋顶钢梁上，钢索对稍上翘的屋顶檐口结构会有碰撞影响，檐口侧外包幕墙的，这是体育场业主不能接受的，这也是本发明的主要贡献点之一。
50.具体地，多个立柱3的顶部之间固定安装有威亚转换横梁5，既有建筑1两端的威亚转换横梁5作为支点分别与威亚钢索6的两端连接，威亚转换横梁5、威亚钢索6与承重钢索7连接，承重钢索7锚固于既有建筑1的屋顶锚固点；每个立柱3与一斜撑4的一端连接，斜撑4的另一端与原有屋顶钢梁2连接，加强了整体结构的稳定性。威亚转换横梁5的布置是随立柱3的定位，立柱3的是随托梁(图中未示出)的布置，托梁是随屋顶钢梁2的布置，屋顶钢梁2是类似于鸟巢的编织状，立柱3的底部是焊接于托梁上，托梁是通过屋顶钢梁2上做的钢结构基础固定的，避免损坏屋顶钢梁2。威亚钢索6通过威亚转换横梁5上的定滑轮调节受力情况，定滑轮的间距及角度是随着威亚钢索6的间距布置的，基本保证每跨最多布置两根钢索，经过受力计算确保威亚转换钢梁5的承载力是满足要求的。优选实施例中，两侧的屋顶钢梁2是非对称结构(如鸟巢结构)，在搭设焊接托梁的过程中可将托梁连接在屋顶钢梁2之间，使两侧的最终立起的威亚转换横梁5对称设置，提高整体结构的稳定性。
51.进一步地，既有建筑1为具有圆形镂空屋顶的大型体育场，圆形镂空屋顶跨度超过200m，威亚钢索6连接圆形镂空屋顶的两端，威亚钢索6为多组。在大跨度、开敞式屋顶既有大型体育场中，通过在屋顶设置立柱
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横梁
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斜撑威亚支撑转换体系，为场内举办重大活动文艺演出增加的多根大承载力威亚钢索提供了一种固定方法，进一步拓展了体育场举办重大文艺活动的功能，为举办过重大体育赛事后的体育场改造提供条件。
52.需要指出的是，威亚转换横梁5为一钢箱梁，钢箱梁的规格尺寸为500
×
400
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14mm，理解为钢箱梁的截面长度、宽度和钢板厚度，材质为q355c，钢箱梁的单个受力点承受最大荷载5t，保证了威亚转换横梁5的承载能力。
53.更进一步地，威亚转换横梁5对应的安装有威亚钢索6的位置处均设置有梁内加劲肋8，威亚转换横梁5的钢板厚度不小于12mm，威亚转换横梁5的内部开设圆孔，圆孔的直径不大于150mm；梁内加劲肋8与威亚转换横梁5采用全熔透一级焊缝，梁内加劲肋8均布，进一步提高了威亚转换横梁5的结构强度。需要指出的是，威亚转换横梁5内加劲肋8除了两侧固定定滑轮的受力点增加外，为进一步提高威亚转换横梁5的承载力在威亚转换横梁5内的中间部位也加了一道加劲肋8，通过计算能保证钢梁在钢索受力下的强度和稳定性。具体地
说，加劲肋8是按照构造要求配置，除了固定定滑轮的受力点布置外，在两受力点的中间部位也增设了一道加劲肋，确保高威亚转换横梁5在威亚钢索6动荷载作用下的局部稳定性。
54.此外，威亚转换横梁5的端部焊接固定有立柱顶板9，立柱3的节点处的立柱顶板9的厚度不小于25mm。威亚转换横梁5的端部设置有梁端板11，梁端板11的钢板厚度不小于18mm，梁端板11与立柱顶板9采用一级双坡口全熔透焊缝。梁端板11对应的立柱3的侧壁处和梁腹板位置处均等距设置有端部加劲肋10，端部加劲肋10的钢板厚度不小于14mm，端部加劲肋10与立柱顶板9、梁腹板焊缝为一级全熔透焊缝。
55.最后，立柱顶板9的四周围焊有节点板范围下翼缘板12，立柱顶板9与节点板范围下翼缘板12之间的焊缝高度不小于14mm。立柱3和立柱顶板9之间还设置有用于连接斜撑4的支撑连接件13，进一步提高了支点处结构的支撑强度，保证了稳定安全性能。
56.实施例二
57.请参阅附图1
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10，本实施例的目的在于提供了一种既有建筑增设大承载力威亚转换钢梁构造的安装方法，包括如下步骤：
58.步骤1，沿既有建筑1的原有屋顶钢梁2选择若干合适的点分别固定安装一立柱3，其中，立柱3对称安装于既有建筑1的两端；
59.步骤2，在多个立柱3的顶部之间固定安装威亚转换横梁5，通过威亚钢索6连接对应的威亚转换横梁5，进而连接既有建筑1的圆形镂空屋顶的两端，其中，威亚钢索6为多组；
60.步骤3，承重钢索7一端连接威亚转换横梁5、威亚钢索6，承重钢索7另一端锚固于既有建筑1的屋顶锚固点；每个立柱3与一斜撑4的一端连接，斜撑4的另一端与原有屋顶钢梁2连接。
61.安装滑轮等其他部件安装不再详述。
62.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。