一种z字形大跨度铝合金框架屋盖的施工方法
技术领域
1.本发明属于建筑领域，具体为一种z字形大跨度铝合金框架屋盖的施工方法。
背景技术：
2.随着经济的发展，越来越多的建筑设计师在设计建筑结构时，会追求建筑外观的美感。飘带形建筑作为一种新形式的建筑结构逐渐受到设计师们的追捧。
3.对于网壳最大安装标高较高的飘带建筑，如果采用分件高空散装，分段过多，工作量大，现场机械设备很难满足吊装要求，而且所需高空组拼胎架难以搭设，存在很大的安全、质量风险。施工的难度大，不利于壳结构现场安装的安全、质量以及工期的控制。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种z字形大跨度铝合金框架屋盖的施工方法，以解决上述技术问题。
5.为此，本发明提供一种z字形大跨度铝合金框架屋盖的施工方法，该屋盖包括树形支撑和连接在树形支撑顶部的呈z字形的铝合金网壳，该屋盖自西向东依次分为一区、三区、二区、五区和四区，其中构成二区的铝合金网壳的网壳构件单元为弯扭构件，五区部分包括钢柱和异形梁，包括以下步骤：s1、在三区的现有楼板上搭设脚手架，并在脚手架上高空散装三区的铝合金网壳；s2、在三区的铝合金网壳底部安装树形支撑；s3、在一区的贝雷架上拼装一区的铝合金网壳，提升一区的铝合金网壳就位并与三区的铝合金网壳合拢；s4、在一区的铝合金网壳底部安装树形支撑；s5、安装五区的钢柱和异形梁；s6、在二区的贝雷架上拼装二区的铝合金网壳，提升二区的铝合金网壳就位并与三区的铝合金网壳、五区的异形梁合拢；s7、在二区的铝合金网壳底部安装树形支撑；s8、喷涂油漆进行修补，验收主体结构；s9、拼装四区的铝合金网壳，顶升四区的铝合金网壳就位并与五区的异形梁合拢；s10、在四区的铝合金网壳底部安装树形支撑；s11、喷涂油漆进行修补，验收铝合金网壳主体结构。
6.优选地，二区的铝合金网壳的安装方法包括以下步骤：s61、在地面上搭设贝雷架，然后在贝雷架上拼装二区平面部分的铝合金网壳，提升二区平面部分的铝合金网壳至一定高度，暂停提升；s62、在二区平面部分的铝合金网壳的端部安装一层立面部分的铝合金网壳，然后将二区平面部分的铝合金网壳和一层立面部分的铝合金网壳一起提升相同高度，暂停提升；
s63、然后在二区立面部分的铝合金网壳的底部再安装一层立面部分的铝合金网壳，然后再将二区平面部分的铝合金网壳和两层立面部分的铝合金网壳一起提升相同高度，暂停提升；s64、重复步骤s62和s63，直到二区平面部分的铝合金网壳与三区的铝合金网壳合拢、二区立面部分的铝合金网壳与五区的异形梁合拢。
7.优选地，在安装完二区的树形支撑之后，拆除二区平面部分的铝合金网壳底部的贝雷架。
8.优选地，在安装二区立面部分的铝合金网壳时，采用缆风绳将贝雷架与原有建筑上的临时抱箍固定，每层立面部分的铝合金网壳安装完毕后，拆除临时抱箍并移动至下一暂停标高处，直至安装完所有二区立面部分的铝合金网壳。
9.优选地，一区的铝合金网壳和树形支撑的安装方法包括以下步骤：s31、在现有楼面上搭设贝雷架，然后在贝雷架上拼装一区的铝合金网壳；s32、将贝雷架和一区的铝合金网壳整体提升至设计高度并与三区的铝合金网壳合拢；s33、在现有楼面上铺设吊车作业平台，在吊车作业平台上架设汽车吊，利用汽车吊将安装树形支撑；s34、在一区的铝合金网壳的顶部安装钢架，在钢架上安装电动葫芦；s35、用吊车将贝雷架固定，然后拆除下放过程中会碰撞树形支撑的内圈贝雷架，保留直接下放过程中不会碰撞树形支撑的外圈贝雷架，使得内圈贝雷架与外圈贝雷架完全脱离；s36、用电动葫芦逐个将内圈贝雷架下放至现有楼面，下放时保证内圈贝雷架与树形支撑之间无接触碰撞；s37、采用提升设备将外圈贝雷架整体下放至现有楼面；s39、拆除钢架。
10.优选地，一区的贝雷架的底部铺设有大眼网，提升设备设置在原结构柱上，提升设备的输出端与缆风绳的一端连接，大眼网与缆风绳的另一端连接。
11.优选地，一区的铝合金网壳提升至140mm
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160mm后，暂停提升并静置4
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12小时，监测铝合金网壳的杆件单元变形量与施工计算量是否相符，确认无异常后，开始正式提升。
12.优选地，利用汽车吊安装树形支撑，安装一区和三区的树形支撑时，汽车吊设置在一区汽车吊平台上，安装二区的树形支撑时，汽车吊设置在二区的汽车吊平台上，安装四区的树形支撑时，汽车吊设置在四区的东侧。
13.优选地，将四区的铝合金网壳顶升至设计标高后，再搭设临时活动脚手架，工人在临时活动脚手架上拼装四区和五区接缝处的铝合金网壳的杆件，最终四区的铝合金网壳与五区的异形梁合拢。
14.优选地，三区的铝合金网壳下方设有多层连廊，脚手架搭设在连廊的顶部，在三区的脚手架上拼装接缝处的铝合金网壳的杆件，完成合拢施工。
15.与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：（1）本发明的z字形大跨度铝合金框架屋盖东西长约104.963m，南北最大宽度约47.427m，铝合金结构强度较小，提升或者顶升过程中会出现大跨度铝合金结构变形或者损
坏。因此不宜采用整体提升或者顶升的方案，根据整个结构支撑柱以及网壳与周边结构标高位置情况，分为5个区域进行安装，其中一区、二区采用整体提升方法，该方法借助周边结构采用牛腿与结构柱抱箍进行转换，可以满足在提升过程中对铝合金网壳结构变形值的控制，为提升到位各区合拢提供依据；三区位于5层的连廊上方，三区铝合金结构下方为树杈支撑柱，间距较小，周边屋顶女儿墙高度低于三区铝合金网壳标高，且三区面积较小，因此无法采用提升或者顶升方案，利用在连廊屋顶搭设满堂架手架进行高空散拼杆件，安装方法简单，无需吊装机械，材料运输方便；四区采用整体顶升安装工艺，保证结构拼装过程中的精度，减少人工拼装的误差，降低累计误差，可以节约工期，确保拼装过程中人为因素对结构的破坏，提高结构安装的一次合格率。因此施工时，将整个屋盖自西向东依次分为一区、三区、二区、五区和四区，先散装三区的网壳，然后整体提升一区的网壳就位并与三区的网壳合拢，然后安装五区的异形梁，接着整体提升二区的网壳就位并与三区的网壳、五区的异形梁合拢，最后整体顶升四区的网壳并与五区的异形梁合拢。
16.（2）本发明的z字形大跨度铝合金框架屋盖采用铝合金网壳+树形柱结构形式，东西长约104.963m，南北最大宽度约47.427m，由铝合金结构材料强度性能决定，无法采用整体大跨度提升或者顶升方法，根据整个结构支撑柱以及网壳与周边结构标高位置情况，分为5个区域进行安装，其中三区位于连廊上方且面积较小，五区为异型钢梁和钢柱体系，因此将三区和五区作为整个大跨度铝合金网壳的定位区。树形柱和树杈位于大跨度铝合金网壳下方，树杈与铝合金结构存在角度且树杈投影长度大于铝合金杆件长度，树杈与铝合金结构通过钢圆盘节点进行连接，若先安装树形柱与树杈，铝合金杆件拼装的菱形无法通过树杈，会导致分区铝合金结构提升或者顶升到设计标高，因此铝合金网壳+树形柱结构形式决定了一区、三区、二区和四区的安装顺序，本安装顺序可以有效的解决铝合金结构和树形柱安装的交叉作业，分成两个独立的安装工序，节约工期，提高安装精度，减少安装精度的累积误差。因此施工时将整个飘带结构自西向东依次分为一区、三区、二区、五区和四区等五个分区，其中一区、三区、二区和四区均是先施工网壳，再施工树形支撑。
17.（3）本发明的z字形大跨度铝合金框架屋盖的二区网壳在施工时，将二区的网壳分为两个部分，即平面部分网壳和立面部分网壳，首先将平面部分网壳整体提升至一定高度；然后在平面部分网壳的端部安装一层立面部分网壳，将平面部分网壳和这一层立面部分网壳整体提升相同高度；在立面部分网壳网壳的底部再安装一层立面部分网壳，将平面部分网壳和这两层立面部分网壳再整体提升相同高度，直到二区平面部分网壳与三区的网壳合拢、二区立面部分的网壳与五区的异形梁合拢。根据二区提升的工作原理，二区的立面正好为6排杆件，同时考虑提升设备的精度控制要求，每提升150mm左右需要静置4
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12小时，利用静置的时间可以安装二区立面的杆件，这样既能保证提升精度又能利用足够的时间安装立面的杆件。
18.（4）本发明的一区的铝合金网壳和二区平面部分的铝合金网壳在施工时，均是先在贝雷架上拼装铝合金网壳，然后将贝雷架和铝合金网壳整体提升至设计标高并与三区的铝合金网壳合拢；然后在铝合金网壳的底部安装树形支撑；接着在铝合金网壳的顶部安装钢架，并在钢架上安装电动葫芦，用于反拆贝雷架；然后拆除下放过程中会碰撞树形支撑的内圈贝雷架，利用电葫芦将内圈贝雷架下放，利用提升设备整体下放外圈贝雷架；最后拆除钢架。贝雷架提升到设计标高之后，树形支撑与铝合金网壳结构连接完毕，树形支撑与铝合
金网壳结构连接有一定的角度，此时树形支撑插入贝雷架，使贝雷架无法正常落到地面。采用在提升到位的铝合金网壳结构上安装h型钢连系梁，利用h型钢连系梁上挂吊葫芦反拆下放过程会碰撞树形支撑的内圈贝雷架，待树形柱和树杈所在位置的贝雷架拆除完毕后，再整体将下放过程中不会碰撞树形支撑的外圈贝雷架下降到地面，采用h型钢连系梁上挂吊葫芦反拆贝雷架的形式可以解决贝雷架整体下放会碰撞树形柱和树杈的问题。
19.（5）本发明的z字形大跨度铝合金框架屋盖的一区和二区的网壳在分区整体提升时，通过在贝雷架上拼装好网壳，并且在贝雷架的底部满铺设大眼网，然后利用原结构柱、提升设备、缆风绳将贝雷架和网壳整体提升。在贝雷架下方铺设大眼网，可以避免提升过程中零部件掉落或者整体散落，缆风绳可以保证在提升过程中整个结构不会因为受不可避免的风力环境因素影响而摆动，减少提升过程中的误差，保证提升钢丝绳在提升过程中一直保持竖直，防止钢丝绳偏心受力影响钢丝绳受力效果。网壳在整体提升时，先将网壳提升至一定高度，暂停提升，监测网壳杆件单元的变形量与施工计算量是否相符，保证施工安全性。
20.（6）由于铝合金本身材料的刚度小，无法采用类似钢结构整体提升方法，采用本发明的施工方法可以有效的解决大跨度铝合金网壳结构提升的问题。同时本发明还能提高铝合金结构一次安装率，防止铝合金网壳结构在提升过程中构件发生变形而影响后期网壳上玻璃安装的精度，为类似大跨度铝合金结构安装提供了工程案例。
附图说明
21.图1为z字形大跨度铝合金框架屋盖的平面示意图。
22.图2为z字形大跨度铝合金框架屋盖的立面示意图。
23.图3为z字形大跨度铝合金框架屋盖施工示意图一。
24.图4为z字形大跨度铝合金框架屋盖施工示意图二。
25.图5为z字形大跨度铝合金框架屋盖施工示意图三。
26.图6为z字形大跨度铝合金框架屋盖施工示意图四。
27.图7为贝雷架平面布置示意图。
28.图8为汽车吊布置示意图。
29.附图标注：1
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树形支撑、2
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网壳、3
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贝雷架、4
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连廊、5
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钢柱、6
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异形梁。
具体实施方式
30.为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
31.在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅
是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.本工程制作、安装施工是一项多工种联合施工，不仅工序复杂，网壳底部采用树形钢结构支撑体系，网壳顶部使用工字铝结构和节点圆盘连接，形成稳定的网壳结构形式。单层网壳结构节点需为半刚接节点，支撑固定圆盘及工字型铝构件孔径孔位偏差≤0.2mm，转角处采用钢结构弯扭构件相切转向，因此壳体底部树形钢结构及壳体支撑结构加工制作、安装精度要求较高。本飘带东西长约104.963m，南北最大宽度约47.427m，设计中网壳上面还要安装玻璃，综合考虑网壳上的面荷载会很大，而现在下方树形柱的数量无法满足荷载的要求，若增加树形柱的数量则会影响整个飘带大厅的使用功能和造型，而铝合金结构自重小、受力性能好、抗腐蚀性强、耐久性强、工厂高精度预制标准化、抗震性能好、可回收利用、绿色环保等优点，因此本工程采用铝合金结构而不采用钢结构。
35.如图1和2所示，一种z字形大跨度铝合金框架屋盖包括树形支撑1和连接在树形支撑1顶部的呈z字形的铝合金网壳2。铝合金网壳2由网壳构件单元拼接而成。铝合金网壳2的顶部使用工字铝结构和节点圆盘连接，形成稳定的网壳结构形式。该z字形大跨度铝合金框架屋盖自西向东依次分为一区、三区、二区、五区和四区，其中构成二区的铝合金网壳2的网壳构建单元为弯扭构件，五区部分为飘带大厅的阴角处，包括钢柱5和异形梁6。异形梁6为钢构件。
36.如图3
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6所示，该z字形大跨度铝合金框架屋盖的施工方法具体包括以下步骤：s1、在三区搭设脚手架，并在脚手架上高空散装三区的铝合金网壳2。具体地，三区的铝合金网壳2下方设有多层连廊4，脚手架搭设在连廊4的顶部。
37.s2、利用汽车吊在三区的铝合金网壳2底部安装树形支撑1。
38.s3、在一区的贝雷架3上拼装一区的铝合金网壳2，然后在贝雷架3的底部满铺大眼网。然后将提升设备设置在原结构柱上，提升设备的输出端与缆风绳的一端连接，大眼网与缆风绳的另一端连接。提升设备工作，大眼网上升，从而将贝雷架3和铝合金网壳2整体提升，进而使一区的铝合金网壳2就位并与三区的铝合金网壳2合拢。大眼网安规范要求采用双层大眼网，在贝雷架3和铝合金网壳2拼装完毕、提升设备性能检验无误后，在贝雷架3下方铺设大眼网，大眼网用a12钢丝绳传穿成一片，大眼网与贝雷架3之间采用8#镀锌铅丝连接，间距不得大于500mm。
39.s4、利用汽车吊在一区的铝合金网壳2底部安装树形支撑1。
40.s5、安装五区的钢柱5和异形梁6。五区作为定位区，首先在五区所在位置的钢柱5和异形梁6位置进行放线，先安装钢柱5就位后再安装异形梁6，对其进行临时固定，校核无误后进行最终的固定。
41.s6、在二区的贝雷架3上拼装二区的铝合金网壳2，然后在贝雷架3的底部满铺大眼
网。二区的大眼网的铺设方法和一区的大眼网铺设方向相同。提升二区的铝合金网壳2就位并与三区的铝合金网壳2、五区的异形梁6合拢。二区平面部分的铝合金网壳2和贝雷架3的提升方法和一区相同。
42.s7、利用汽车吊在二区的铝合金网壳2底部安装树形支撑1。
43.s8、喷涂油漆进行修补，验收飘带主体结构。
44.s9、拼装四区的铝合金网壳2，顶升四区的铝合金网壳2就位并与五区的异形梁6合拢。将四区的铝合金网壳2顶升至设计标高后，再搭设临时活动脚手架，工人在临时活动脚手架上拼装四区和五区接缝处的铝合金网壳2的杆件，最终四区的铝合金网壳2与五区的异形梁6合拢。
45.s10、利用汽车吊在四区的铝合金网壳2底部安装树形支撑1。
46.s11、喷涂油漆进行修补，验收铝合金网壳2主体结构。
47.一区的铝合金网壳2和树形支撑1的安装方法包括以下步骤：s31、在现有楼面上搭设贝雷架3，然后在贝雷架3上拼装一区的铝合金网壳2。贝雷架3的布置如图7所示。
48.s32、将贝雷架3和一区的铝合金网壳2整体提升至设计高度并与三区的铝合金网壳2合拢。铝合金网壳2提升至140mm
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160mm 时，暂停提升并静置4
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12小时，监测铝合金网壳2的杆件单元变形量与施工计算量是否相符，确认无异常后，开始正式提升。本结构采用铝合金结构，由于铝合金材料本身刚度小，而提升铝合金结构的跨度较大，为了防止在提升过程中铝合金结构变形，根据设计要求和相关规范规定，铝合金结构水平度为
±
2mm，提升速度不宜太大，需要在提升过程中进行检测，防止铝结构变形太大，影响提升到设计标高时安装玻璃的精度，同时考虑环境风力、温度作用的影响，做到提升一次合格率，降低后期调整安装误差的工作量。
49.s33、在现有楼面上铺设吊车作业平台，在吊车作业平台上架设汽车吊，利用汽车吊安装树形支撑1。
50.s34、在一区的铝合金网壳2的顶部安装钢架，在钢架上安装电动葫芦。
51.s35、用吊车将贝雷架3固定，然后拆除下放过程中会碰撞树形支撑1的内圈贝雷架，保留直接下放过程中不会碰撞树形支撑1的外圈贝雷架，使得内圈贝雷架与外圈贝雷架完全脱离。
52.s36、用电动葫芦逐个将内圈贝雷架下放至现有楼面 ，下放时保证内圈贝雷架与树形支撑1之间无接触碰撞。
53.s37、采用提升设备将外圈贝雷架整体下放至现有楼面。
54.s39、拆除钢架。
55.二区的铝合金网壳2的安装方法具体为：s61、在地面上搭设贝雷架3，然后在贝雷架3上拼装二区平面部分的铝合金网壳2，提升二区平面部分的铝合金网壳2至一定高度，暂停提升。
56.s62、在二区平面部分的铝合金网壳2的端部安装一层立面部分的铝合金网壳2，然后将二区平面部分的铝合金网壳2和一层立面部分的铝合金网壳2一起提升相同高度，暂停提升。
57.s63、然后在二区立面部分的铝合金网壳2的底部再安装一层立面部分的铝合金网
壳2，然后再将二区平面部分的铝合金网壳2和两层立面部分的铝合金网壳2一起提升相同高度，暂停提升。
58.s64、重复步骤s62和s63，直到二区平面部分的铝合金网壳2与三区的铝合金网壳2合拢、二区立面部分的铝合金网壳2与五区的异形梁6合拢。在安装二区立面部分的铝合金网壳2时，采用缆风绳将贝雷架3与原有建筑上的临时抱箍固定，每层立面部分的铝合金网壳2安装完毕后，拆除临时抱箍并移动至下一暂停标高处，直至安装完所有二区立面部分的铝合金网壳2。
59.铝合金网壳2的提升方法具体如下：1、将铝合金网壳2投影面正下方地面
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0.3m
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5.8m上按施工区域划分为五个区域；2、利用相邻现有建筑柱设置提升平台；3、安装液压同步提升系统设备，包括液压泵源系统、提升器、传感器等；4、在提升单元与上吊点对应位置处安装提升临时管及专用吊具；5、在提升上下吊点之间安装专用底锚和专用钢绞线；6、调试液压同步提升系统；7、张拉钢绞线，使得所有钢绞线均匀受力；8、检查壳壳体结构提升单元以及液压同步提升的所有临时措施是否满足设计要求；9、确认无误后，按照设计荷载的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的顺序逐级加载，直至提升单元脱离地面临时拼装平台。
60.网壳及贝雷架主要检查：1、提升胎架措施工装连接部位是否满足要求；2、网架由第三方监测单位对挠度应力监测是否满足要求。
61.提升设备主要检查：1、提升设备有无漏油现象；2数控检测系统位移及压力是否正常；3、上下锚具是否满足要求。
62.提升单元提升约150mm后，暂停提升，监测壳体杆件单元变形量与施工计算量是否相符，时刻以结构计算分析为依据、以结构安全为宗旨、以变形谐调为核心及时处理提升过程中变形控制监测。
63.如图8所示，安装一区和三区的树形支撑1时，汽车吊设置在一区汽车吊平台上，安装二区的树形支撑1时，汽车吊设置在二区的汽车吊平台上，安装四区的树形支撑1时，汽车吊设置在四区的东侧。
64.具体以某工程为例，z字形大跨度铝合金框架屋盖为钢铝组合构件，东西向长度为104.963m，南北向最宽处为47.427m。根据施工工艺以及场地条件，铝合金网壳安装分为5个施工区域，其中5个区分段长度分别为，一区：36.7m，二区：30.0m，三区：14.9m，四区：21.76m，五区：1.601m。树形支撑1安装最大高度为27.78m。
65.以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。