一种大跨度悬空桁架的施工方法与流程

1.本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种大跨度悬空桁架的施工方法。


背景技术：

2.桁架在钢结构中应用广泛，主要应用于工业与民用建筑的屋盖(屋架等)、吊车梁(即吊车桁架)、车站及桥梁等工程。常用钢桁架作为承重结构的主要构件，钢桁架中最常采用的是平面桁架，它在横向荷载作用下其受力实质是格构式的梁。钢桁架与实腹式的钢梁相比较，其特点是以弦杆代替翼缘和以腹杆代替腹板，而在各节点处通过节点板(或其它零件)用焊缝或其它连接将腹杆和弦杆互相连接；也可直接将各杆件互相焊接连接。这样，平面桁架整体受弯时的弯矩表现为上、下弦杆的轴心受压和受拉，剪力则表现为各腹杆的轴心受压或受拉。从而平面桁架结构具有用料少、自身重量轻、韧性塑性好、承重能力强及便于工厂制造、工地拼装等优点。
3.平面桁架正交安装构成正交桁架，特别是大跨度的正交桁架，一般都采用分段运输，现场地面拼装，然后再进行吊装的方法施工。在现场施工中，多采用塔吊进行钢结构的吊装；但在大跨度的正交桁架进行吊装时，由于大跨度的正交桁架载荷较大，一般的塔吊难以承受其重量，并且由于场地狭窄，大型机械无法正常进入施工，导致大跨度的正交桁架吊装困难，因此工程施工困难。


技术实现要素：

4.为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种大跨度悬空桁架的施工方法，解决大跨度正交桁架施工困难的问题。
5.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：
6.一种大跨度悬空桁架的施工方法，用于将正交桁架悬空安装具有大跨度的建筑空间中，所述正交桁架包括多个平行设置的单榀桁架以及多个并列设置次桁架，所述正交桁架还包括钢梁，所述单榀桁架用于连接大跨度建筑，至少大部分次桁架用于连接相邻单榀桁架，所述钢梁连接并列设置的次桁架；所述单榀桁架包括首尾相连的分段桁架；
7.包括如下步骤：
8.s1、设置汽车吊；开设通往建筑空间的汽车吊通道，汽车吊通过所述通道驶入并布置在建筑空间中，汽车吊通道设置在单榀桁架安装位置的下方，吊装时，由位于汽车吊通道最里端的第一单榀桁架开始依次向外吊装；
9.s2、拼装分段桁架；所述分段桁架包括上弦杆、下弦杆和腹杆；所述拼装是将上弦杆和下弦杆通过腹杆连接；
10.s3、设置临时支撑装置；所述临时支撑装置用于临时支撑吊装后的分段桁架，临时支撑装置的安装点位根据分段桁架安装点位一一对应布置；
11.s4、通过汽车吊吊装所述分段桁架、次桁架；包括重复实施的如下步骤：
12.(1)与第一安装墙面相接的第一榀单榀桁架及对应次桁架与钢梁的吊装，包括
13.a、先将构成第一单榀桁架的首段分段桁架吊至安装点位处，首段分段桁架的一端与所述第一安装墙面的预留钢柱连接，另一端在对应临时支撑装置上进行临时支撑；
14.b、将与首段分段桁架对应的若干次桁架吊至安装点位处，然后将若干次桁架以水平并垂直于分段桁架的方式连接在第二安装墙面及该第一分段桁架之间；
15.c、吊装第一单榀桁架的其余分段桁架，每吊装一段分段桁架后再按照步骤b的方式吊装与该分段桁架对应的次桁架，相邻分段桁架的首端和尾端通过同一支撑装置进行支撑；直至第一单榀桁架的所有分段桁架及其对应的次桁架吊装完成；将上一段分段桁架的尾部与下一段分段桁架的首部连接，形成串接的第一单榀桁架，第一单榀桁架中，尾段分段桁架的末端与第一安装墙面相对的第三安装墙面上的预留钢柱连接；
16.d、将钢梁吊装至次桁架上表面，钢梁安装在多个并列设置的次桁架上表面，形成正交桁架；
17.(2)重复所述a-d步骤，以用于吊装与第一单榀桁架并列设置的其余单榀桁架的及对应的次桁架与钢梁，形成正交桁架；区别在于，所述与其余单榀桁架对应的次桁架安装在相邻单榀桁架之间；
18.s5、临时支撑装置的拆除；在完成所述正交桁架吊装后，拆除所述临时支撑装置。
19.进一步的是，所述通道为经过加强施工的待安装正交桁架区域的下层楼板，以及所述汽车吊进出施工场地经过加强施工的行驶通道。
20.进一步的是，所述专用通道的数量为2。
21.进一步的是，拼装分段桁架包括如下步骤：
22.在拼装场地设置胎架；采用汽车吊吊装将所述上弦杆及下弦杆吊装至所述胎架上固定，然后由中间至两端进行腹杆的安装。
23.进一步的是，所述临时支撑装置包括从下至上依次设置的转换平台、支撑架与支撑平台；所述转换平台用于扩大所述支撑架在楼板上的受力面积，且所述转换平台设置在承重梁上方。
24.进一步的是，所述转换平台四角下方均设置有垫块。
25.进一步的是，所述汽车吊的支腿架设在路基箱上。
26.进一步的是，所述通道上的横梁在所述汽车吊驶出建筑空间后进行施工。
27.本发明的有益效果：
28.本发明提供了一种大跨度悬空桁架的施工方法，分段桁架在拼装场地进行拼装后，通过预设位置在两分段桁架的连接处设置临时支撑装置，作为分段桁架的临时支撑，进而通过汽车吊由位于汽车吊通道最里端的第一单榀桁架开始依次向外吊装；解决正交桁架施工中吊装困难的问题。先吊装构成第一单榀桁架的首段分段桁架，为了保证此段分段桁架在安装过程中的稳定性，进一步吊装与此分段桁架对应的次桁架；再吊装第一单榀桁架的其余分段桁架与次桁架，多段分段桁架首尾相连构成第一单榀桁架，随后再进行正交桁架中的其余单榀桁架与对应次桁架的吊装。随后为了增强次桁架结构的稳定性，在次桁架上表面设置钢梁，钢梁吊装至次桁架上表面，每单根钢梁分别安装在多个并列设置的次桁架上表面，形成正交桁架；保证正交桁架结构安装的稳定性。此安装方法解决了大跨度正交桁架结构在施工中吊装的问题，并且此施工方法保证在施工过程中各部分结构的稳定性，提高施工效率，推进施工进程。
附图说明
29.图1为本发明的施工流程图；
30.图2为本发明的分段桁架结构图；
31.图3为本发明的支撑装置结构图；
32.图4为本发明的步骤s4中步骤a施工示意图；
33.图5为本发明的步骤s4中步骤b施工示意图；
34.图6为本发明的步骤s4中步骤c施工示意图；
35.图7为本发明的步骤s4中步骤d施工示意图；
36.图8为本发明的步骤s4中步骤(2)施工示意图；
37.图9为本发明的分段桁架与墙面预留钢柱连接示意图；
38.图10为本发明的分段桁架与墙面预留钢柱连接示意图；
39.图11为本发明的次桁架与墙面预留钢柱连接示意图。
40.图中：1、分段桁架；101、上弦杆；102、腹杆；103、下弦杆；2、支撑装置；201、转换平台；202、支撑架；203、支撑平台；204、垫块；3、通道；4、汽车吊；5、第一安装墙面；6、第二安装墙面；7、第三安装墙面；8、次桁架；9、钢梁；10、正交桁架；11、预留钢柱；12、牛腿；13、工型钢。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
42.实施例1
43.如图1-11所示，本实施例提供了一种大跨度悬空桁架的施工方法，用于将正交桁架10悬空安装具有大跨度的建筑空间中，所述正交桁架10包括多个平行设置的单榀桁架以及多个并列设置次桁架8，所述正交桁架10还包括钢梁9，所述单榀桁架用于连接大跨度建筑，至少大部分次桁架8用于连接相邻单榀桁架，所述钢梁9连接并列设置的次桁架8；所述单榀桁架包括首尾相连的分段桁架1；单榀桁架、次桁架8与钢梁9共同实现正交桁架10结构的稳定性。
44.正交桁架安装方法包括如下步骤：
45.s1、设置汽车吊4；开设通往建筑空间的汽车吊4通道3，汽车吊4通过所述通道3驶入并布置在建筑空间中，汽车吊4通道3设置在单榀桁架安装位置的下方，吊装时，由位于汽车吊4通道3最里端的第一单榀桁架开始依次向外吊装；汽车吊4结合塔吊，实现对分段桁架1、次桁架8以及钢梁9的吊装，解决正交桁架10施工的吊装问题；作为较优的实施方案，采用150t的汽车吊4，其作业半径为10m，主臂长29m，额定吊重为40t，满足对分段桁架1、次桁架8与钢梁9的吊装需求。
46.s2、拼装分段桁架1；所述分段桁架1包括上弦杆101，下弦杆103以及腹杆102；所述拼装是将上弦杆101和下弦杆103通过腹杆102连接；作为较优的实施方案，分段桁架1拼装
完成，对分段桁架1进行编码，扫码录入计算机系统进行统一管理，在进行构件的安装时，再次进行扫码，消除构件未安装状态，实现构件准确、有序的供给。
47.s3、设置临时支撑装置2；所述临时支撑装置2用于临时支撑吊装后的分段桁架1，临时支撑装置2的安装点位根据分段桁架1安装点位一一对应布置；在进行分段桁架1的安装时，设置临时支撑装置2作为安装支撑件，保证分段桁架1安装时的结构稳定性。
48.s4、通过汽车吊4吊装所述分段桁架1、次桁架8；包括重复实施的如下步骤：
49.(1)与第一安装墙面5相接的第一榀单榀桁架及对应次桁架8与钢梁9的吊装，第一安装墙面5与第二安装墙面6相邻且垂直设置，第三安装墙面7与第一安装墙面5对立设置并且与第二安装墙面6的另一端相邻且垂直。作为较优实施方式，如图9-11所示，第一安装墙面5与第三安装墙面7预留钢柱11上均设置有用于正交桁架10安装的牛腿12，正交桁架10的端部直接安装在牛腿12上或者在牛腿12上设置工型钢13，正交桁架10的端部与工型钢13连接。第二安装墙面6用于与第一榀桁架安装的次桁架8的安装，作为较优的实施方案，次桁架8与第二安装墙面6预留钢柱11上设置的工型钢13连接。在正交桁架10端部和次桁架8端部与工型钢13进行连接时，先通过螺栓进行结构的初步固定，再通过焊接等方式进行连接。次桁架8连接在两单榀桁架之间通过焊接等方式进行连接。第一榀单榀桁架及对应次桁架8与钢梁9的吊装包括如下步骤：
50.a、先将构成第一单榀桁架的首段分段桁架1吊至安装点位处，首段分段桁架1的一端与所述第一安装墙面5的预留钢柱11连接，另一端在对应临时支撑装置2上进行临时支撑；
51.b、将与首段分段桁架1对应的若干次桁架8吊至安装点位处，然后将若干次桁架8以水平并垂直于分段桁架1的方式连接在第二安装墙面6及该第一分段桁架1之间；
52.c、吊装第一单榀桁架的其余分段桁架1，每吊装一段分段桁架1后再按照步骤b的方式吊装与该分段桁架1对应的次桁架8，保证分段桁架1安装的稳定性，相邻分段桁架1的首端和尾端通过同一支撑装置2进行支撑；直至第一单榀桁架的所有分段桁架1及其对应的次桁架8吊装完成；将上一段分段桁架1的尾部与下一段分段桁架1的首部连接，形成串接的第一单榀桁架，第一单榀桁架中，尾段分段桁架1的末端与第一安装墙面5相对的第三安装墙面7上的预留钢柱11连接；
53.d、将钢梁9吊装至次桁架8上表面，钢梁9安装在多个并列设置的次桁架8上表面，形成正交桁架10；钢梁9用于增加次横梁之间的稳定性，从而提高整体正交桁架10结构的稳定性，保证工程施工质量。
54.(2)重复所述a-d步骤，以用于吊装与第一单榀桁架并列设置的其余单榀桁架的及对应的次桁架8与钢梁9，形成正交桁架10；区别在于，所述与其余单榀桁架对应的次桁架8安装在相邻单榀桁架之间；值得说明的是，最后一榀单榀桁架对应的次桁架8与相邻单榀桁架连接，并且最后一榀单榀桁架也通过另一组次桁架8与另一端预设钢结构或者固定结构连接，保证其安装的稳定性。
55.s5、临时支撑装置2的拆除；在完成所述正交桁架10施工后，拆除所述临时支撑装置2。
56.所述汽车吊4由内向外对所述单榀桁架进行吊装，先吊装内部的第一单榀桁架，待内部吊装完成，汽车吊4再依次对次内部的结构进行吊装，由于汽车吊4本身自重与载荷对
楼板的影响，采用此吊装方式，利于工程的实施，且由于汽车吊4本身结构与施工场景中专用通道3的铺设，汽车吊4在进行施工时，需采用由内向外的方式对单榀桁架进行吊装。
57.实施例2
58.如图1-11所示，本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的，具体的，本实施例提供了一种大跨度悬空桁架的施工方法，所述专用通道3为经过加强施工的待安装正交桁架10区域的下层楼板，以及所述汽车吊4进出施工场地经过加强施工的行驶通道3。汽车吊4通过专用通道3驶入施工区域，由于汽车吊4本身自重较大，并且汽车吊4在进行钢结构吊装时，普通楼板不能够支撑汽车吊4压力，因此需要设置专用通道3，加强待安装正交桁架10区域的下层楼板以及加强汽车吊4进出施工场地的行驶通道3，使楼板能够承受汽车吊4及其吊装时的压力。
59.进一步的是，所述专用通道3的数量为2，作为较优的实施方案，可使用两台汽车吊4从两条转通通道3驶入施工点备用，在进行正交桁架10安装时，两台汽车吊4按施工方法同时进行施工，减少施工周期，提高施工效率。
60.进一步的是，步骤s2包括如下步骤：
61.在拼装场地设置胎架，胎架用于分段桁架1拼装时的定位；采用汽车吊4吊装将所述上弦杆101及下弦杆103吊装至所述胎架上固定，然后由中间至两端进行腹杆102的安装。具体的，分段桁架1拼装时，先吊桁架上下弦杆103，根据胎架底线及分段定位线进行定位，先在分段桁架1主杆端部焊接耳板，作为对接时临时固定，对接后将耳板割除磨平。分段桁架1上下弦杆103件之间的对接，根据设计规定，在杆件内部设置内衬管，杆件段就位后，把紧对接器，将主管之间进行固定。上下弦杆103安装就位后，再拼装分段桁架1的腹杆102，腹杆102安装时从中间向两边进行安装，以便控制装配积累误差，另外腹杆102安装时必须定对胎架地中心线，不得任意切割修正相贯线接口。
62.进一步的是，所述临时支撑装置2包括从下至上依次设置的转换平台201、支撑架202与支撑平台203；所述转换平台201用于且所述转换平台201设置在承重梁上方。支撑架202设置在混凝土楼面上时，由于混凝土楼层板的承载力不能满足支撑架202的受力要求，需在支撑架202底部设置钢结构转换平台201，扩大所述支撑架202在楼板上的受力面积，使受力作用在承重梁上，减缓楼板的受力，支撑平台203作为分段桁架1安装时的支撑点。
63.进一步的是，所述转换平台201四角下方均设置有垫块204，使转换平台201的载荷分布均匀，将支撑架202多楼板的作用减缓，转换至转换平台201下方的承重梁上。
64.进一步的是，所述汽车吊4的支腿架设在路基箱上，吊装作业过程中，当支腿落在混凝土楼板上时，对楼板的作用力较大，楼板难以承受此载荷，因此在支腿下设置路基箱，增大支腿的作用面积，减少楼板的集中受力情况。
65.进一步的是，所述通道3上的横梁在所述汽车吊4驶出建筑空间后进行施工。通道3上的横梁用于加固通道3结构的稳定性，但横梁的安装会降低通道3的高度，影响汽车吊4正常驶进驶出建筑空间，因此需待汽车吊4驶出建筑空间后再进行横梁的施工，保证工程的正常开展。
66.实施例3
67.如图1-11所示，本实施例是在上述实施例的基础上进行展开的，具体的，本实施例结合实际工况，提供一种正交桁架10施工方法，在进行正交桁架10施工前，按照设计图纸，
对构件进行验收检查，并对各数据进行验算。并且本实施例中正交桁架10采用分段吊装施工方式进行安装，其结构受力情形和原设计一次成形状态受力情况有所不同，因此，为指导本工程施工方案的安全实施，需要对结构施工过程进行模拟分析。本工程采用midas information technology co.,ltd公司的通用有限元分析软件midas/gen ver.855进行模拟分析，确保施工安全。具体施工方法如下：
68.所述正交桁架10包括多个平行设置的单榀桁架以及多个并列设置次桁架8，所述正交桁架10还包括钢梁9，所述单榀桁架用于连接大跨度建筑，至少大部分次桁架8用于连接相邻单榀桁架，所述钢梁9连接并列设置的次桁架8；所述单榀桁架包括首尾相连的分段桁架1；本工况中，次桁架8与钢梁9主要采用塔吊进行吊装，局部塔吊盲区采用汽车吊4辅助安装，部分次桁架8和钢梁9的吊重超塔吊起重范围也需汽车吊4辅助安装，单榀桁架主要采用地面拼装，汽车吊4进行分段吊装；
69.正交桁架10安装方法包括如下步骤：
70.s1、安装前准备；两台150t汽车吊4通过两条汽车吊4通道3驶入施工点备用；在设置通道3前，对150t汽车吊4上楼面作业时，楼面承载力进行验算，根据设计图纸，明确汽车吊4的作业区，将汽车吊4车轮压力荷载作为移动荷载，通过车轮移动集中荷载群的影响线，计算出板和梁的正(负)弯矩、剪力、支座反力出现最大值对应的轮压位置；然后，判断出楼板及混凝土不同指标(包括弯矩和剪力的最大值)对应的汽车吊4实际站位，通过有限元模型求出楼板或混凝土梁的内力，进而判断出楼板或混凝土梁的承载力能否满足规范的要求；如不满足尚需进行加固设计，即设置专用通道3。
71.s2、拼装分段桁架1；所述分段桁架1包括上弦杆101，下弦杆103以及腹杆102；所述上弦杆101与下弦杆103通过所述腹杆102连接；在拼装场地设置胎架；采用汽车吊4吊装将所述上弦杆101及下弦杆103吊装至所述胎架上固定，然后由中间至两端进行腹杆102的安装。分段桁架1主要上弦杆101，下弦杆103以及腹杆102组成，结构简单，分段桁架1高度为2m-3m为主，于是采用分立式马凳形胎架。根据拼装分块的重量和尺寸，马凳胎架高500-800mm，横梁长度为800mm，底板规格为300
×
300
×
20mm，立杆规格为h200*200*8*12，横梁规格h200*200*8*12,加劲板12mm。分段桁架1进行拼装时，在拼装场地使用全站仪进行测量，将桁架轴线放样至地面，按照轴线位置设置拼装胎架，并用全站仪复核。分段桁架1分三段进行拼装，每一分段均包括上下弦杆103及腹杆102，三分段拼装完成，按照轴线位置拼装桁架第一分段，并用全站仪复核；继续拼装桁架第二分段。再拼装桁架第三分段，完成分段桁架1的拼装；完成后进行终测、复核，保证拼装质量。
72.s3、设置临时支撑装置2；所述临时支撑装置2设置在位于同一横向位置的两所述分段桁架1的连接处，作为分段桁架1的临时支撑；所述临时支撑装置2包括从下至上依次设置的转换平台201、支撑架202与支撑平台203；所述转换平台201用于扩大所述支撑架202在楼板上的受力面积，且所述转换平台201设置在承重梁上方；转换平台201为钢结构转换梁，转换梁支撑在承重梁上，转换梁与混凝土梁柱之间垫30mm钢板，以便使支撑架202的荷载分不均匀。本工程选用标准支撑架202作为临时支撑装置2的支撑架202，该支撑架202以每6m为一标准节，采用单片组合，外型基本组合尺寸为2.0m
×
2.0m，可扩展为3m为模数的任意组合。由a、b、c三个组件构成，可在施工中根据需要随意组合，任意扩展，支撑架202所有组件均由方管构成。支撑架202底部采用井字型横梁，横梁采用hm250
×
250
×9×
14制作，顶部横
梁采用hm390
×
300
×
10
×
16、hm480
×
300
×
11
×
18制作，所有钢材为q345b材质；
73.s4、通过汽车吊4吊装所述分段桁架1、次桁架8；包括重复实施的如下步骤：
74.(1)与第一安装墙面5相接的第一榀单榀桁架及对应次桁架8与钢梁9的吊装，包括
75.a、先将构成第一单榀桁架的首段分段桁架1吊至安装点位处，首段分段桁架1的一端与所述第一安装墙面5的预留钢柱11连接，另一端在对应临时支撑装置2上进行临时支撑；
76.b、将与首段分段桁架1对应的若干次桁架8吊至安装点位处，然后将若干次桁架8以水平并垂直于分段桁架1的方式连接在第二安装墙面6及该第一分段桁架1之间；
77.c、吊装第一单榀桁架的其余分段桁架1，每吊装一段分段桁架1后再按照步骤b的方式吊装与该分段桁架1对应的次桁架8，相邻分段桁架1的首端和尾端通过同一支撑装置2进行支撑；直至第一单榀桁架的所有分段桁架1及其对应的次桁架8吊装完成；将上一段分段桁架1的尾部与下一段分段桁架1的首部连接，形成串接的第一单榀桁架，第一单榀桁架中，尾段分段桁架1的末端与第一安装墙面5相对的第三安装墙面7上的预留钢柱11连接；
78.d、将钢梁9吊装至次桁架8上表面，钢梁9安装在多个并列设置的次桁架8上表面，形成正交桁架10；钢梁9的设置加强次桁架8之间的稳定性，提高正交桁架10整体结构的稳定性；
79.(2)重复所述a-d步骤，以用于吊装与第一单榀桁架并列设置的其余单榀桁架的及对应的次桁架8与钢梁9，形成正交桁架10；区别在于，所述与其余单榀桁架对应的次桁架8安装在相邻单榀桁架之间；
80.s5、临时支撑装置2的拆除；在完成所述正交桁架10施工后，拆除所述临时支撑装置2。
81.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。