一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法与流程

本发明属于钢结构，特别涉及一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法。

背景技术：

1、近年来随着经济显著提升及建造技术的不断优化，体育场馆等大跨空间结构在我国实现了快速发展。体育场馆结构具有跨度大、结构复杂等特点，因此在建造过程中存在施工周期长、建设难度大及多种施工方法并存等难题。为此，如何在缩短体育场馆建造周期的前提下，实现其高效高质量建造成为亟待解决的一个关键问题。当前，体育场馆常用施工方法为流水施工，即根据设计图纸由地下向地上逐步建造。此外，平行施工、大模块装配施工等施工方法在国内外大型体育场馆施工也常被使用，但是在复杂钢结构安装施工中，如何通过前期分层、施工时怎样利用已有作业面以及更高的提高施工效率，有效的缩施工工期，同时带来显著经济效益，需要进行针对性的设计。

技术实现思路

1、本发明提供了一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，用以解决基于bim模型的前期分层划分、施工中的逆作以及各层结构的设置连接等技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，体育场馆结构包含地下室结构层、连接于地下室结构层上方的看台结构层、连接于看台结构层外侧的空中步道层以及连接于空中步道层和看台结构层上方的屋盖层；

4、屋盖层下方连接有分叉柱，分叉柱连接于看台结构层上且延伸与地下室结构层的结构主体连接；

5、应用于体育场馆结构的分层装配逆作业施工方法，具体步骤如下：

6、步骤一、构建体育场馆结构的bim三维模型，通过三维模型及施工模拟仿真分析结果，施工划分为地下室结构层的施工、看台结构层的混凝土部分施工及提升支架预埋施工；根据上部空中步道层和屋盖层的钢结构自重及bim模型的碰撞检测结果定位提升支架位置，并分节装配提升支架；

7、此外，在所述地下室结构层的施工、看台结构层的混凝土部分的关键构件位置布置监测设备，在施工过程中实时监测构件受力及变形情况；

8、步骤二、依据构建的结构bim模型及施工模拟仿真分析结果，以底部地下室结构层和看台结构层的混凝土部分为工作面分别进行屋盖层的现场原位或异位低空拼装，待拼装完成通过吊装就位后进行嵌补杆件安装，在设计温度范围内安装嵌补杆件实现顶部钢结构的低空整体合拢；

9、步骤三、待顶部屋盖层整体合拢完成后，通过钢绞线或拉索连接屋盖层及提升支架；采用计算机控制液压同步提升技术对屋盖层进行整体同步提升；

10、首先进行整体结构预提升，解除屋盖层临时约束后，将整体结构预提升，并悬停24h；通过监测设备观察结构各杆件应力、应变及变形情况；待预提升结束后，对屋盖层进行同步整体提升直至到达设计位置为止；

11、待结构整体提升完成后进行固定，并通过预设的监测设备实时监测结构受力及变形情况；

12、步骤四、以底部看台结构层的混凝土部分与顶部屋盖层之间的空间为工作面进行看台结构层中钢结构部分和空中步道层的装配施工，看台结构层中钢结构部分为看台阶梯型钢框架装配施工；

13、步骤五、待看台结构层中钢结构部分和空中步道层施工完成后，安装分叉柱或摇摆柱；分叉柱与看台结构层中的支撑立柱通过铰支座连接，与顶部屋盖层为焊接连接；支撑立柱分别与顶部大跨钢结构的屋盖层及中部钢结构的看台结构层焊接连接；

14、步骤六、待顶部屋盖层与看台结构层连接成型后，采用计算机控制液压同步卸载技术对屋盖层进行整体卸载，使地下室结构层、看台结构层、空中步道层和顶部屋盖层构成整体结构。

15、进一步的，bim三维模型通过revit软件构建，根据不同阶段的模型精度要求建立模型；分专业进行模型创建，先结构后建筑，按照基础、柱、墙、梁、板的顺序创建结构模型；

16、通过revit软件建模时，遵循“由整体到局部”的原则，从整体出发，逐步细化；参与承重的构件，如结构柱、梁、基础、桁架视为结构构件；对于较单一的特殊构件，建立 “内建模型”，构件族类别符合实际，并赋予相关构件信息属性；对于重复性较高构件，建立族文件载入项目。

17、进一步的，对于碰撞检测结果，基于冲突报告对碰撞图元的id号和类别进行分析，将碰撞分为直接发生交错的对象间实体碰撞、为满足安全需求和预留维修空间的构件间最小间距要求而出现的延伸碰撞、施工工序错误引发的程序性碰撞、影响正常功能实现的功能性碰撞、影响系统变更和扩建的未来可能发生碰撞；根据以上不同的碰撞类型进行优化设计。

18、进一步的，同专业模型碰撞检查步骤：首先打开模型，找到“协作”菜单栏下的“碰撞检查”工具，单击“运行碰撞检查”然后勾选要进行碰撞的构件，这里默认勾选全部，因为需要检查自身碰撞，所以两侧勾选为一样的构件，然后点击确定开始进行碰撞检查；最后出现碰撞报告，选择任意碰撞报告，点击“+”,会看到碰撞构件id号，单击id号，单击左下角“显示”；软件会自动跳转至构件界面，此id构件会高亮显示，然后就会发现碰撞点，并且可以进行调整；如果单击“显示”工具，提示“找不到完好的视图”则需要复制构件的id号至“管理”选项卡下“按id选择”进行查找。

19、进一步的，不同专业模型碰撞检查步骤：首先单击“插入”选项卡的“链接revit”工具，定位选择“原点至原点”或者“通过共享坐标”点击打开模型，然后进入三维模式，模型插入进来然后单击碰撞检查，勾选需要进行碰撞的构件，然后开始进行碰撞检查；最后碰撞检查结果出来以后，点击“导出”至桌面一份html的碰撞文件，打开文件得到所有碰撞的类别构件，id号及数量；返回项目的碰撞报告，对碰撞进行调整和更改。

20、进一步的，屋盖层为含有圆形缺口的四边形状，四边形的四边均双曲率弧形，四边形的四角呈放射状向外延伸，两个相邻的角部之间呈波浪状且由两角部向中部逐渐变窄设置；屋盖层下方间隔设置有支撑立柱；在屋盖层长中部和短向中部均设置有分叉柱，部分分叉柱下方连接有摇摆柱，摇摆柱下方连接有支撑柱。

21、进一步的，看台结构层对应场地呈椭圆形布置，且在屋盖层短跨一侧设置有拱桁架入口层；阶梯型钢框架为非对称椭圆形钢架，外周连接双曲率带缺口的方形空中步道层，其缺口处为拱桁架入口层；

22、其中，看台结构层中阶梯型钢框架装配施工顺序为从4个角部区域分别沿长跨及短跨方向安装看台钢框架的钢柱、钢梁，直至形成闭环，钢梁与钢柱通过高强螺栓装配连接。

23、进一步的，拱桁架入口层连接于空中步道层短边一侧，拱桁架入口层在高度方向上呈拱状设置，水平方形上为外扩的弧形，弧形弧度适应看台结构层所呈椭圆的弧度；

24、所述拱桁架入口层包含上弦杆、下弦杆、连接于上弦杆和下弦杆之间的侧外腹杆、连接于相邻上弦杆之间或相邻下弦杆之间的面腹杆、连接于上弦杆和下弦杆长向端部的端封杆、连接于上弦杆和下弦杆内部之间的内腹杆以及连接于端封杆与下弦杆端部之间的外斜杆；

25、所述端封杆与步道外封杆顺接连接，所述上弦杆和下弦杆的弧度与步道外封杆的短边弧度对应设置。

26、进一步的，所述上弦杆设置有两个，两个上弦杆均为弧形杆且高低错落设置，两个上弦杆水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端升高呈仰拱设置；

27、下弦杆设置有两个，两个下弦杆均为弧形杆且高低错落设置，两个下弦杆水平方向自中部向两端渐扩式设置，高度方向上自中部向两端降低呈拱形设置；

28、上弦杆和下弦杆之间设置有侧外腹杆，两个上弦杆之间和两个下弦杆之间连接有面腹杆；侧外腹杆和面腹杆为斜杆和直线杆；

29、上弦杆和下弦杆之间内部还设置有内腹杆，内腹杆为斜线杆；所述端封杆与下弦杆端部还连接有外斜杆，外斜杆为折线形杆，其底部与下弦杆连接部为拱脚节点，拱脚节点处通过单向铰支座与下部结构柱连接。

30、进一步的，所述空中步道层包含步道横杆、连接于步道横杆外伸端的步道封杆、以及连接于步道封杆下方的步道下斜撑杆；步道下斜撑杆呈v形设置，v形底部连接于支撑立柱顶部，且自下而上呈外扩式设置；步道封杆为环形杆，步道封杆和步道横杆高度向场地中心处依次降低设置。

31、本发明的有益效果体现在：

32、1）本发明通过bim和施工进行划分，利于将现有的场馆分为底、中和顶三部分，且通过分层和逆序施工的方法利于保证便捷和节省空间的安装施工；采用分层装配逆作业施工方法能够显著缩短施工工期、减少施工设备及施工人员用量，降低了建造成本；

33、2）本发明通过bim中模型碰撞并分类型进行分析，利于预先将施工中安全、有序、合理以及未来建设等均能有效的进行优化，保证施工精度和质量

34、3）本发明通过选用低空拼装、整体提升、整体卸载的施工方式，大大减少了施工现场脚手架用量、避免了高空吊装、降低了高空作业量；

35、本技术的施工方法与传统流水施工方法相比能够实现在较短时间内对体育场馆结构的高效高质量建造，具体表现在：有效保障了各部分结构的施工质量，降低了施工误差对结构性能影响，实现了体育场馆结构的高效高质量建造。

36、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。