大型综合体受限空间超跨多角度异型组合钢结构施工方法与流程

本发明涉及钢结构施工，尤其涉及大型综合体受限空间超跨多角度异型组合钢结构施工方法。

背景技术：

1、大型综合体受限空间超跨是指在大型综合体（如商业综合体、办公综合体、住宅综合体等）建设中，由于场地限制或其他因素，需要跨越较大的空间距离，同时在空间跨度有限的情况下进行设计和施工。在传统的建筑设计中，通常会使用梁或管桁架等结构来跨越较大的空间距离。在大型综合体中，由于场地限制或其他约束条件，梁或管桁架等传统结构的使用可能受到限制因此，受限空间超跨的概念应运而生，受限空间超跨的设计和施工需要充分考虑场地条件、结构强度、施工工艺等因素。

2、钢结构建筑具有节能、环保、抗震性能好、可循环使用等特点，应用领域和市场空间广阔，同时为达到美轮美奂的外立面效果，在传统混凝土结构无法实现建筑设计外观要求的情况下，钢结构可实现大跨度、大悬挑等复杂的设计运用。大型综合体因其建筑平面大、体量大，建筑功能多的需要，在建筑体中部出现大空间、大跨度结构，实现其功能与造型的统一。

3、但是现有的大型综合体在施工过程中由多个不同的功能区域组成，施工过程中可能存在各个部分之间的协调问题，同时施工过程中缺乏有效的资源管理和优化，且施工风险较高，存在较大的安全隐患。

4、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种型综合体受限空间超跨多角度异型组合钢结构施工方法，实现精度控制措施到位，质量得到保证的施工目的。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种型综合体受限空间超跨多角度异型组合钢结构施工方法，该施工方法包括以下步骤：

4、s1、工作人员根据施工图纸进行施工前与提升架使用准备；

5、s2、利用bim技术将组合钢结构划分为三组区域；

6、s3、在三组区域内依次进行管桁架、单层网格与采光顶的安装，并在安装完成后安装树状柱节点；

7、s4、对提升架进行拆卸，进行提升架主要受力点与树状柱节点之间的受力转换，完成施工操作。

8、作为可选择的实施方式，所述工作人员根据施工图纸进行施工前与提升架使用准备包括以下步骤：

9、s11、将获得的二维施工图纸运用建模软件构建钢网架三维信息线模型；

10、s12、将钢结构、混凝土结构与三维信息线模型结合，并将钢结构线模型导入至转换软件内，通过软件寻找并确定提升点位置；

11、s13、根据提升点位置安装格构式提升架与固定胎架，并设置提升系统对格构式提升架进行操控测试；

12、s14、完成柱脚螺栓与钢结构预埋件在地基处的施工，并进行复核与验收；

13、s15、对施工方案进行审核，完成对相关人员的安全技术交底，并根据设计图纸对在地面拼装的管桁架位置与结构板上支座的平面位置进行复核；

14、s16、调整提升架的位置及复核支座位置与标高；

15、s17、根据施工要求对提升架的结构进行安全测试与安装，在安装完成后进行提升测试与控制。

16、作为可选择的实施方式，所述根据施工要求对提升架的结构进行安全测试与安装，在安装完成后进行提升测试与控制包括以下步骤：

17、s171、根据施工要求检查提升架的位置是否准确、提升上升路线是否有障碍物、工具是否齐全、提升通道是否通畅及起重设备是否完好；

18、s172、将拟采用的提升架结构与施工方案进行匹配并验收；

19、s173、在准备完成后测试吊点位置，并将管桁架的吊点位置用钢丝绳进行紧固；

20、s174、在紧固完成后进行试吊提升施工，并进行提升测试检查管桁架各部位是否变形与提升架提升状态，若测试结果满足则进行下一步，反之则重复步骤s173；

21、s175、在满足测试结果后进行正式提升，并通过专用控制柜统一控制管桁架的提升速度。

22、作为可选择的实施方式，所述利用bim技术将组合钢结构划分为三组区域包括以下步骤：

23、s21、根据钢网架三维信息线模型获取施工位置点图元的位置信息；

24、s22、计算钢网架三维信息线模型的特征点到各个点图元的基准点之间的距离，并将距离作为分区的载体；

25、s23、对特征点进行排序，求出相邻点之间的变化率，将不符合要求的特征点进行排除；

26、s24、依据特征点进行分区，利用各分区中的特征点特性将组合钢结构分为三组区域；

27、s25、根据分区策略，在bim模型中进行区域划分操作，并利用bim软件进行碰撞检测，检测分区内是否存在干涉。

28、作为可选择的实施方式，所述计算钢网架三维信息线模型的特征点到各个点图元的基准点之间的距离，并将距离作为分区的载体包括以下步骤：

29、s221、选取钢网架三维信息线模型的图元基准点的坐标信息，并获取模型特征点；

30、s222、计算各个图元基准点到特征点之间的距离；

31、s223、根据测量得到的距离数据，预先设定分区的边界，将区域划分为相应的分区，并对分区边界进行标记。

32、作为可选择的实施方式，所述对特征点进行排序，求出相邻点之间的变化率，将不符合要求的特征点进行排除包括以下步骤：

33、s231、对特征点进行从小到大的排序，得到排序后的特征值；

34、s232、根据特征值计算相邻特征点之间突变程度；

35、s233、依据计算结果进行变化程度判断，若变化程度大于指定阈值则将特征点进行排除，若变化程度小于指定阈值则将特征点进行保留。

36、作为可选择的实施方式，所述在三组区域内依次进行管桁架、单层网格与采光顶的安装，并在安装完成后安装树状柱节点包括以下步骤：

37、s31、根据施工图纸确定施工安装顺序，依次为管桁架、单层网格与采光顶；

38、s32、依据施工图纸确定管桁架在安装时所需提升点的位置，根据提升点位置进行管桁架的安装；

39、s33、依据施工图纸确定单层网格安装起步圈结构，在确定完成后进行单层网格的安装；

40、s34、依据施工图纸确定采光顶的划分区域，并在区域内设置提升点进行采光顶的安装；

41、s35、在将管桁架、单层网格与采光顶安装完成后安装树状柱节点。

42、作为可选择的实施方式，所述依据施工图纸确定管桁架在安装时所需提升点的位置，根据提升点位置进行管桁架的安装包括以下步骤：

43、s321、将管桁架的安装区域划分为6个区块，根据施工图纸确定6个区块的安装顺序及提升点位置；

44、s322、对区块内进行硬化平整操作并设置钢板，在钢板完成后在钢板位置进行胎架布置；

45、s323、在胎架上进行管桁架拼装，依据管桁架起拱后的点位进行定位安装，上、下弦杆码板点焊连接，形成整体管桁架，完成地面预拼装；

46、s324、根据提升点位置在区块内进行提升架搭设，其中提升架搭设的高度大于管桁架的安装高度；

47、s325、在径向管桁架两端搭设支撑架，安装径向管桁架，并散装环形管桁架和直管桁架；

48、s326、将管桁架进行分块、分高度的提升安装，在升至指定高度时，分别在该处标高平台上补充杆件；

49、s327、在管桁架提升完成后进行钢柱提升，并将管桁架与钢柱进行焊接。

50、作为可选择的实施方式，所述依据施工图纸确定单层网格安装起步圈结构，在确定完成后进行单层网格的安装包括以下步骤：

51、s331、将单层网格的安装区域选择造型处外圈从下至上第8圈作为起步安装圈；

52、s332、根据起步安装圈的轴承，在起步圈构建的等分周长点处树立4组提升架；

53、s333、以起步安装圈中心点为圆心，按照施工图纸进行直径放样拼焊；

54、s334、以起步安装圈中心点为圆心向上进行拼装焊接，直至全部拼装焊接完成；

55、s335、在拼装完成后在提升架的辅助下与管桁架进行连接，并在连接完成后拆除提升架。

56、作为可选择的实施方式，所述依据施工图纸确定采光顶的划分区域，并在区域内设置提升点进行采光顶的安装包括以下步骤：

57、s341、将采光顶的安装区域拟分为第一区域、第二区域及第三区域三个区域；

58、s342、在第一区域与第二区域内设置提升点位置；

59、s343、根据提升点位置进行提升架的搭设；

60、s344、通过塔吊在第一区域与第二区域内进行拱形采光顶的拼接与安装；

61、s345、对安装完成的采光顶在提升架的辅助下进行提升；

62、s346、补充采光顶内的杆件；

63、s347、在补充完成后继续向上提升直至达到安装高度；

64、s348、在采光顶提升完成后进行钢柱提升，提升至采光顶位置进行焊接；

65、s349、在第一区域与第二区域安装完成后进行第三区域的剩余构件安装，并再安装完成后拆除提升架。

66、本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

67、1、本发明方法简便，节省费用，复杂钢结构通过分区一部分在地面安装完成，提升至高空合拢，减少高空作业，将焊缝在地面施工完成，高空合拢仅为对接焊缝便于钢桁架的拼装焊接质量和定位精度控制，同时采用条块提升结合高空对接法，将复杂节点在地面进行钢结构的拼装及焊接，降低了施工难度，钢结构局部提升法使用提升设备一般较小，成本较低，适用于在楼面、地下室顶面或场地狭窄时施工，避免使用大型吊装设备，而且采用条块提升单元与结构固定胎架单元实现高空对接，卸载在树状支撑柱全部安装作业完成后，避免钢桁架由于重力等原因产生挠度误差，更有效的实现精度的测控，以及省却传统工艺所需的脚手架和支撑加固，避免了超高脚手架施工的安全风险，实现了简化施工步骤，缩短施工工期，减少高空作业的安全隐患，保证施工质量和精度。

68、2、本发明的施工方法精度控制措施到位，质量得到保证，在结构所在的安装区域作为拼装场地，定位安装时根据桁架弦杆分段位置的空间坐标布置；制定单榀桁架杆件拼装顺序和焊接顺序；每榀桁架上弦中间位置和1/3处设置6个测量观测点，下弦中间位置设置1个测量观测点，桁架拼装过程中由测量小组进行测量并及时反馈数据纠偏，保证主桁架整体拼装精度，通过bim建立的三维空间坐标可实时跟踪监测，达到了质量控制和跟踪的目的，采用格构式提升架吊装桁架时，站位处选在地库结构梁上，铺设加固路基钢板，桁架吊装前在地面将上下弦垂直爬梯、桁架上弦立杆安全绳、桁架上弦水平安全通道等安防措施，桁架间水平支撑安装焊接时通过操作吊笼进行；桁架安装定位时通过测量桁架上的观测点空间坐标进行调整，测量合格后焊接固定，桁架安装焊接过程通过实时测量观测点监控及纠偏。

69、3、本发明所提出的施工步骤工人操作简便，提高功效，通过提前预制可调节的支撑胎架，复杂节点作业均在地面，高空中仅拼装预留好的对接焊缝，工人操作简便，提高施工功效，提升时采用自动化设备，工人操作简单高效，避免了使用大型吊装设备和对楼、地面承载力的担忧，同时作业人员操作方便，结构体系安全可靠，条块提升结合高空对接法以固定胎架及定点提升架作为整体钢结构的支承柱，提升架为格构式结构，通过有限元多次分析合理设置提升点，使提升架与钢网架构成稳定的结构体系，经过对提升体系和钢网架体系进行有限元计算，证明此结构体系的竖向承载力、侧向刚度、及侧向位移性能良好，均满足结构安全要求，下部支撑采用的树状柱全部施工完成后，形成稳定的支撑结构，从而实现提升架与钢柱支撑点的受力转换，卸载及拆除提升架后结构位移符合要求，安全有效。