一种与铝网壳连接的钢环梁上牛腿安装施工方法与流程

本发明属于网壳结构施工领域，特别涉及一种与铝网壳连接的钢环梁上牛腿安装施工方法。

背景技术：

1、网壳结构是典型的空间结构，合理的曲面可以使结构力流均匀，结构具有较大的刚度，结构变形小，稳定性高，节省材料，网壳结构具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形状都能给设计师以充分的创作自由。薄壳结构与网格结构不能实现的形态，网壳结构几乎都可以实现。既能表现静态美，又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的变化表现动态美。

2、对于体育场来说，中间常为露天的场地，因此屋面中部为大开洞的曲面，造型上多体系异形空间结构需要具有足够的视觉效果，并且由于体育场中部支撑困难，网壳结构要满足足够的刚度和承载力有很大的设计难度。因此，需要进行针对性的设计，并且设计合理的施工方案使设计更好的实现。

技术实现思路

1、本发明提供了一种与铝网壳连接的钢环梁上牛腿安装施工方法，用以解决背景技术提到的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种与铝网壳连接的钢环梁上牛腿安装施工方法，包括以下步骤，

3、步骤一、深化图纸，网壳结构包括外钢环梁、内钢环梁、环形铝结构、钢拱梁和月牙形铝结构和索承结构，外钢环梁和内钢环梁同心设置，外钢环梁安装在钢结构上，外钢环梁通过若干的阻尼球铰支座固定在钢结构上，环形铝结构安装在外钢环梁和内钢环梁之间，钢拱梁呈开口向下的拱形，钢拱梁平行设置有两根且在内钢环梁的圆心位置中心对称设置，钢拱梁的两端分别与外钢环梁的内侧面焊接连接且钢拱梁与内钢环梁的顶端焊接连接，月牙形铝结构设置在钢拱梁和内钢环梁之间，所述外钢环梁、内钢环梁和钢拱梁均为圆型的钢梁，在钢拱梁长度方向竖面上，内钢环梁和外钢环梁均呈开口向下的拱形，内钢环梁高于外钢环梁，在钢拱梁的长度方向竖面的垂直面上，内钢环梁和外钢环梁均呈开口向上的拱形，内钢环梁高于外钢环梁，索承结构包括环索、索夹、外径索、内径索、外钢撑杆、树形撑杆，环索包括内侧椭圆段和两侧的外侧弧形段，内侧椭圆段的中心点与外钢环梁和内钢环梁同心设置，内侧椭圆段的长轴与钢拱梁平行，内侧椭圆段的长轴的两端分别位于外钢环梁和内钢环梁之间，内侧椭圆段的短轴的两端分别位于内钢环梁和钢拱梁之间，内侧椭圆段经过内钢环梁和钢拱梁的交点，外侧弧形段分别位于两个钢拱梁外侧的内钢环梁的正下方，内侧椭圆段和外侧弧形段的交点位于内钢环梁和钢拱梁交点的正下方，在钢拱梁长度方向竖面上，内侧椭圆段和外侧弧形段均呈开口向上的弧形，外侧弧形段低于内侧椭圆段对应的部位，在钢拱梁的长度方向竖面的垂直面上，内侧椭圆段和外侧弧形段均呈开口向上的弧形，外侧弧形段和内侧椭圆段对应的部位高度相同，内侧椭圆段和外侧弧形段上均设置有若干的索夹，索夹包括夹在环索上的上夹板和下夹板，上夹板和下夹板通过螺栓连接，上夹板顶部固定设置有钢拉索耳板和钢撑杆耳板，外钢环梁上设置有若干的外索耳板，内钢环梁上设置有若干的外撑杆耳板，外径索的两端分别通过销轴和关节轴承节点连接在外索耳板和环索上，外径索连接在外侧弧形段和内侧椭圆段的两端段，外钢撑杆的两端分别通过销轴和关节轴承节点连接在外撑杆耳板和钢撑杆耳板上，两个钢拱梁之间的外钢撑杆倾斜，两个钢拱梁外侧的外钢撑杆沿竖向，内径索上还设置有内索耳板，所述环形铝结构和月牙形铝结构的节点包括铝杆件和铝合金的节点盘，铝杆件为h型结构，节点盘具有两个且分别设置在铝杆件的顶端和底端，铝杆件通过不锈钢铆钉固定在节点盘上，若干的节点盘的底端设置有内撑杆耳板，内径索的两端分别通过销轴和关节轴承节点连接在内索耳板和环索上，内径索连接在内侧椭圆段的中部段，树形撑杆的下半部分为竖杆，树形撑杆的上半部分为若干个分支杆，树形撑杆的底端通过销轴和关节轴承节点连接在钢撑杆耳板上，树形撑杆的上半部分分别通过销轴和关节轴承节点连接在不同位置的内撑杆耳板上，所述阻尼球铰支座包括底座、下支座板、球铰板、上支座板以及限位分级卸载装置，底座固定在钢结构上，下支座板放置在底座上，下支座板的侧边设置若干处的弹簧，下支座板和上支座板嵌合，球铰板位于下支座板和上支座板之间，上支座板的周边设置有分级限位环，下支座板和上支座板为矩形板，限位分级卸载装置包括固定在钢结构上的支撑立板，支撑立杆位于阻尼球铰支座靠近内钢环梁的一侧，支撑立板与钢结构之间还设置有位于远离阻尼球铰支座的若干的加固斜板，支撑立板靠近阻尼球铰支座一侧的顶端螺纹连接有调节螺杆，调节螺杆靠近上支座板的一端均转动连接有转动座，若干的转动座固定在u型顶托上，u型顶托开口朝向上支座板且与分级限位环相适配，分级限位环嵌在u型顶托内，支撑立板靠近阻尼球铰支座一侧的顶端还固定设置有安装座，安装座和上支座板之间固定安装有千斤顶,安装座沿支撑立板宽度方向通长设置，千斤顶位于安装座的中部，环形铝结构和月牙形铝结构的节点包括铝杆件和节点盘，铝杆件为h型结构，节点盘具有两个且分别设置在铝杆件的顶端和底端，铝杆件通过不锈钢铆钉固定在节点盘上，所述外钢环梁、内钢环梁和钢拱梁上分别焊接有h型的钢牛腿，环形铝结构和月牙形铝结构分别与钢牛腿连接且钢牛腿与节点盘全螺栓连接；

4、步骤二、利用有限元分析软件建立施工仿真分析模型，对整体结构的受力进行分析并确定满足结构强度的零件的规格；

5、步骤三、在钢结构上安装阻尼球铰支座，外钢环梁分段吊装，高空拼装；

6、步骤四、在钢结构上布置内钢环梁的支撑措施，采用门式支撑，将工作面分成四个扇形区域，按逆时针依次施工每个区域的外钢环梁和内钢环梁的临时支撑措施；

7、步骤五、安装内钢环梁，内钢环梁分段吊装，高空拼装；

8、步骤六、安装环形铝结构，划分单元，将单元地面拼装后吊装，然后高空拼装，铝结构与钢结构连接的钢牛腿提前在地面上采用全螺栓连接，然后将铝结构和钢牛腿一同吊装，然后将钢牛腿焊接在外钢环梁或内钢环梁上；

9、步骤七、在钢结构上安装钢拱梁的支撑措施，采用单点支撑；

10、步骤八、吊装钢拱梁，分段吊装，高空拼装；

11、步骤九、安装月牙形铝结构，划分单元，将单元地面拼装后吊装，然后高空拼装，铝结构与钢结构连接的钢牛腿提前在地面上采用全螺栓连接，然后将铝结构和钢牛腿一同吊装，然后将钢牛腿焊接在内钢环梁或钢拱梁上；

12、步骤十、布设环索胎架，环索胎架向内侧偏移2.0m便于环索放松对接；

13、步骤十一、分段吊装环索，每段环索上布设多处吊点进行吊装，环索全部吊装完成后调整，环索全部调整对位后将索夹紧固；

14、步骤十二、吊装外径索、内径索和v索；

15、外径索、内径索采用分级张拉进行吊装，

16、首先需要计算并确定适当的张拉力，按施工仿真计算的各阶段张拉力进行张拉，用索力油压表+监测数值进行校对索力值，用全站仪测量变形值，以检验张拉过程的质量，张拉设备采用千斤顶和配套的油泵、压力表，张拉时采用精密油压表，张拉前应对张拉系统的设备和仪表进行标定，标定时应由千斤顶主动顶加载试验设备，并绘出图表供现场使用，张拉过程中根据施工过程要求的内力调整对应的油压，精确张拉到所需的索力；

17、第一级张拉，将外径索和内径索依次张拉至总张拉力的30%，并在千斤顶的辅助支撑下同时旋转调节螺杆使调节螺杆使下支座板、球铰板、上支座板和调节螺杆一同释放位移和应力；

18、第二级张拉，将外径索和内径索依次张拉至总张拉力的60%，并在千斤顶的辅助支撑下同时旋转调节螺杆使调节螺杆使下支座板、球铰板、上支座板和调节螺杆一同释放位移和应力；

19、第三级张拉，将外径索和内径索依次张拉至总张拉力的90%，并在千斤顶的辅助支撑下同时旋转调节螺杆使调节螺杆使下支座板、球铰板、上支座板和调节螺杆一同释放位移和应力；

20、第四级张拉，将外径索和内径索依次张拉至总张拉力的100%，并在千斤顶的辅助支撑下同时旋转调节螺杆使调节螺杆使下支座板、球铰板、上支座板和调节螺杆一同释放位移和应力；

21、步骤十三、拆除内钢环梁和钢拱梁的支撑措施。

22、优选的，所述外钢环梁、内钢环梁或钢拱梁上安装钢牛腿的一侧固定焊接有定位立板，定位立板与钢牛腿的腹板贴合，定位立板上固定连接有定位横板，定位横板呈矩形，钢牛腿的腹板上开设有与定位横板对应匹配的穿孔，定位横板穿入钢牛腿，定位横板呈锥状便于钢牛腿穿入并且能够避免钢牛腿与外钢环梁、内钢环梁或钢拱梁的干涉。

23、优选的，所述钢牛腿的腹板的一侧面上焊接有伸出钢牛腿的限位立板，限位立板伸出钢牛腿的部位上焊接有限位横板，铝杆件的腹板上开有与限位横板匹配的缺口槽，限位横板穿入缺口槽内。

24、优选的，所述阻尼球铰支座均布设置36个。

25、优选的，所述外径索均布36处，内径索均布18处，外钢撑杆对应设置36处，树形撑杆对应设置18处。

26、优选的，所述外径索和内径索的两端均为叉耳式锚头。

27、优选的，所述环索分为四段拼接，分段位置位于内侧椭圆段与外侧弧形段交点向内侧椭圆段两端偏移一段距离处，环索分段后的两端为锥形锚头，相邻锥形锚头通过接头装置连接，接头装置包括位于两个锥形锚头外侧的两个夹紧板，两个夹紧板之间通过螺杆和螺栓固定连接。

28、优选的，所述索承结构还包括四根v索，在钢拱梁的长度方向竖面的垂直面上的两个外径索为薄弱径索，薄弱径索下方的索夹上还设置有加固索耳板一，与薄弱径索相邻的薄弱径索的外钢环梁上设置有加固索耳板二，v索的两端分别通过销轴和关节轴承节点连接在加固索耳板一和加固索耳板二上。

29、优选的，所述环形铝结构为x型相交的棱形孔的网壳结构，所述月牙形铝结构为米型相交的三角形孔的网壳结构。

30、本发明的有益效果体现在：1、本结构体系位上层为单层铝合金网壳加上下层索承张弦体系的新型组合结构体系，通过独特的环索布置，径索的独特布置，支撑在外圈钢网壳结构上，形成多体系异形空间结构，使得整体屋顶内圈铝合金网壳为自承重整体受力体系，仅需要设置在屋顶外圈钢网壳内环梁上的阻尼球铰支座即可完成支撑；

31、2、本结构设计出双圈连拱梁的结构形式的创造，巧妙的布置了两个钢拱梁的位置，两个钢拱梁和外钢环梁和内钢环梁结构形状上的匹配，达到了施工方便、外观视觉好的效果，外钢环梁和内钢环梁之间布设环形铝结构，外钢环梁和内钢环梁上对称搭设两根钢拱梁，内钢环梁和钢拱梁之间布设月牙形铝结构，整体形成外侧环形内侧双弧形的结构形式，既提高了视觉效果又降低了造价和施工难度，并且内钢环梁、外钢环梁和内钢环梁三者互相连接形成稳定的结构体对铝结构进行支撑安装，整体网壳的稳定性得以大大的提高；

32、3、本结构在双圈连拱梁的结构形式的基础上，双圈均采用曲线的形式，从而同为曲线的钢拱梁焊接后实现环形铝结构和月牙形铝结构的连续，不仅在多体系异形空间结构上具有足够的视觉效果，且整体的拐点角度小，连续性好，并且结构的稳定性又降低了造价和施工难度，并且内钢环梁、外钢环梁均采用圆形的钢梁，和内钢环梁三者互相连接形成稳定的结构体对铝结构进行支撑安装，整体网壳的稳定性得以大大的提高，开拓了双圈连拱梁网壳结构的先河，在建筑施工领域具有重要的意义；

33、4、双圈连拱梁的结构形式以及独特的环索布置，独特的径索布置以及应力薄弱处的v索的设计，大大减少了整体工程的造价和施工难度；

34、5、在钢结构上安装位于阻尼球铰支座内侧的限位分级卸载装置，并采用分级张拉方法对径索进行应力分级卸载，分别为总张拉力的30%、60%、90%、100%，来保持结构的稳定性，以确保结构在施工过程中不发生过度变形或损坏，限位分级卸载装置由顶托和千斤顶共同配合，卸载过程中千斤顶辅助应力的释放并且支撑后利于调整螺杆的旋转调整，不仅保证了应力释放的结构稳定并且有利于操作，达到多重效果，保证了结构稳定和施工效率；

35、6、钢牛腿与铝结构采用全螺栓连接精度要求高，允许误差很低，施工过程中在地面上先将铝结构和钢牛腿连接再吊装将钢牛腿焊接在外钢环梁、内钢环梁或钢拱梁上，解决了钢牛腿与铝结构采用全螺栓连接的精度要求和允许误差，满足了高要求下的施工强度和精度的要求；

36、7、通过在外钢环梁、内钢环梁和钢拱梁上提前预固定定位立板和定位横板，钢牛腿能够通过从定位横板上移过去，大大减少了铝结构和钢牛腿的整体吊装所需要的时间，提高了施工效率并且保证了施工精度。

37、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。