一种大跨度异形钢结构屋盖施工方法与流程

本发明属于建筑施工，具体而言，涉及一种大跨度异形钢结构屋盖施工方法。

背景技术：

1、随着建筑技术的发展，体育场馆建筑外形愈加新颖，外形设计理念的实现需依靠结构的顺利安装作为基础，体育场馆的施工难度会随着建筑结构造型变化相应程度的增大。大跨度异形钢结构屋盖施工是一种应用在大型公共建筑、体育场馆、展览馆等领域的建筑施工技术。它具有结构设计灵活、施工快速、施工成本低等优点，因此在现代建筑中得到了广泛应用。异形钢结构屋盖的定义是指，在传统钢结构屋盖的基础上，通过设计和技术手段，将传统的矩形或圆形等形状转换成复杂的异形结构。这种结构可以更好地适应建筑物的外形和功能需求，同时也可以提高建筑物的美观性和艺术性。异形钢结构屋盖可以根据建筑物的外形和功能需求进行定制化设计，从而更好地满足建筑物的使用要求。与传统钢结构屋盖相比，异形钢结构屋盖的施工速度更快，可以缩短工期，降低建筑成本。异形钢结构屋盖的施工过程相对简单，材料利用率高，因此可以降低施工成本。

2、但是现有的大跨度异形钢结构屋盖的施工过程中常会出现钢构件被混凝土结构阻挡，无法正常安装的情况，屋盖支撑格构柱设置困难且起重机械的吊装半径增大，施工难度大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种大跨度异形钢结构屋盖施工方法，能够解决现有的大跨度异形钢结构屋盖的施工过程中常会出现钢构件被混凝土结构阻挡，无法正常安装的情况，屋盖支撑格构柱设置困难且起重机械的吊装半径增大，施工难度大的问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明提供一种大跨度异形钢结构屋盖施工方法，其中，包括以下步骤；

4、s10：施工人员根据大跨度异形钢结构屋盖的设计图纸构建三维模型，确定所述大跨度异形钢结构屋盖的结构；

5、s20：施工人员根据现场施工条件和起重设备能力，初步确定钢结构单元的划分数量和重量并进行竖向结构段分段位置优化以及钢结构强度、刚度、稳定性计算，优化划分钢结构单元以及每个所述钢结构单元的加工、安装工艺；

6、s30：将加工好的钢结构单元移动到所述大跨度异形钢结构屋盖的施工场地后，进行钢结构单元的组拼；

7、s40：组拼完成后进行一、二节柱的安装；

8、s50：进行内悬挑桁架的安装；

9、s60：进行外悬挑桁架的安装；

10、s70：卸载临时支撑，完成大跨度异形钢结构屋盖的施工。

11、本发明提供的一种大跨度异形钢结构屋盖施工方法的技术效果如下：通过施工人员根据大跨度异形钢结构屋盖的设计图纸构建三维模型，确定所述大跨度异形钢结构屋盖的结构；施工人员根据现场施工条件和起重设备能力，初步确定钢结构单元的划分数量和重量并进行竖向结构段分段位置优化以及钢结构强度、刚度、稳定性计算，优化划分钢结构单元以及每个所述钢结构单元的加工、安装工艺；将加工好的钢结构单元移动到所述大跨度异形钢结构屋盖的施工场地后，进行钢结构单元的组拼；组拼完成后进行一、二节柱的安装；进行内悬挑桁架的安装；进行外悬挑桁架的安装；卸载临时支撑，完成大跨度异形钢结构屋盖的施工；能够解决现有的大跨度异形钢结构屋盖的施工过程中常会出现钢构件被混凝土结构阻挡，无法正常安装的情况，屋盖支撑格构柱设置困难且起重机械的吊装半径增大，施工难度大的问题。

12、在上述技术方案的基础上，本发明的一种大跨度异形钢结构屋盖施工方法还可以做如下改进:

13、其中，所述施工人员根据现场施工条件和起重设备能力，初步确定钢结构单元的划分数量和重量并进行竖向结构段分段位置优化以及钢结构强度、刚度、稳定性计算，优化划分钢结构单元以及每个所述钢结构单元的加工、安装工艺的具体步骤包括：

14、第一步，施工人员根据所述钢结构屋盖的形状和重量对其三维模型进行初步划分，确保划分后的所述钢结构单元的形状均匀、重量相差小于5％；

15、第二步，施工人员确定每个所述钢结构单元的重心位置，进行配重，使得起重设备对所述钢结构单元进行吊装时重心位置不会发生偏移；

16、第三步，施工人员在所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模型上进行每个所述钢结构单元的吊装测试，确定其刚度的稳定性；

17、第四步，施工人员利用tekla软件将所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模型与混凝土结构进行碰撞检查，优化竖向结构段分段位置；

18、第五步，施工人员利用有限元软件进行结构强度、刚度、稳定性计算，根据计算结果优化钢结构单元的加工、安装工艺；

19、第六步，施工人员根据所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模拟得出最优分段构件节点三维坐标，将整体三维坐标转化成每个节段拼装时的局部三维坐标，作为节段拼装时节点的定位和线形控制的依据,，进而准确控制钢结构线形。

20、进一步的，所述施工人员在所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模型上进行每个所述钢结构单元的吊装测试，确定其刚度的稳定性的具体步骤包括：

21、第一步，施工人员将每个所述钢结构单元的三维模型导入到catia软件中，将每个所述钢结构单元进行几何建模和材料属性设置，在所述三维模型中添加材料属性；

22、第二步，施工人员将所述三维模型导入abaqus软件中，进行结构强度和稳定性分析；

23、第三步，施工人员根据模型和分析结果，确定每个单元的荷载和支撑条件，通过模拟吊装过程进行测试；

24、第四步，施工人员根据测试结果，确定每个所述钢结构单元的刚度稳定性，并对其进行适当的调整和优化。

25、进一步的，所述施工人员利用tekla软件将所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模型与混凝土结构进行碰撞检查，优化竖向结构段分段位置的具体步骤包括：

26、第一步，施工人员打开tekla软件，创建一个新的项目，并导入所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模型；

27、第二步，施工人员创建一个混凝土结构模型，并将其与所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模型进行关联；

28、第三步，施工人员设置碰撞检查参数，包括碰撞类型、检测范围、检测精度；

29、第四步，施工人员运行碰撞检查，并查看碰撞结果，根据碰撞结果，确定所述大跨度异形钢结构屋盖的三维模型与混凝土结构模型之间的间隙、重叠；

30、第五步，施工人员分析碰撞结果，找出需要优化的竖向结构段分段位置。

31、进一步的，所述施工人员确定每个所述钢结构单元的重心位置，进行配重，使得起重设备对所述钢结构单元进行吊装时重心位置不会发生偏移的具体步骤包括：

32、第一步，对每个钢结构单元进行精确测量，获取其尺寸、形状和质量分布；

33、第二步，根据测量结果，计算出每个单元的重心位置，重心位置是指物体所有部分的质量中心；

34、第三步，根据计算出的重心位置，对每个单元进行配重，在重心位置上方增加质量较小的物体，在重心位置下方增加质量较大的物体；

35、第四步，对配重后的钢结构单元进行再次测量，确保其重心位置与计算出的重心位置相符。

36、进一步的，所述将加工好的钢结构单元移动到所述大跨度异形钢结构屋盖的施工场地后，进行钢结构单元的组拼的具体步骤包括：

37、第一步，在平整的地面上提前设置胎架埋件，在上方布置移动式平面拼装胎架，缝隙处使用薄钢板顶紧塞实，利用水准仪测量所述移动式平面拼装胎架的四个角部及中部的平整度，保证所述移动式平面拼装胎架的水平；

38、第二步，根据所述钢结构单元的形状和受力特点初步调整所述移动式平面拼装胎架的位置，安装立面高度调节装置，待所述钢结构单元精确定位后，使用码板固定立面高度调节装置底部和平面桁架横梁，固定时避免滑轮和轨道受损；

39、第三步，根据所述钢结构单元的尺寸调节移动式平面拼装胎架架各横梁的位置，再根据所述钢结构单元的空间位置调整高度调节装置的高度。

40、进一步的，所述组拼完成后进行一、二节柱的安装的具体步骤包括：

41、第一步，对所述钢结构单元进行倾斜吊装，根据tekla软件选取所述钢结构单元重心位置，通过吊索具长度设计吊耳具体位置，并在所述钢结构单元两侧焊接吊耳；

42、第二步，在所述钢结构单元的底部开设长圆孔，将所述钢结构单元的底部穿过地脚螺栓后通过调整手拉葫芦缓慢回正，确保螺杆顺利穿过所述钢结构单元的底面，校正完成后，再拧紧地脚螺栓螺帽，完成对一节柱的安装；

43、第三步，使用起重机械安装二节柱，安装到位后，下部与一节柱使用码板临时固定。

44、进一步的，所述进行内悬挑桁架的安装的具体步骤包括：

45、第一步，在地面上放线定位，根据构件安装标高提前计算并调整格构柱非标准节的高度，保证上部支撑的安装标高；

46、第二步，采用植筋的方式设置连接钢板，使用起重设备将所述格构柱转换体系安装就位；

47、第三步，使用水准仪复核平整度，利用全站仪复核所述格构柱的安装位置；

48、第四步，机械设备采用支架法安装内悬挑桁架，根据定位标高，调整格构柱非标准节的高度，使其与结构标高吻合，格构柱与内悬挑桁架之间的缝隙使用薄钢板顶紧塞实，定位完成后，将内悬挑桁架与二节柱使用码板固定。

49、进一步的，所述进行外悬挑桁架的安装的具体步骤包括：

50、采用根据结构自身的热胀冷缩变形调整内悬挑桁架和二节柱的位置，使用机械设备安装外悬挑桁架，安装期间使用全站仪进行精度控制。

51、进一步的，所述卸载临时支撑，完成大跨度异形钢结构屋盖的施工的具体步骤包括：

52、遵循结构最终变形最大位置先卸载的原则，采用千斤顶配合抽取钢板的方式，千斤顶垂直向上微顶桁架，骤逐块取出支撑钢板，直至完全卸载。

53、与现有技术相比较，本发明提供的一种大跨度异形钢结构屋盖施工方法的有益效果是：运用bim技术，合理划分异形构件吊装单元，并与理论模型进行计算分析并对比，快速、便捷的对各拼装单元进行测量检验，节省了起重机械和试错成本，解决了异形构件安装过程复杂、精度质量控制困难的问题；采用吊装模拟和异形柱空中微转体技术，精确计算异形柱倾斜角度、各钢丝绳长度和吊点位置，使异形柱倾斜下放，吊装过程中配合手拉葫芦调整柱身姿态，在不碰撞混凝土梁情况下，使柱脚平稳穿过密集螺杆，解决了异形柱安装过程中与已安装混凝土梁碰撞的问题；采用双悬挑单立柱结构快速高精度定位施工技术，通过采用“一种高度可调节的装配式格构柱临时支撑转换装置”和“用于钢构件的可调式支撑定位装置”，使格构柱在复杂地面上能够稳固安装，完成双悬挑单立柱结构快速准确定位。