一种室内场馆螺旋式悬吊廊道及其吊装、卸载方法与流程

本发明涉及钢结构建筑，具体涉及一种室内场馆螺旋式悬吊廊道及其吊装、卸载方法。

背景技术：

1、大型场馆空间立体廊道是指在大型体育馆、剧院、会展中心等建筑物中设置的立体化的走廊通道。这种设计可以有效地利用空间，提高场馆的通行效率和观赏性。立体廊道一般会设计成多层或者高空悬挂的形式，可以连接场馆的不同区域，为观众或参与者提供便捷的通行方式。设计立体廊道需要考虑结构稳定性、安全性和观赏性等因素，以确保其能够满足场馆的使用需求。但是目前廊道中桥面段与地面结构之间连接，以及室内中庭的空间布局还存在一些不足；

2、比如申请人早期申报的专利公告号为cn203924530u，专利名称为一种悬吊螺旋坡道的现有专利技术中，在上述技术中弧形桁架(相当于桥面段)的起始端直接与地基相连，并未设置相应抗震装置，当弧形桁架受力时，其稳定性无法保证，同时在展厅内部中间存在大量空间，并未得到合理利用，空间利用不足，且吊桥体系与大型建筑体系未形成有机联系，吊桥结构整体稳定性和舒适性难以保证，同时该专利技术缺乏配套吊装、卸载施工方法，技术可实施性差。

3、在国内外大型钢结构安装领域，建筑构件整体或分块安装施工通常采用设置临时支撑架进行高空原位拼装的施工方法，在主要构件安装完成后，再进行相关附属结构安装，所有工作结束后再通过合理的方法进行拆除胎架或支撑架完成结构整体卸载，使钢结构体系从胎架支撑状态可靠地过渡到结构本体受力状态，因此大型钢结构吊装完成后适当的卸载方法对结构整体的安全性、稳定性、耐久性及建筑整体服役期间的舒适性起决定的作用。

4、目前，国内外一般大型钢结构的卸载主要采用直接割除支撑结构卸载和砂箱卸载两种方法。

5、例如专利公开号为cn116357086a的现有专利文件中，便是通过割除临时支柱后安装永久支柱完成整个体系受力转换。直接割除支撑结构的卸载方法适用承受载荷不大、卸载位移小的位置，对承受荷载较大，卸载位移变化大的复杂的立体悬吊结构难以匹配；

6、专利公告号为cn209083014u的现有专利文件中，是在专用带闸板阀的砂箱上辅助设置排砂件用于临时支撑点的支撑件上，采用同步释放和控制卸砂量达到设计的卸载行程，完成卸载工作。砂箱由于承受载荷的限制需要在多个位置布置砂箱，其内部为钢砂，在作为支撑点长时间承受载荷时，受结构载荷及环境中水气等因素的影响，会使主结构在拼装过程中发生不可控的沉降；砂箱的卸载速度的速度由各点的载荷大小确定，在卸载过程中遇到与设计不符的特殊情况时无法立刻停止砂箱的卸载，其精度难以控制，尤其针对大型悬吊结构，卸载精度偏差会造成结构整体失稳，存在重大安全隐患。

7、此外，在施工过程中的不同阶段，随着结构形式的变化、荷载的变化，不同构件的受力亦会发生转变，尤其一些突加荷载还可能带来很大的冲击效应，对结构安全带来很大的挑战。专利公告号为cn100577969c的现有专利文件中，则通过采用向需卸载结构施加一个向上的拉力抵消需卸载结构的竖向荷载，且可不设置或仅设置少量的地面支撑构件，此方法存在不足之处在于抵消竖向荷载的拉力作用点的选择特别困难，选择不当易导致结构失稳，对结构的承载力要求较高。

8、由于结构吊装施工过程受力状态与设计受力状态不同，吊装后需对结构进行卸载，由吊装施工过程受力向设计受力状态转换，难度高、困难大。液压顶升装置、临时支撑装置的拆除卸载，引起结构荷载变化较大，如何对结构承载力进行监测是目前面临的问题之一。对于空中悬吊结构成型后需对支撑体系进行拆除，拆除前后难以确保连接杆件与结构的整体稳定性，再者对支撑体系的搭设与拆除顺序也会对结构稳定性及后续使用舒适性产生重大影响。基于此本发明提出一种室内场馆螺旋式悬吊廊道及其吊装、卸载方法，来解决上述不足。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：如何解决目前悬吊廊道桥面段稳定性不足，以及廊道卸载过程中因强制性形变或应力过大影响卸载安全和卸载后质量的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种室内场馆螺旋式悬吊廊道，包括桥体，其安装在场馆内且呈螺旋状往上布置，所述桥体由上至下分为若干桥面段，起始位置与场馆顶部设置的悬吊式参观室连接；终点位置通过多级减震装置与地面相连；

4、所述桥面段内侧设置内弦杆，外侧设置外弦杆；内弦杆和外弦杆均通过吊杆与悬吊式参观室上的桁架连接；

5、所述多级减震装置包括有椭圆形金属减震板，在椭圆形金属减震板的上方通过弹簧连接上金属受力板，其中弹簧内侧包裹住液压装置，且液压装置内置黏性阻尼液，所述上金属受力板顶部连接桥面段的底部。

6、本发明通过在场馆中庭设置螺旋状悬吊廊道，充分利用了中庭空间，即满足了场馆参观游览的功能需求，又充分体现了建筑之美，且桥面段螺旋上升，避免了四周建筑对结构的遮挡，可以方便行人观看大范围周边景观，在桥面段底部与地面接触位置设置多级减震装置，第一阶段由弹簧与黏滞阻尼装置提供承载力和刚度，并承担主要的耗能作用，在黏滞阻尼装置达到极限后，环形金属减震钢板进入第二阶段，内外环同时提供承载力、刚度和耗能能力，从而确保桥面段底部与地面的抗震性能。

7、作为本发明进一步的方案：所述多级减震装置还包括有承载板和下金属受力板，其中承载板位于椭圆形金属减震板的上方，下金属受力板位于椭圆形金属减震板的下方；

8、所述上金属受力板的左右两侧均设有折弯金属板，其中金属板的一端通过固定螺栓安装在承载板和椭圆形金属减震板之间，金属板的另一端通过固定螺栓安装在下金属受力板和椭圆形金属减震板之间。

9、作为本发明进一步的方案：所述吊杆包括有第一杆件、限位套和第二杆件，所述第一杆件和第二杆件通过限位套连接，其中第一杆件的另一端通过耳板连接件连接到桁架上，第二杆件贯穿内弦杆或外弦杆其底端与地面预留孔连接。

10、作为本发明进一步的方案：所述耳板连接件包括有上连接板，其中上连接板的顶部一侧一体成型有限位卡板一，上连接板的顶部一侧转动连接有限位卡板二，所述限位卡板一和限位卡板二卡接到桁架上，并通过连接销轴进行固定，所述上连接板的底部通过u型锁连接有挂钩，其中挂钩与吊杆连接。

11、作为本发明进一步的方案：所述场馆的四周设置若干立柱，相邻立柱之间通过钢管混凝土柱连接，所述悬吊式参观室的外侧通过若干桁架连接到相应立柱上，所述悬吊式参观室上方通过桁架连接到场馆顶部钢屋盖。

12、作为本发明进一步的方案：所述桥面段与水平面均存在夹角α，其中α的取值范围为：0°＜α＜60°。

13、本发明还公开了一种室内场馆螺旋式悬吊廊道的吊装、卸载方法，包括如下步骤：

14、由上至下以起始段为基准，沿着廊道行走一圈360°组成一个分区，廊道由若干圈组成若干个分区，按照由上至下的顺序进行各分区结构的吊装和卸载，上一分区卸载完成后进行下一分区施工；

15、吊装时：

16、s1、首先进行吊杆的预先吊挂，吊杆上端用耳板和销与桁架连接，然后根据现场需要在桥面段底部搭设主支撑体系和次支撑体系；

17、s2、将桥面段按照由上至下的顺序进行吊装，并安装临时加固、立柱，确保各构件稳定后，逐段安装连接在桁架和桥面段上的吊杆；

18、s3、吊杆下端先连接到内弦杆或外弦杆，后固定到地面预留孔；

19、s4、桥面段底部顶升控制装置沿支撑体系支撑面向上顶升l行程，然后对各吊杆施加预紧力，各位置的预紧力施加至设计值的80％，对吊杆轴力和廊道整体稳定性进行检测，待廊道结构整体安装完成后便可进行各支撑体系的卸载工作；

20、卸载时：

21、s5、使用主支撑体系和次支撑体系上的卸载控制系统对结构进行缓慢卸载，卸载分为三个阶段，每个阶段卸载顺序均按照先主支撑体系再次支撑体系的顺序逐级卸载；

22、s6、第一阶段卸载：先将主支撑体系通过卸载控制系统中的顶升控制装置进行逐级缓慢均匀回程，行程距离为0.2l，卸载到指定位置后，通过卸载控制系统中荷载监测装置观测各监测点位置吊杆的轴力变化状态及结构、主支撑体系的承载力情况；

23、若检测满足要求，则将桥面段次支撑体系通过卸载控制系统中的顶升控制装置进行逐级缓慢均匀回程，行程距离为0.2l，卸载到指定位置后，通过卸载控制系统中荷载监测装置观测各监测点位置吊杆的轴力变化状态及结构、次支撑体系的承载力情况；

24、s7、第二阶段卸载：第二阶段卸载在第一阶段卸载的基础上继续卸载，第二阶段卸载过程除两次行程距离为0.4l之外，其余步骤与第一阶段卸载过程相同；

25、s8、第三阶段卸载：第三阶段卸载在第二阶段卸载的基础上继续卸载，卸载行程距离还是为0.4l，其卸载步骤与第二阶段卸载步骤相同；

26、s9、通过卸载控制系统中的荷载监测装置，对结构、支撑体系承载力及轴力进行监测，卸载过程每45min监测一次，卸载完成后每6h监测一次，静置观测48h未发现结构支撑体系承载力及吊杆轴力明显变化后，开始拆除卸载控制系统；

27、s10、其余分区卸载方式同上述分区。

28、作为本发明进一步的方案：所述步骤s1中主支撑体系和次支撑体系的搭设原则如下：

29、以起始桥面段为基准，除终点桥面段外在第1,3,5…，2n+1(n≥0取整)立柱处桥面段下方搭设主支撑体系；

30、在第2,4,6…，2n(n≥1取整)立柱处桥面段下方搭设次支撑体系。

31、作为本发明进一步的方案：所述步骤s6/步骤s7/步骤s8中顶升行程l＝σgl0；

32、其中l为顶升行程，单位mm；σ为桥面段角度修正系数，当桥面段和水平面夹角0°＜α＜20°时取1.0，当桥面段和水平面夹角20°≤α＜40°时取0.9，当桥面段和水平面夹角40°≤α＜60°时取0.8；

33、g为两段桥面重量，单位kn；

34、l0为顶升控制装置顶升最大行程，单位mm。

35、作为本发明进一步的方案：所述步骤s6中，主支撑系统卸载过程中，若某个点位吊杆轴力值出现负值即压力时，此时桥面段发生偏位，应立即停止卸载，通过调整吊杆将桥面段回正，回正后对桥面段主支撑系统及廊道整体稳定性进行检查，满足要求后进行桥面段次支撑体系的卸载；

36、次支撑系统卸载过程中，若某个点位吊杆轴力值出现负值即压力时，此时桥面段发生偏位，应立即停止卸载，通过调整吊杆将桥面段回正，回正后对桥面段次支撑系统及廊道整体稳定性进行检查，满足要求后进行下一阶段的卸载。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、一、本发明通过在场馆中庭设置螺旋状悬吊廊道，充分利用了中庭空间，即满足了场馆参观游览的功能需求，又充分体现了建筑之美，且桥面段螺旋上升，避免了四周建筑对结构的遮挡，可以方便行人观看大范围周边景观，在桥面段底部与地面接触位置设置多级减震装置，第一阶段由弹簧与黏滞阻尼装置提供承载力和刚度，并承担主要的耗能作用，在黏滞阻尼装置达到极限后，环形金属减震钢板进入第二阶段，内外环同时提供承载力、刚度和耗能能力，从而确保桥面段底部与地面的抗震性能；

39、二、本发明在空中廊道体系中均匀在四周设置立柱，最大程度的提高了空中廊道的安全性及水平方向的稳定性，且本发明在场馆的顶部中间位置处布置悬吊式参观室，其内部可以布置展品或者当做会议室使用，提供一种集悬吊(空中)会议室和观光功能于一体的建筑结构，提高了空间利用率；

40、三、本发明在螺旋形空中廊道吊装和卸载阶段，设置主支撑体系、次支撑体系及相应的卸载控制系统，廊道各组成部分吊装完成后，按照先主支撑体系后次支撑体系，由上至下协同分级循环的方法进行卸载并完成支撑体系拆除，将空中廊道由临时支撑状态可靠的过渡到廊道自承载受力状态，有效保证空中廊道的整体稳定性，避免了因卸载过程中支撑体系集中受力和各吊杆荷载突变而造成的结构破坏和损伤，确保了空中廊道服役期间的安全性和舒适性；

41、四、本发明顶升控制装置顶升和回程的控制充分考虑了桥面段与水平面夹角、桥面段重量，根据顶升后的距离，在卸载时采用三个阶段分级卸载，按照由主到次支撑的顺序进行卸载，控制距离通过建立一个关系式来进行，可有效适应不同倾角及重量的空中廊道卸载；

42、五、本发明在卸载的时候，使用荷载监测装置对吊杆轴力实时进行监测，并在卸载各阶段通过调整吊杆预紧力来回正廊道结构相应部位，可有效保证结构整体稳定性；

43、六、本发明和现有结构体系不同的是，本技术廊道是有支撑结构的悬吊结构，需要通过支撑体系来传力卸载，本技术通过控制距离的方式来卸载，而现有悬吊结构则是通过控制荷载大小进行卸载，存在重大安全隐患。通过控制距离更适合悬吊结构，能够保证结构整体安全性。