大跨度幕墙施工中的屋面钢结构预压装置的制作方法

本实用新型涉及建筑结构的幕墙工程领域，尤其涉及一种大跨度幕墙施工中的屋面钢结构预压装置。

背景技术：

随着城市建设的发展，大型公共建筑已经成为城市的特色标志和对外宣传的名片，“高、大、特、新、难”的建筑层出不穷，钢结构作为能实现大跨度的结构之一应用较为广泛，大跨度钢结构也给施工带来一系列复杂问题：

1、大跨度钢结构受力后下挠明显；

2、幕墙主龙骨结构在大跨度钢结构上固定时，幕墙施工中随着幕墙荷载持续增加造成钢结构桁架持续下挠，幕墙随之发生不均匀沉降，造成后续幕墙构件的尺寸安装偏差、幕墙破坏、玻璃挤爆、幕墙观感差等问题；

3、为追求外立面呈现，很多工程在结构完成后优先施工外幕墙。幕墙完工后再施工金属屋面、屋面附属结构(构筑物、机电管道等)的情况下，随着荷载持续增加，钢结构桁架持续下挠，造成后续幕墙构件的尺寸安装偏差、幕墙破坏、玻璃挤爆、幕墙观感差等问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种大跨度幕墙施工中的屋面钢结构预压装置，可以利用该预压装置对钢结构桁架预加载配重，在幕墙结构安装时等比例卸载的方式控制幕墙结构变形，解决了上述现有技术存在的问题。

本实用新型所采用的技术方案为：一种大跨度幕墙施工中的屋面钢结构预压装置，其包括沿幕墙长度方向通长设置的多道托架梁，所述托架梁的底部通过多个连接柱体固定在钢结构桁架的上弦杆上，多个所述连接柱体均匀分布在所述钢结构桁架的幕墙连接节点处，多道所述托架梁的上方设置有供放置配重的多个加载框。

较佳地，所述加载框的底部设有多道横向型钢，所述横向型钢与所述托架梁的设置方向相互垂直。

较佳地，所述加载框的底部采用钢板封闭。

较佳地，所述加载框的底部设置为钢格栅或钢网格。

较佳地，所述加载框的中心对准于所述幕墙连接节点位置。

较佳地，多根所述连接柱体的顶部位于同一水平面。

本实用新型由于采用上述技术方案，使其具有以下有益效果：

应用本实用新型大跨度幕墙施工中的屋面钢结构预压装置，可实现大跨度屋面钢结构预先下挠至设计值，避免幕墙施工时因幕墙荷载持续增加造成屋面钢结构下挠，引起幕墙结构沉降、产生幕墙结构和外观质量问题，也避免了金属屋面、屋面附属结构(设备基础、机电管道)在幕墙完成情况下再施工因荷载持续增加造成屋面钢结构下挠，引起幕墙结构沉降、产生幕墙结构和外观质量问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为屋面钢结构上的幕墙连接节点的分布图。

图2为本实用新型大跨度幕墙施工中的屋面钢结构预压装置的立体结构示意图。

图3为图2中预压装置的立面图。

图4为图2中预压装置的平面布置图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

本实用新型用于在幕墙结构施工前，对大跨度屋面钢结构(幕墙龙骨在屋面钢结构上固定)进行配重的预加载，在施工幕墙结构的过程中，按实际加载重量等比例卸载相同重量的配重，从而避免幕墙施工时因幕墙荷载持续增加造成屋面钢结构下挠，引起幕墙结构沉降、产生幕墙结构和外观质量问题。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型实施例做进一步详细的说明。

参见图2～4所示，本实用新型实施例提供了一种大跨度幕墙施工中的屋面钢结构预压装置，其包括沿幕墙长度方向通长设置的多道托架梁11，托架梁12的底部通过多个连接柱体11固定在钢结构桁架的上弦杆31上，多个连接柱体11均匀分布在钢结构桁架的幕墙连接节点处，多道托架梁的上方设置有供放置配重的多个加载框13。

其中，加载框13的底部设有多道横向型钢14，横向型钢14与托架梁12的设置方向相互垂直，横向型钢14的两端延伸出加载框13的两端，可提高加载框13于托架梁12上的平稳性。加载框13的底部采用钢板封闭，或者加载框13的底部设置为钢格栅或钢网格。每个加载框13的中心对准于幕墙连接节点位置。多根连接柱体11的顶部位于同一水平面。

下面详细介绍本实用新型预压装置在大跨度幕墙施工中的使用，主要施工流程为：

钢结构节点处下挠位移设计值计算→预加载方式选择→加载值确定→预加载→等比例卸载

具体做法如下：

(一)钢结构节点处下挠位移设计值计算

钢结构节点为幕墙龙骨与屋面钢结构固定连接的节点，也可称为钢结构吊点或幕墙连接节点。结合图1和下表1，图1中示意了这些钢结构节点的分布情况，其中，p1、p2、…p7表示幕墙主龙骨的主桁架柱位置，主桁架柱的顶部与屋面钢结构桁架焊接固定，d1、d2、…d7是幕墙玻璃的钢丝绳吊点，p1、p2、…p7和d1、d2、…d7作为钢结构节点处预压荷载的加载点。

可利用sap2000等设计软件进行幕墙与屋面钢结构力学结构的分析和模拟，根据屋面恒荷载(包括设备、屋面构造层)、幕墙荷载，计算出施工完成后，与幕墙连接的屋面钢结构中的每个钢结构节点处的最终下挠位移，将该最终下挠位移作为预加载配重时的下挠位移设计值。

(二)预加载方式选择

分别取钢结构节点区域整跨×一定宽度范围(宽度根据工程实际情况选定)作为加载区域，采用本实用新型预压装置，在屋面钢结构桁架上直接加配重。

如图2～4，对加载区域的屋面钢结构的上表面通过安装预压装置进行预加载。

在每个幕墙主龙骨与钢结构桁架连接节点处对应的钢结构桁架上弦杆31上连接柱体11，该连接柱体11可采用规格为350mm*20mm的方管，方管高度可取1500mm，所有方管顶面应找平(方管尺寸、顶面高度可根据工程实际情况选定)。在布置方管时，应注意分布均匀，在节点及围绕节点的位置均匀布置方管，使方管均匀布满整个加载区域。

在连接柱体11上部焊接五道规格为294mm*200mm*8mm*12mm的工字钢，即托架梁12(长度＝幕墙跨度)，工字钢尺寸可根据工程实际情况选定。

在每个钢结构幕墙连接节点的上方制作供放置配重的加载框13，并使加载框13的中心对准于对应的钢结构节点。加载框13可采用120mm*80mm*6mm的方管制作成4500mm*2100mm*1200mm的矩形钢框。钢框的底部可以设置为全封闭形式(如设置钢板)，也可以设置为网格状(网格尺寸应大于配重尺寸)。较佳地，在加载框13的底部可设置三道横向型钢14，该横向型钢14与托架梁12的方向相互垂直，且横向型钢14的两端分别延伸出加载框13的两侧侧部，可以使加载框13更加稳定的架设在托架梁12上。

预加载的配重可选用配重铁和混凝土预制块，用加载框13来放置配重块，预制混凝土块的荷载大小根据工程实际荷载情况预制，每点的加载值应等同每点计算的设计加载值。

(三)加载值确定

采用sap2000软件，根据计算出的钢结构节点处下挠位移设计值，对上述加载方式进行加载模拟验算，以钢结构节点处下挠位移设计值为控制值，下挠位移达到设计值时的加载值即为最终的设计加载值，及表1中的设计加载值，其中的“托架梁、框自重”代表预压装置的重量，“加载配重”代表预压装置上初始放置的配重块的总重量，“总加载配重”代表所有加载点处配重块重量的总和。

本实用新型优选采用在对设计加载值进行加载模拟验算的步骤中，将预压装置加载至钢结构节点区域，对加载有预压装置的钢结构进行加载模拟验算，得到下挠至下挠位移设计值时预压装置上对应于各个钢结构节点处的加载量(包括预压装置自重和加载配重的重量)，使模拟设计的状态与实际施工状态完全一致，得到更为精准的设计加载值等数据。

sap2000软件是业内最新结构分析和设计软件，在sap2000软件的三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项，且完全在一个集成的图形界面内实现。可以完成模型的创建和修改、计算结果的分析和执行、结构设计的检查和优化以及计算结果的图表显示(包括时程反应的位移曲线、反应谱曲线、加速度曲线)和文本显示等等，从最简单的问题到最复杂的工程项目，都非常方便快捷。

(四)加载

加载过程中，按计算加载值和钢结构吊点处下挠位移设计值进行双控。同时以设计加载值作为加载上限，以下挠位移设计值作为下挠极限，按照计算加载值进行逐级加载，加载过程中实时测量屋面钢结构竖向挠度，以结构下挠到下挠位移设计值时终止加载。加载过程中，若当实际加载未达到设计加载值但实测下挠位移已经达到下挠位移设计值时，停止加载；若当实际加载已经达到设计加载值但实测下挠位移未达到下挠位移设计值时，也停止加载，并且此时，可以进一步对设计加载值和下挠位移设计值进行校验，以确保数据准确度，减小实际施工与施工前设计的误差。

加载完毕3日后进行结构下挠实测，根据实测值来决定幕墙柱身及高程，依据数值指导幕墙定尺加工和施工。保证制作的幕墙高度符合其施工完成后的下挠位置。

(五)等比例卸载

应根据幕墙安装工序过程，计算出每个钢结构节点下幕墙构件的重量、幕墙玻璃应分单元(几排几列)计算重量，根据计算出的重量，在幕墙施工时相应钢结构节点位置随着安装卸载同样重量的预压荷载。

最后拆除荷载为屋面金属屋面及附属结构(设备基础、机电管道等)的荷载值，可以避免金属屋面、屋面附属结构(设备基础、机电管道等)在幕墙完成情况下再施工因荷载持续增加造成屋面钢结构下挠，引起幕墙结构沉降、产生幕墙结构和外观质量问题。待屋面完善逐步进行卸载。卸载完进行预压装置的拆除。同比例卸载计算举例见下表表1。

表1同比例卸载计算

其中，幕墙桁架分为角桁架、中部桁架、钢横梁，对于每一部分采用分单元安装，可根据加载点位置来划分单元，以便控制幕墙安装的重量和配重卸载的重量，确保对应加载点下方的幕墙安装与配重卸载同时且同重量进行。

同样地，对幕墙玻璃进行分排分列逐次安装，确保同一加载点下方的幕墙玻璃的安装与配重的卸载同时且等重量进行。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。