大型悬挑钢结构安装方法

摘要

本发明涉及大型悬挑钢结构安装方法，包括以下步骤：设定位移控制目标；设定内力控制目标；建立施工模型；验证并确定施工模型；利用施工模型设计支撑胎架；制作支撑胎架；确定安装顺序；按照确定的安装顺序，运用制作的支撑胎架，进行安装，在安装过程中，有效地固定构件活动端；卸载支撑胎架。采用本发明，能确保施工过程安全，有效控制构件内力，减少高空作业，提高施工效率。

权利要求

1.大型悬挑钢结构安装方法，包括以下步骤：S1.设定控制目标；

S11.设定位移控制目标：

每次吊装散件或者整体拼装桁架，其最外端点的侧移不超过5mm；

S12.设定内力控制目标：

结构构件的轴力、弯矩和剪力的计算值与允许值之比不超过1；

S2.建立施工模型；

采用SAP2000静力分析模型，输入材料属性、截面属性及荷载信息，建立钢结构施工模拟计算模型；

S3.验证并确定施工模型；

在步骤S2建立的钢结构施工模拟计算模型上施加荷载，计算出各控制点在恒载和活载作用下的位移，与设计值比较，若计算结果相对误差超过设计允许值，则加大杆件的刚度，重新加载荷载、计算，直到计算结果相对误差低于设计允许值，确定钢结构施工模拟计算模型；

S4.利用施工模型设计支撑胎架；

将悬挑钢结构分解成若干桁架，在应力集中部位分别设置支撑胎架，然后在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上施加荷载，计算支撑胎架的支撑反力，根据计算结果设计支撑胎架；

S5.制作支撑胎架；

按照步骤S4的设计，制作各支撑胎架；

S6.确定安装顺序；

结合实际工况，根据由内向外、局部成形的原则，确定安装顺序，并在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上验算杆件内力；

S7.按照步骤S6确定的安装顺序，运用步骤S5制作的支撑胎架，进行安装，在安装过程中，有效地固定构件活动端；

S8.卸载支撑胎架；

S81.在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上计算各支撑胎架反力，按计算出的反力大小将支撑胎架位置排序，将最大反力处的支撑胎架卸载；

S82.重复步骤S81，每重复一次步骤S81，卸载一个支撑胎架，直至支撑胎架卸载完毕。

说明书

大型悬挑钢结构安装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢结构安装方法，具体而言是大型悬挑钢结构安装方法。

背景技术

[0002] 近年来大跨度空间结构的施工技术发展迅速，涌现出许多先进的空间结构施工技术，如高空散装技术、分条或分块吊装技术、整体安装施工法和整体提升法、滑移吊装技术等。

[0003] 高空散装法包括全支架法和悬挑法，它将小拼单元或散件直接在结构的设计位置进行拼装，其中悬挑法将小型的拼接单元构件吊装到预设的位置进行高空拼接，施工中无需大型起重设备，但现场高空作业工程量大。

[0004] 分条或分块吊装法按结构组成特点及起重机设备能力将整个构件分解为若干单元，在地面组装后再分别吊装就位拼接，从而完成结构的整体构型。它只适用于分割后结构的刚度和受力状况改变较小的屋面网架结构，而不适用于悬挑重型钢构。

[0005] 整体安装施工法是将结构在地面或胎架上拼接完成后再运送并安装到设计位置的施工方法，它适用于支点较少的点支承网架安装而且需要超大型吊装设备。

[0006] 滑移法是指按拟定的施工方案安装好滑动轨道，利用滑轨把在地面上划分组装好的结构单元或整体结构逐步滑移到预先设定好的几何位置，然后再组装成整体的施工方法。当柱距大或柱顶无联系横梁时，架设临时滑道支撑架费用较高。

[0007] 上述技术均不能直接满足结构复杂、悬挑水平距离大的大型悬挑钢构施工需要，因此，设计出一种能确保施工过程安全，有效控制构件内力，减少高空作业，提高施工效率的大型悬挑钢结构安装方法十分必要。

发明内容

[0008] 本发明的目的就是提供一种构件内力较低、安装过程安全、高空作业量小、施工效率高的大型悬挑钢结构安装方法。

[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：大型悬挑钢结构安装方法，包括以下步骤：

[0010] S1.设定控制目标；

[0011] S11.设定位移控制目标：

[0012] 每次吊装散件或者整体拼装桁架，其最外端点的侧移不超过5mm；

[0013] S12.设定内力控制目标：

[0014] 结构构件的轴力、弯矩和剪力的计算值与允许值之比不超过1；

[0015] S2.建立施工模型；

[0016] 采用SAP2000静力分析模型，输入材料属性、截面属性及荷载信息，建立钢结构施工模拟计算模型；

[0017] S3.验证并确定施工模型；

[0018] 在步骤S2建立的钢结构施工模拟计算模型上施加荷载，计算出各控制点在恒载和活载作用下的位移，与设计值比较，若计算结果相对误差超过设计允许值，则加大杆件的刚度，重新加载荷载、计算，直到计算结果相对误差低于设计允许值，确定钢结构施工模拟计算模型；

[0019] S4.利用施工模型设计支撑胎架；

[0020] 将悬挑钢结构分解成若干桁架，在应力集中部位分别设置支撑胎架，然后在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上施加荷载，计算支撑胎架的支撑反力，根据计算结果设计支撑胎架；

[0021] S5.制作支撑胎架；

[0022] 按照步骤S4的设计，制作各支撑胎架；

[0023] S6.确定安装顺序；

[0024] 结合实际工况，根据由内向外、局部成形的原则，确定安装顺序，并在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上验算杆件内力；

[0025] S7.按照步骤S6确定的安装顺序，运用步骤S5制作的支撑胎架，进行安装，在安装过程中，有效地固定构件活动端；

[0026] S8.卸载支撑胎架；

[0027] S81.在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上计算各支撑胎架反力，按计算出的反力大小将支撑胎架位置排序，将最大反力处的支撑胎架卸载；

[0028] S82.重复步骤S81，每重复一次步骤S81，卸载一个支撑胎架，直至支撑胎架卸载完毕。

[0029] 采用本发明，能确保施工过程安全，有效控制构件内力，减少高空作业，提高施工效率。

具体实施方式

[0030] 以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制：

[0031] 一、工程概况

[0032] 博物馆工程，建筑高度约43.8米，总建筑面积8315.3m2，全部采用钢结构形式，其悬挑大跨结构由上下两个球面构成，悬挑水平距离最大达到22m。

[0033] 二、安装方法

[0034] 博物馆工程大型悬挑钢结构安装方法，包括以下步骤：

[0035] S1.设定控制目标；

[0036] S11.设定位移控制目标：

[0037] 每次吊装散件或者整体拼装桁架，其最外端点的侧移不超过5mm；

[0038] S12.设定内力控制目标：

[0039] 结构构件的轴力、弯矩和剪力的计算值与允许值之比不超过1；

[0040] S2.建立施工模型；

[0041] 采用SAP2000静力分析模型，输入材料属性、截面属性及荷载信息，建立钢结构施工模拟计算模型；

[0042] S3.验证并确定施工模型；

[0043] 在步骤S2建立的钢结构施工模拟计算模型上施加荷载，计算出设计图纸确定的8个控制点在恒荷载以及恒荷载加活荷载作用下的位移，如下表所示：

[0044]

[0045] 计算结果表明，位移计算值与设计参考值的相对误差均在±15％之内，因此可确定钢结构施工模拟计算模型；

[0046] S4.利用施工模型设计支撑胎架；

[0047] 将悬挑钢结构分解成16个桁架，在12个应力集中部位分别设置支撑胎架T1-T12，然后在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上施加荷载(钢构自重+风荷载+活荷载)，计算出支撑胎架的支撑反力(kN)如下表所示：

[0048]

[0049] 根据全过程最大反力设计支撑胎架T1-T12；

[0050] S5.制作支撑胎架；

[0051] 按步骤S4的设计，制作支撑胎架T1-T12；

[0052] S6.确定安装顺序；

[0053] 结合实际工况，根据由内到外、局部成形的原则，确定安装顺序，并在步骤S3确定的钢结构施工模拟计算模型上验算杆件内力；

[0054] S7.按照步骤S6确定的安装顺序，运用步骤S5制作的支撑胎架T1-T12，进行安