大型钢管桁架变截面曲梁的分段制作拼装方法

摘要

本发明公开了一种大型钢管桁架变截面曲梁的分段制作拼装方法，包括曲梁的分段及基准截面的选取、基准截面的制作、单元桁架的制作及逐个单元桁架的拼装。本发明基准截面制作，有效控制了异形变截面曲梁各个截面的几何形状，单元桁架制作，有效控制了两相邻基准截面间该段曲梁在空间的几何形状及位置，使得异形变截面钢结构曲梁利于工厂化生产、缩短施工周期、提高空间位置的吻合度，减少制作误差与吊装误差的累积现象，使设计精度得以保证。

权利要求

1.一种大型钢管桁架变截面曲梁的分段制作拼装方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤：

a)、曲梁的分段及基准截面的选取：按工艺将曲梁划分为n段单元桁架，将曲梁的两端面及截取的曲梁各段的法向截面作为k个基准截面，n、k为自然数；

b)、基准截面的制作：第j个基准截面的制作,设定一工作平台，确定曲梁第j个基准截面上各弦杆在工作平台上的投影位置，并在工作平台的投影位置上依次设置与各弦杆对应的弦杆接杆，用腹杆将各弦杆接杆相互连接，制成第j个基准截面；同样，依次制作出第j+1个及j-1个基准截面，直至完成曲梁上全部基准截面的制作，1＜j＜k；

c)、单元桁架的制作：第i段单元桁架的制作，设定一工作平台，选择与第i段单元桁架相连接的两个基准截面，将两个基准截面按其所在空间的相对位置设定在工作平台上，用全站仪检测基准截面上各弦杆接杆的位置，并固定，将预制的第i段单元桁架的各弦杆对应装配在两基准截面之间对应的弦杆接杆上，用腹杆将各弦杆相互连接，完成第i段单元桁架的制作，并在第i段单元桁架的两端分别标注端头号Ti及Ti+1，最后，将第i段单元桁架从两端的基准截面上拆开；同样，依次制作出其余段的单元桁架，直至完成曲梁上全部段单元桁架的制作，1＜i＜n；

d)、单元桁架的拼装：将制作完成的基准截面及段单元桁架运至施工现场，将第一个基准截面与对应的基础连接，吊装第一段单元桁架，并使第一段单元桁架的端头号T1与第一个基准截面对接，再吊装第二个基准截面，并使第二个基准截面与第一段单元桁架的端头号T2端对接；同样，依次吊装其余的单元桁架及基准截面，直至完成全部单元桁架及基准截面的吊装，单元桁架的拼装完成。

说明书

大型钢管桁架变截面曲梁的分段制作拼装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大型钢结构技术领域，尤其是一种大型钢管桁架变截面曲梁的分段制作拼装方法。

背景技术

[0002] 随着建筑业的新技术、新工艺及新材料的快速发展，现代建筑日新月异、标志性建筑层出不穷，钢结构在新型建筑结构中的地位也日趋重要，由于钢结构具有施工周期短、抗震性能好、安全度高、施工污染小，可实现工厂化预制加工的优点，在现有的高层建筑、大型体育场馆建筑及代表人文景观的城市标志性建筑上均大量采用了钢结构设计，可以推断，钢结构的大力发展为推动和提高建筑业的整体技术水平具有重要意义。随着标志性建筑物及艺术造型建筑物的崛起，大型、异形钢结构框架的应用也越来越普遍，现有技术大型钢管桁架的制作与吊装，基本还处于在工厂进行单根弦杆加工，现场吊装对接，再通过腹杆将各弦杆在空间固定的制作及吊装方式，存在的问题是，该方式施工周期长、空间位置的吻合难度大，尤其对于异形变截面曲梁的钢结构，易发生制作误差与吊装误差的累积现象，导致设计精度难以保证。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种大型钢管桁架变截面曲梁的分段制作拼装方法，本发明采用基准截面法将曲梁分段，并在工作平台上通过全站仪精确控制相邻基准截面在空间的相对位置并制作成曲梁的单元桁架，最后对基准截面及单元桁架实施逐段拼装；基准截面制作，有效控制了异形变截面曲梁各个截面的几何形状，单元桁架制作，有效控制了两相邻基准截面间该段曲梁在空间的几何形状及位置，使得异形变截面钢结构曲梁利于工厂化生产、缩短施工周期、提高空间位置的吻合度，减少制作误差与吊装误差的累积现象，使设计精度得以保证。

[0004] 实现本发明目的的具体技术方案是：

[0005] 一种大型钢管桁架变截面曲梁的分段制作拼装方法，其特点包括曲梁的分段及基准截面的选取、基准截面的制作、单元桁架的制作及逐个单元桁架的拼装，具体步骤如下：

[0006] a)、曲梁的分段及基准截面的选取：按工艺将曲梁划分为n段单元桁架，将曲梁的两端面及截取的曲梁各段的法向截面作为k个基准截面，n、k为自然数；

[0007] b)、基准截面的制作：第j个基准截面的制作,设定一工作平台，确定曲梁第j个基准截面上各弦杆在工作平台上的投影位置，并在工作平台的投影位置上依次设置与各弦杆对应的弦杆接杆，用腹杆将各弦杆接杆相互连接，制成第j个基准截面；同样，依次制作出第j+1个及j-1个基准截面，直至完成曲梁上全部基准截面的制作，1＜j＜k；

[0008] c)、单元桁架的制作：第i段单元桁架的制作，设定一工作平台，选择与第i段单元桁架相连接的两个基准截面，将两个基准截面按其所在空间的相对位置设定在工作平台上，用全站仪检测基准截面上各弦杆接杆的位置，并固定，将预制的第i段单元桁架的各弦杆对应装配在两基准截面之间对应的弦杆接杆上，用腹杆将各弦杆相互连接，完成第i段单元桁架的制作，并在第i段单元桁架的两端分别标注端头号Ti及Ti+1，最后，将第i段单元桁架从两端的基准截面上拆开；同样，依次制作出其余段的单元桁架，直至完成曲梁上全部段单元桁架的制作，1＜i＜n；

[0009] d)、单元桁架的拼装：将制作完成的基准截面及段单元桁架运至施工现场，将第一个基准截面与对应的基础连接，吊装第一段单元桁架，并使第一段单元桁架的端头号T1与第一个基准截面对接，再吊装第二个基准截面，并使第二个基准截面与第一段单元桁架的端头号T2端对接；同样，依次吊装其余的单元桁架及基准截面，直至完成全部单元桁架及基准截面的吊装，单元桁架的拼装完成。

[0010] 本发明基准截面的制作，有效控制了异形变截面曲梁各个截面的几何形状，单元桁架制作，有效控制了两相邻基准截面间该段曲梁在空间的几何形状及位置，使得异形变截面钢结构曲梁利于工厂化生产、缩短施工周期、提高空间位置的吻合度，减少制作误差与吊装误差的累积现象，使设计精度得以保证。

附图说明

[0011] 图1为本发明单元桁架与基准截面结合的结构示意图；

[0012] 图2为本发明基准截面的结构示意图；

[0013] 图3为本发明单元桁架制作的示意图；

[0014] 图4为本发明实施例的使用状态示意图。

具体实施方式

[0015] 参阅图1、图2，本发明包括曲梁的分段及基准截面的选取、基准截面的制作、单元桁架的制作及逐个单元桁架的拼装，具体步骤如下：

[0016] a)、曲梁的分段及基准截面的选取：按工艺将曲梁划分为数段单元桁架11～n，将曲梁的两端面及截取的曲梁各段的法向截面作为数个基准截面21～k；

[0017] b)、基准截面的制作：第j个基准截面2j的制作,设定一工作平台，确定曲梁第j个基准截面2j上各弦杆在工作平台上的投影位置，并在工作平台的投影位置上依次设置与各弦杆3对应的弦杆接杆4，用腹杆5将各弦杆接杆4相互连接，制成第j个基准截面2j；同样，依次制作出第j+1个基准截面2j+1及j-1个基准截面2j-1，直至完成曲梁上全部1～k个基准截面21～k的制作；

[0018] 参阅图1、图2、图3，

[0019] c)、单元桁架的制作：第i段单元桁架的制作，设定一工作平台，选择与第i段单元桁架1 i相连接的两个基准截面2i+1及基准截面2i，将两个基准截面2i+1及基准截面2i按其所在空间的相对位置设定在工作平台上，用全站仪检测基准截面2上各弦杆接杆4的位置，并固定，将预制的第i段单元桁架1 i的各弦杆3对应装配在基准截面2i+1及基准截面2i之间的对应的弦杆接杆4上，用腹杆5将各弦杆3相互连接，完成第i段单元桁架1i的制作，并在第i段单元桁架1i的两端分别标注端头号Ti及Ti+1，最后，将第i段单元桁架1i从两端的基准截面2上拆开；同样，依次制作出第i-1段单元桁架1 i-1 及第i+1段单元桁架1 i+1，直至完成曲梁上全部1～n段单元桁架11～n 的制作；

[0020] 参阅图1、图2、图3、图4，

[0021] d)、单元桁架的拼装：将制作完成的k个基准截面21～k及n段单元桁架11～n运至施工现场，将第一个基准截面21与曲梁的基础连接，吊装第一段单元桁架11，并使第一段单元桁架11的端头号T1与第一个基准截面21对接，再吊装第二个基准截面22，并使第二个基准截面22与第一段单元桁架11的端头号T2端对接；同样，依次吊装其余段的单元桁架1及基准截面
2，直至完成全部单元桁架1及基准截面2的吊装，单元桁架的拼装完成。

[0022] 实施例：

[0023] 以城市标志性建筑物“生命之环”为例，对本发明的制作拼装方法进一步说明如下：

[0024] 工程概况

[0025] 项目名称：城市标志性建筑物“生命之环”；

[0026] 结构特征：由大型钢管桁架组成的环形变截面曲梁结构，曲梁的各弦杆由钢管构成，曲梁每一分段上对应的弦杆为曲杆，曲梁上各分段的法向截面为变截面，截面上三根弦杆呈三角形分布；

[0027] 建筑物最大直径：Ф175m；高度：205m；

[0028] 弦杆钢管直径：Ф700～1000mm，壁厚：18～50mm；

[0029] 腹杆钢管直径：Ф400～700mm，壁厚：为12～25mm；

[0030] 制作过程

[0031] a)、曲梁的分段及基准截面的选取：按工艺设计将该项目曲梁划分为一段基础段和一十四段单元桁架1分段，包括曲梁的两个端面及由曲梁各分段截取的法向截面共分为一十五个基准截面2；由于环形曲梁对称分布，所以每个分段的单元桁架1及基准截面2两两相同，本实施例选取一半环形变截面曲梁为例，则选取曲梁的七段单元桁架11～7、选取曲梁的八个基准截面21～8，其中，制作单元桁架11～7及基准截面21～7各为两件，制作基准截面28为一件；

[0032] b)、基准截面的制作：第七个基准截面27的制作,设定一工作平台，确定曲梁第七个基准截面27上各弦杆3在工作平台上的投影位置，并在工作平台的投影位置上依次设置与各弦杆3对应的弦杆接杆4，用腹杆5将各弦杆接杆4相互连接，制成第七个基准截面27；同样，依次制作出第八个基准截面28 及六个基准截面26，直至完成曲梁上全部八个基准截面21～8的制作；

[0033] c)、单元桁架的制作：第七段单元桁架的制作，设定一工作平台，选择与第七段单元桁架1 7相连接的两个基准截面28及基准截面27，将基准截面28及基准截面27按其所在空间的相对位置设定在工作平台上，用全站仪6检测基准截面28及基准截面27上各弦杆接杆4的相对位置，并将基准截面28及基准截面27固定在工作平台，将预制的第七段单元桁架1 7的各弦杆3对应装配在基准截面28及基准截面27之间的对应的弦杆接杆4上，用腹杆5将各弦杆3相互连接，完成第七段单元桁架1 7的制作，并在第七段单元桁架1 7的两端分别标注端头号T7及T8，最后，将基准截面28及基准截面27从第七段单元桁架1 7上拆开；同样，依次制作出第六段单元桁架1 6，直至完成曲梁上全部1～7段单元桁架11～7的制作；

[0034] 为制作方便，将基准截面28及基准截面27按其所在空间的相对位置设定在工作平台上，使各弦杆3的内圆弧朝下，实施平卧状态制作单元桁架1 7，可降低施工空间的高度，利于单元桁架1 7的制作；基准截面28及基准截面27的设定，有效控制了异形变截面曲梁两个截面的几何形状及在空间的相对位置，当各弦杆3自身的曲线确定后，在相对基准截面28及基准截面27的约束下，有效控制了两相邻基准截面间该段曲梁在空间的几何形状及位置，使得异形变截面钢结构曲梁在工厂分段化生产得以实现；

[0035] d)、单元桁架的拼装：将制作完成的八个基准截面21～8及七段单元桁架11～7运至施工现场，将第一个基准截面21与曲梁的基础连接，吊装第一段单元桁架1 1，并使第一段单元桁架1 1的端头号T1与第1个基准截面21对接，再吊装第二个基准截面22，并使第二个基准截面22与第一段单元桁架1 1的端头号T2端对接；同样，依次吊装其余的单元桁架1及基准截面2，直至完成全部单元桁架1及基准截面2的吊装，单元桁架的拼装完成：

[0036] 由于本实施例为对称分布的环形曲梁，单元桁架的拼装也可实施对称施工，即将第一个基准截面21与第一十五个基准截面215分别安装在曲梁基础的两端，依次吊装其余的单元桁架1及基准截面2，直至完成全部单元桁架1及基准截面2的吊装，单元桁架的对称拼装完成。