一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法与流程

1.本发明属于建设施工技术领域，尤其涉及一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法。


背景技术：

2.随着科学技术和社会的发展，钢结构的设计、施工工艺的不断进步，网架式钢结构广泛应用于体育场馆、展厅、轻轨站台以及多层建筑大屋面等，大跨度空间结构的蓬勃发展，跨度越来越大，造型越来越新颖、别致，绿色环保、节约能源，施工期限短，对于安装施工提出的技术要求也越来越高，其随之而来的大跨度钢管桁架的结构安装、质量控制、进度控制以及成本控制等成为一大难题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，能够在地面将管桁架分离拼接完毕后再逐个吊装至楼顶顺次完成拼接，易于保证桁架、铸钢件以及支座的安装精度，通过爬行器在拼装区域往复推移拼装单元，即只需搭设局部操作平台可完成桁架安装，节约了成本，同时也无需在高空进行长时间作业，提高施工效率；同时管桁架的吊装、组对、焊接、测量校正、油漆涂料等工序都可以在同一个操作平台上重复进行，提高了屋盖安装质量、焊接质量，改善施工操作条件、施工过程的安全性。
4.本发明目的通过下述技术方案来实现：
5.一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，包括以下步骤：
6.步骤s100、管桁架分段拼装，将所述管桁架沿其延伸方向分割为多个榀桁架结构，单独拼接每一个所述榀桁架结构；
7.步骤s200、布置滑移轨道，在所述屋面上布置供所述榀桁架结构滑移的轨道，并在所述轨道上安装爬行器；
8.步骤s300、顶推施工，将所述榀桁架结构顺次吊装至所述轨道上，并通过所述爬行器推移所述榀桁架结构；
9.其中，所述滑移轨道的一端划分有供所述爬行器往复移动的拼装区域，所述榀桁架结构均吊装至所述拼装区域内，所述拼装区域的宽度与相邻两个所述榀桁架结构之间的间距一致，初始两个所述榀桁架结构分别位于所述拼装区域的两侧，且二者通过与其延伸方向垂直的次构件构成拼接单元，所述爬行器能够将所述拼接单元推出所述拼装区域，所述拼接单元上通过所述次构件依次增加一个所述榀桁架结构，以形成完整的管桁架，且每增加一个所述榀桁架结构，所述爬行器将所述拼接单元推出一次所述拼装区域。
10.在一个实施方式中，在步骤s100中，在地下室顶板搭设拼装平台，在所述拼装平台上拼接所述榀桁架结构，所述榀桁架结构沿其长度方向分段焊接；
11.通过本实施方式，搭设的拼装平台保证拼接所述榀桁架结构时的平整度。
12.在一个实施方式中，在步骤s200中，在安装滑移轨道时，在其底部设置h形的水平支撑件。
13.在一个实施方式中，在步骤s200中，安装所述爬行器时，将所述爬行器设置在所述榀桁架结构的焊接点处，并使所述爬行器尾部的夹紧装置夹紧在所述滑移轨道上，并将其头部的反力装置设置在所述滑移轨道上，以与所述榀桁架结构贴合，通过本实施方式，爬行器夹紧装置中楔块与滑移轨道夹紧，爬行器液压缸前端活塞杆与反力装置连接，爬行器液压缸伸缸一个行程推动反力装置移动后，爬行器液压缸缩缸，使夹紧装置中楔块与滑移轨道松开，并拖动夹紧装置向前滑移，如此往复使拼接单元滑移至最终位置。
14.在一个实施方式中，在步骤s300中，顺次吊装所述榀桁架结构时，通过临时支撑件固定第一个所述榀桁架结构，待第二个所述榀桁架结构吊装至指定位置后，通过所述次构件连接所述榀桁架结构后撤去所述临时支撑件，通过本实施方式，在吊装第一个榀桁架结构时，通过在榀桁架结构的两侧分别设置倾斜的临时支撑件对第一个榀桁架结构进行支撑固定，待其与第二个榀桁架结构连接为一体形成稳定结构后，即可撤去临时支撑件。
15.在一个实施方式中，所述拼装区域的一端与所述滑移轨道的端部平齐，顺次增加的所述榀桁架结构均吊装至所述滑移轨道的端部。
16.在一个实施方式中，在步骤s300中，吊装每一个所述榀桁架结构至轨道后，在其两端以及中点设至铸钢件。
17.在一个实施方式中，步骤s300中，在所述爬行器推移所述榀桁架结构时，还包括观测并判断所述榀桁架结构之间是否同步位移，通过本实施方式，监测滑移同步情况，避免损坏拼接单元。
18.在一个实施方式中，还包括步骤s400、落梁，沿设计支座的轴线设置多个拆卸节点，在拆卸节点上设置位于管桁架底部的千斤顶，将所述管桁架顶升至超过设计支座的高度后，拆除滑移轨道，并将其落梁至所述设计支座上；
19.在一个实施方式中，在拆除滑移轨道中，控制每个行程的不同步高度小于30mm，且每完成一次行程即测量一次支座底面的高度差，若支座底面之间存在高度差，则调整支座底面位于同一平面后进行下一次行程，通过本实施方式，屋盖通过整体顶升后拆除滑移轨道并落放至设计支座上，完成屋盖安装，控制其不同步高度是为了保证施工的安全性。
20.本发明的有益效果在于：
21.(1)能够在地面将管桁架分离拼接完毕后再逐个吊装至楼顶顺次完成拼接，易于保证桁架、铸钢件以及支座的安装精度，通过爬行器在拼装区域往复推移拼装单元，即只需搭设局部操作平台可完成桁架安装，节约了成本，同时也无需在高空进行长时间作业，提高施工效率；
22.(2)对起重设备要求不高，可在塔楼附近消防通道采用小型起重机械和原塔楼塔机设备进行吊装，即不需要在地下室搭设满堂脚手架以满足大型吊装机械在地下室顶板吊装，方便施工以及节约成本；
23.(3)管桁架的吊装、组对、焊接、测量校正以及油漆涂料等工序都可以在同一个操作平台上重复进行，提高了屋盖安装质量、焊接质量，改善施工操作条件、施工过程的安全性。
附图说明
24.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
25.图1显示了本发明的大跨度管桁架的施工示意图；
26.图2显示了本发明的榀桁架结构的分段焊接示意图；
27.图3显示了本发明的爬行器的结构示意图；
28.图4显示了本发明的榀桁架结构与临时支撑件的安装示意图；
29.图5显示了本发明的拼接单元的结构示意图；
30.图6显示了本发明的拼接单元的初始位置示意图；
31.图7显示了本发明的拼装区域的示意图；
32.图8显示了本发明的拼接单元新增一个榀桁架结构的结构示意图；
33.图9显示了本发明的铸钢件的安装示意图；
34.图10显示了本发明的管桁架落梁时的拆卸施工示意图；
35.图11显示了本发明的施工步骤流程图；
36.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
38.随着大跨度空间结构的蓬勃发展，常规的施工工艺对于大跨度钢管桁架而言，其质量控制、进度控制以及成本控制等已经难以满足如今的大跨度钢管桁架施工安装。
39.本发明提供了一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，如图11所示，包括：
40.步骤s100、管桁架分段拼装，将管桁架沿其延伸方向分割为多个榀桁架结构，单独拼接每一个榀桁架结构；
41.步骤s200、布置滑移轨道，在屋面上布置供榀桁架结构滑移的轨道，并在轨道上安装爬行器；
42.步骤s300、顶推施工，将榀桁架结构顺次吊装至轨道上，并通过爬行器推移榀桁架结构；
43.步骤s400、落梁，沿设计支座的轴线设置多个拆卸节点，在拆卸节点上设置位于管桁架底部的千斤顶，将管桁架顶升至超过设计支座的高度后，拆除滑移轨道，并将其落梁至设计支座上；
44.其中，滑移轨道的一端划分有供爬行器往复移动的拼装区域，榀桁架结构均吊装至拼接区域内，拼装区域的宽度与相邻两个榀桁架结构之间的间距一致，初始两个榀桁架结构分别位于拼接区域的两侧，且二者通过与其延伸方向垂直的次构件构成拼接单元，爬行器能够将拼接单元推出拼装区域，拼接单元上通过次构件依次增加一个榀桁架结构，以形成完整的管桁架，且每增加一个榀桁架结构，爬行器将拼接单元推出一次拼装区域。
45.需要说明的是，如图1所示，大跨度管桁架位于两座塔楼顶部，顶部长达50.4m，顶部为水平，下部为下绕弧形的管桁架屋面，其跨度大、次杆件多，安装难度大，同时测量坐标、标高以及定位安装就位难度均较大；
46.如图4和图5所示，在步骤s100中，管桁架沿其延伸方向分割为多个榀桁架结构，而单个榀桁架结构如图4所示，当榀桁架结构呈单个时，通过临时支撑件固定第一个榀桁架结构，待第二个榀桁架结构吊装至指定位置后，通过次构件连接榀桁架结构后撤去临时支撑件，如图5所示，相邻两个榀桁架结构通过次构件连接为完整的一体；
47.如图6至图8所示，在屋面的顶部设置滑移轨道，以供榀桁架结构滑移，同时在滑移轨道的一端划分出独立的拼装区域，拼装区域与与相邻两个榀桁架结构之间的间距一致，拼装区域的一端与滑移轨道的端部平齐，在开始施工时，如图4和图5，吊装第一个榀桁架结构至滑移轨道上，并通过临时支撑件固定，再吊装第二个榀桁架结构与第一个榀桁架结构构成一个拼接单元，拼接单元完全位于拼装区域内，通过设置在滑移轨道上的爬行器将拼接单元推出拼装区域，再在拼装区域吊装下一个榀桁架结构，并与位于拼装区域外的拼接单元连接形成新的拼接单元，重复上述的推移以及增加榀桁架结构步骤，直到拼接单元连接全部榀桁架结构，形成完整的管桁架，在连接最后一个榀桁架结构时，无需推移步骤；
48.一方面，本实施例提供的施工工艺对起重设备要求不高，可在塔楼附近消防通道采用小型起重机械和原塔楼塔机设备进行吊装，即不需要在地下室搭设满堂脚手架以满足大型吊装机械在地下室顶板吊装，方便施工以及节约成本；另一方面，设置的拼装区域，使得爬行器在该区域内往复运动，仅需重复在此区域内吊装榀桁架结构，即对于管桁架而言，其吊装、组对、焊接、测量校正以及油漆涂料等工序都可以在同一个操作平台上重复进行，提高了屋盖安装质量、焊接质量，改善施工操作条件、施工过程的安全性，同时也便于施工人员操作，提高了施工效率；
49.具体地，如图2所示，在步骤100、管桁架分段拼装中，榀桁架结构沿其长度方向分段焊接，可以在地下室顶板搭设拼装平台，在拼装平台上拼接榀桁架结构，榀桁架结构分为三段，分段点之间相互焊接，设置的拼装平台即用于保证焊接过程中的需求以及榀桁架结构在拼接后的平整度；
50.进一步地，如图3所示，其显示了安装在滑移轨道上的爬行器的结构示意图，同时在步骤s200中，安装爬行器时，将爬行器设置在榀桁架结构的焊接点处，并使爬行器尾部的夹紧装置夹紧在滑移轨道上，并将其头部的反力装置设置在滑移轨道上，以与榀桁架结构贴合；
51.而爬行器推移拼接单元的步骤如下：
52.步骤一、爬行器夹紧装置中楔块与滑移轨道夹紧，爬行器液压缸前端活塞杆销轴与滑移构件(或滑靴)连接，爬行器液压缸伸缸，推动滑移构件向前滑移；
53.步骤二、爬行器液压缸伸缸一个行程，构件向前滑移250mm；
54.步骤三、一个行程伸缸完毕，反力装置不动，爬行器液压缸缩缸，使夹紧装置中楔块与滑移轨道松开，并拖动夹紧装置向前滑移；
55.步骤四、爬行器一个行程缩缸完毕，拖动夹紧装置向前滑移250mm，一个爬行推进行程完毕，再次执行步骤一的工序，即如此往复使拼接单元滑移至最终位置。
56.在步骤s300中，吊装每一个榀桁架结构至轨道后，在其两端以及中点设至铸钢件，即同样可以在拼装区域内完成铸钢件与榀桁架结构的连接，最终形成如图9所示的结构；
57.在步骤s300中，在爬行器推移榀桁架结构时，还包括观测并判断榀桁架结构之间是否同步位移，即监测滑移同步情况，避免损坏拼接单元，可以在榀桁架结构上设置位移传感器，以方便施工人员观测其滑移情况；
58.进一步地，在观测时，还需要施工人员观测支座与轨道卡位状况、爬行器夹紧装置与轨道夹紧状况、每增加一个榀桁架结构，累积一次时，推进力变换值是否正常；
59.具体地，在滑移时，通过预先在各条轨道两侧所标出的刻度来随时测量复核每个
支座滑移的同步性；
60.如图10所示，沿设计支座的轴线设置多个拆卸节点，在拆卸节点上设置位于管桁架底部的千斤顶，将管桁架顶升至超过设计支座的高度后，拆除滑移轨道，并将其落梁至设计支座上；
61.需要说明的是，在拆卸过程中，控制每个行程的不同步高度小于30mm，且每完成一次行程即测量一次支座底面的高度差，若支座底面之间存在高度差，则调整支座底面位于同一平面后进行下一次行程，即屋盖通过整体顶升后拆除滑移轨道并落放至设计支座上，完成屋盖安装，控制其不同步高度是为了保证施工的安全性；
62.进一步地，爬行器的滑移速度以及制动状态如下：
63.关于其滑移速度：
64.采用两台爬行器，滑移速度为8m/h，启动时油缸压力为16mpa，而正常滑移时的油缸压力为12mpa，在轨道上涂抹黄油，其静摩擦系数为0.2，正常滑移时滑移摩擦系数为0.15；
65.正常滑移时速度为8m/h，考虑行程往返，实际滑移速度约16m/h，即假定滑移启动时，在0.5s内加速到4.4mm/s，则惯性加速度为0.0088m/s，则起始状态爬行器附加推力最大为：
66.770
×
0.0088/2＝3.4吨；
67.关于其制动状态：
68.正常滑移时滑移分块动量为mv(v＝4.4mm/s)；
69.滑移摩擦系数为0.15，滑移摩擦力为0.15mg；
70.根据冲量规律：mv＝0.15mgt；
71.则制动所需时间为t＝mv/0.15mg＝0.03s；
72.滑移分块制动时滑行距离1/2
×
4.4mm/s
×
0.03s＝0.067mm；
73.由此可见，网架滑移分块滑移制动时滑行距离很短，不会窜行。
74.而滑移过程对原十字型钢柱竖向受力为230t*0.15/20＝1.725吨。
75.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
76.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

技术特征：
1.一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s100、管桁架分段拼装，将所述管桁架沿其延伸方向分割为多个榀桁架结构，单独拼接每一个所述榀桁架结构；步骤s200、布置滑移轨道，在所述屋面上布置供所述榀桁架结构滑移的轨道，并在所述轨道上安装爬行器；步骤s300、顶推施工，将所述榀桁架结构顺次吊装至所述轨道上，并通过所述爬行器推移所述榀桁架结构；其中，所述滑移轨道的一端划分有供所述爬行器往复移动的拼装区域，所述榀桁架结构均吊装至所述拼装区域内，所述拼装区域的宽度与相邻两个所述榀桁架结构之间的间距一致，初始两个所述榀桁架结构分别位于所述拼装区域的两侧，且二者通过与其延伸方向垂直的次构件构成拼接单元，所述爬行器能够将所述拼接单元推出所述拼装区域，所述拼接单元上通过所述次构件依次增加一个所述榀桁架结构，以形成完整的管桁架，且每增加一个所述榀桁架结构，所述爬行器将所述拼接单元推出一次所述拼装区域。2.根据权利要求1所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，在步骤s100中，在地下室顶板搭设拼装平台，在所述拼装平台上拼接所述榀桁架结构，所述榀桁架结构沿其长度方向分段焊接。3.根据权利要求1所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，在步骤s200中，在安装滑移轨道时，在其底部设置h形的水平支撑件。4.根据权利要求2所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，在步骤s200中，安装所述爬行器时，将所述爬行器设置在所述榀桁架结构的焊接点处，并使所述爬行器尾部的夹紧装置夹紧在所述滑移轨道上，并将其头部的反力装置设置在所述滑移轨道上，以与所述榀桁架结构贴合。5.根据权利要求1所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，在步骤s300中，顺次吊装所述榀桁架结构时，通过临时支撑件固定第一个所述榀桁架结构，待第二个所述榀桁架结构吊装至指定位置后，通过所述次构件连接所述榀桁架结构后撤去所述临时支撑件。6.根据权利要求1所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，所述拼装区域的一端与所述滑移轨道的端部平齐，顺次增加的所述榀桁架结构均吊装至所述滑移轨道的端部。7.根据权利要求1所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，在步骤s300中，吊装每一个所述榀桁架结构至轨道后，在其两端以及中点设至铸钢件。8.根据权利要求1所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，步骤s300中，在所述爬行器推移所述榀桁架结构时，还包括观测并判断所述榀桁架结构之间是否同步位移。9.根据权利要求2所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，还包括步骤s400、落梁，沿设计支座的轴线设置多个拆卸节点，在拆卸节点上设置位于管桁架底部的千斤顶，将所述管桁架顶升至超过设计支座的高度后，拆除滑移轨道，并将其落梁至所述设计支座上。10.根据权利要求9所述的一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，其特征在于，在拆除
滑移轨道中，控制每个行程的不同步高度小于30mm，且每完成一次行程即测量一次支座底面的高度差，若支座底面之间存在高度差，则调整支座底面位于同一平面后进行下一次行程。

技术总结
本发明公开了一种大跨度管桁架屋面累积顶推方法，包括以下步骤：步骤S100、管桁架分段拼装，将管桁架沿其延伸方向分割为多个榀桁架结构，单独拼接每一个榀桁架结构；步骤S200、布置滑移轨道，在屋面上布置供榀桁架结构滑移的轨道，并在轨道上安装爬行器；步骤S300、顶推施工，将榀桁架结构顺次吊装至轨道上，并通过爬行器推移榀桁架结构。本发明通过爬行器在拼装区域往复推移拼装单元，即只需搭设局部操作平台可完成桁架安装，节约了成本，无需在高空进行长时间作业，提高施工效率；管桁架的吊装、组对、焊接、测量校正、油漆涂料等工序都可以在同一个操作平台上重复进行，提高了屋盖安装质量、焊接质量，改善施工操作条件、施工过程的安全性。全性。全性。


技术研发人员：张海川 钱文龙 李加坤 母丹 王效 杨德海 王泓杰 刘俊 杨浩 刘陈勇 曾维金
受保护的技术使用者：中国五冶集团有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/9/6