CN114855991A - 一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，包括下述步骤：A、钢结构施工控制网的布设；B、划分流水施工段；C、钢结构构件组装及焊接；D、合拢。本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在钢结构构件安装前在施工区域设置的测量控制网，实现对施工区域的三维位置的精准控制，从而保证了钢结构构件在安装过程中的精准落位；同时，依据施工机械及施工人员的部署划分流水施工段，并将钢结构的拱形区域划分为独立的施工工段，针对工程难点、重点区域采取着重的处理措施，进一步避免了拱形构件在安装时出现偏差，使得钢结构施工时能够有序推进，从而避免了施工的整体进度受到影响。

Description

一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法。
背景技术
随着现代建筑行业的不断发展，建筑设计和施工水平逐渐提高，钢结构体系的异形建筑因具有特殊的外观表现力被越来越多的应用到大型公共建筑设计和施工中。其中拱形结构钢结构建筑具有弧形轴线的推力结构，在竖向荷载作用下支座产生水平推力，利用其曲线拱轴将荷载作用产生的弯矩转化为轴向压力，尤其是在承受全跨荷载作用时具有较高的刚度和承载力，因此在大跨度空间结构中得到广泛应用。但拱形结构在实际施工中依然存在不足，具体如下所述：
由于拱形结构建筑自身的结构特点，钢拱构件在安装过程中稍有偏差，都有可能导致其无法落位，只得花费更多精力反复调整修正，增加了施工成本，而且还影响了施工进度。
因此，现在亟须一种拱形钢结构建筑的施工方法解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的由于拱形结构建筑自身的结构特点，钢拱构件在安装过程中稍有偏差，都有可能导致其无法落位，只得花费更多精力反复调整修正，增加了施工成本，而且还影响了施工进度的问题，提供一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，包括下述步骤：
A、钢结构施工控制网的布设：根据设计图纸及现场实际情况布设钢结构施工控制网，形成钢结构安装建设的参考依据；
B、划分流水施工段：依据施工机械及施工人员的部署划分流水施工段，并将钢结构的拱形区域划分为独立的施工工段；
C、钢结构构件组装及焊接：按照所述步骤B中划分的流水施工段，进行钢梁构件和钢柱构件的组装及焊接，使各流水施工段结构成型；
D、合拢：组装相邻流水施工段施工缝位置的钢结构构件，使钢结构建筑形成整体结构。
优选地，所述步骤A中钢结构平面控制网的布设，需同时建立施工平面控制网和施工高程控制网。
优选地，标高基准点的设置以钢结构拱脚底板支撑面为基准。
优选地，标高观测点设置在钢结构拱顶和/或拱轴线形状变化处和/或纵横供交叉处位置。
优选地，在拱脚底板上表面的纵横方向两侧各设置一个轴线基准点，并在标高观测点处同步设置轴线观测点
优选地，所述步骤B中流水施工段划分完成后，根据各流水施工段吊装机械的性能和设计要求将超长的钢梁构件和钢柱构件分段处理。
优选地，在所述步骤C中钢结构构件组装及焊接时，所有流水施工工段同步施工至拱圈结构的拱顶标高处，暂停拱圈结构的封闭施工以及独立拱形区域内拱顶标高以上的钢结构构构件的安装施工，直至其余施工工段钢梁构件和钢柱构件全部安装完成，再进行拱形区域施工工段剩余部分钢结构构件的安装。
优选地，所述步骤C中钢梁构件安装时采用高空散装法。
优选地，拱形区域施工工段安装时，拱形构件从拱脚至拱顶方向两侧对称安装。
优选地，拱形区域施工段包括若干节段拱圈主梁和若干节段拱圈次梁，若干所述拱圈主梁连接组合形成完整的拱圈结构，所述拱圈次梁架设在所述拱圈主梁与钢柱构件之间、拱形区域施工段内的钢柱构件之间，用于提高所述拱圈结构的结构稳定性，若干所述拱圈主梁节段连接点的设置位置均与所述拱圈次梁的设置位置相对应。
优选地，在所述拱圈主梁节段连接点位置，所述拱圈次梁与靠拱脚一侧的所述拱圈主梁的连接面积大于与靠拱顶一侧的所述拱圈主梁的连接面积。
优选地，所述拱圈结构包括拱脚分段、起拱分段和拱圈合拢分段，所述拱脚分段设置在所述拱圈结构的端部，所述拱圈合拢分段设置在所述拱圈结构的拱顶，所述起拱分段设置在所述拱脚分段和所述拱圈合拢分段之间，在所述所述起拱分段的设置范围内，所述拱圈主梁的连接面倾斜设置，且指向拱券的底部一侧。
优选地，在所述拱圈主梁和所述拱圈次梁的连接部位上还设置有支撑钢板，所述支撑钢板垂直于所述拱圈主梁和/或所述拱圈次梁的翼板设置。
优选地，在所述拱圈主梁上设置的所述支撑钢板的厚度≥所述拱圈主梁翼板的厚度，在所述拱圈次梁上设置的所述支撑钢板的厚度≥所述拱圈次梁翼板的厚度。
优选地，拱形构件安装及焊接过程中同步设置加固构件，以确保拱形构件的稳定性。
优选地，拱形构件在进行组装时根据焊接收缩变形情况预留收缩余量。
优选地，钢结构构件在进行焊接前清理焊接部位的杂质，并检查焊接部位的坡口尺寸。
优选地，钢结构构件焊接前在焊道的起点处设置引弧板，在焊道的终点处设置熄弧板。
优选地，钢结构构件焊接前还需要对焊接部位进行预热处理。
优选地，在进行正式焊接之前先进行定位焊接，使焊件之间的位置和距离固定。
优选地，正式焊接时采用多层多道焊接方法。
优选地，焊接结束后还要对焊件进行后热处理，并在焊接部位设置保温装置。
优选地，钢结构构件之间采用高强度螺栓连接。
优选地，高强度螺栓使用前对连接构件磨擦面的抗滑移系数进行检查，以及对高强度螺栓连接板接触面的平整度进行检查。
优选地，高强度螺栓初拧或复拧后在螺母上做上标记，以表示初拧、复拧完毕，然后用专用扳手进行终拧，直至螺栓尾部梅花头拧掉。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在钢结构构件安装前在施工区域设置的测量控制网，实现对施工区域的三维位置的精准控制，从而保证了钢结构构件在安装过程中的精准落位；同时，依据施工机械及施工人员的部署划分流水施工段，并将钢结构的拱形区域划分为独立的施工工段，针对工程难点、重点区域采取着重的处理措施，进一步避免了拱形构件在安装时出现偏差，使得钢结构施工时能够有序推进，从而避免了施工的整体进度受到影响；
2、本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在所述步骤C中钢结构构件组装及焊接时，所有流水施工工段同步施工至拱圈结构的拱顶标高处，暂停拱圈结构的封闭施工以及独立拱形区域内拱顶标高以上的钢结构构构件的安装施工，直至其余施工工段钢梁构件和钢柱构件全部安装完成，再进行拱形区域施工工段剩余部分钢结构构件的安装。通过，将独立拱形区域内拱圈结构划分在不同的安装组别中，减小了拱圈主梁一次性的安装误差累积量，从而减小了拱圈结构部位产生的施工附加应力，保证了拱圈结构的成型质量。并且，推后拱圈主梁的成型时间，使得拱圈结构区域内钢结构构件安装时产生安装应力、焊接内应力和温度应力等能够更好的释放，进而有效降低了拱圈结构合拢时出现强制装配的概率，进一步保证了拱圈结构的成型质量，提高了建筑结构整体的施工质量。
3、本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，设置拱形区域施工段包括若干节段拱圈主梁和若干节段拱圈次梁，若干所述拱圈主梁连接组合形成完整的拱圈结构，所述拱圈次梁架设在所述拱圈主梁与钢柱构件之间、拱形区域施工段内的钢柱构件之间，用于提高所述拱圈结构的结构稳定性，若干所述拱圈主梁节段连接点的设置位置均与所述拱圈次梁的设置位置相对应。通过将所述拱圈主梁节段连接点的设置位置与所述拱圈次梁的设置位置相对应，相对降低该部位的结构稳定性，使得钢结构构件安装时产生的应力能够在可控条件下更易被释放。并且，这样的结构设置，还能够减少钢结构建筑物上的应力释放点，使得钢结构构件的安装更易把控，提高了钢结构构件的安装效率。
附图说明
图1是一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法的施工流程示意图。
图2是一种适用于大跨度拱形钢结构建筑流水施工段的划分示意图；
图3是一种适用于大跨度拱形钢结构建筑流水施工段的结构图；
图4是图3中所述A的结构示意图；
图5是拱圈主梁和拱圈次梁的连接节点示意图。
图中标记：1-拱圈主梁，2-拱圈次梁，3-拱圈结构，4-拱脚分段，5-起拱分段，6-合拢分段，7-支撑钢板。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，包括下述步骤：
A、钢结构施工控制网的布设：根据设计图纸及现场实际情况布设钢结构施工控制网，形成钢结构安装建设的参考依据；
B、划分流水施工段：依据施工机械及施工人员的部署划分流水施工段，并将钢结构的拱形区域划分为独立的施工工段；
C、钢结构构件组装及焊接：按照所述步骤B中划分的流水施工段，进行钢梁构件和钢柱构件的组装及焊接，使各流水施工段结构成型；
D、合拢：组装相邻流水施工段施工缝位置的钢结构构件，使钢结构建筑形成整体结构。
采用本发明所述的一种拱形钢结构建筑的施工方法，在钢结构构件安装前在施工区域设置的测量控制网，实现对施工区域的三维位置的精准控制，从而保证了钢结构构件在安装过程中的精准落位；同时，依据施工机械及施工人员的部署划分流水施工段，并将钢结构的拱形区域划分为独立的施工工段，针对工程难点、重点区域采取着重的处理措施，进一步避免了拱形构件在安装时出现偏差，使得钢结构施工时能够有序推进，从而避免了施工的整体进度受到影响。
在本实施例中，发明人考虑到拱形结构建筑由于其自身的结构特点，钢拱构件在安装过程中稍有偏差，都有可能导致其无法落位，只得花费更多精力反复调整修正，增加了施工成本，而且还影响了施工进度。因此，发明人在钢结构构件安装前在施工区域设置的测量控制网，实现对施工区域的三维位置的精准控制，从而保证了钢结构构件在安装过程中的精准落位；同时，依据施工机械及施工人员的部署划分流水施工段，并将钢结构的拱形区域划分为独立的施工工段，针对工程难点、重点区域采取着重的处理措施，进一步避免了拱形构件在安装时出现偏差，使得钢结构施工时能够有序推进，从而避免了施工的整体进度受到影响。
实施例2
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在上述方式基础上，进一步的，所述步骤A中钢结构平面控制网的布设，需同时建立施工平面控制网和施工高程控制网。采用这种施工方法，保证了所布设的施工控制网的精准度，从而提高了钢结构构建的安装质量，从而避免了施工的整体进度受到影响。
在本发明中使用的主要测量器具如下：
全站仪：用于I、II级工程平面控制网的测设；构件的拼装及安装定位；结构变形检测。
经纬仪：用于轴线测设、现场拼装胎架放线测设等。
水准仪：用于高程控制网的测设及桁架标高的复测等。
施工控制网的布设的具体布设要求如下：
平面控制网的布设
a、确定统一的平面坐标***
测量***统一以工程所在地区坐标***进行测量。
b、平面控制点的布设
平面控制网的施测精度要求
I级和Ⅱ级平面控制网按照一级导线的精度进行观测。角度观测采用方向观测法，按照规范进行仪器操作和记录，其主要技术要求见表。
导线测量技术要求
Figure BDA0003698951050000081
当采用全站仪测距时，应注意仪器的指标设置和检测，采用仪器的等级及测回数应符合下表。
仪器精度要求
控制网等级 仪器分级 总测回数
I级 I、Ⅱ精度 4
Ⅱ级 Ⅱ精度 2
(3)高程控制网的布设
本工程高程***为黄海高程***，是施工过程中的绝对高程；为方便施工，本工程采用相对高程***。
为保证本工程钢结构竖向施工的精度要求，需在场内建立高程控制网。根据提供的GPS点为高程基准，经复核无误后作为一级高程控制点，并加以保护；精密水准仪用闭合水准测量法将标高点引入场内，作为钢结构施工的高程基准，水准测量的技术要求表。
水准测量主要技术要求
Figure BDA0003698951050000091
场内地面高程点在施工时分别引测到各个楼层上，每个楼层引测1～2个标高控制点到钢柱上并标识，以此作为控制各楼层钢结构安装标高的依据。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，标高基准点的设置以钢结构拱脚底板支撑面为基准。
标高基准点是进行建筑变形测量工作的基础和参照。对标高基准点的最基本要求就是在建筑变形测量全过程中应保持稳定可靠。因此，标高基准点应选择在受环境影响小，并且可以长期保存的位置。同时，标高基准点的设置位置还要确保观察方便。在本实施例中，发明人将标高基准点的设置以钢结构拱脚底板支撑面为基准，利用拱脚部位寿外部环境影响小的特点，确保了标高基准点设置之后的稳定性，进而确保了钢结构构件安装标高的准确性，从而进一步提高了钢结构构建的安装质量，避免了施工的整体进度受到影响；并且，标高基准点设置在拱脚位置也方便了作业人员观测，保证了作业人员的工作效率。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，标高观测点设置在钢结构拱顶和/或拱轴线形状变化处和/或纵横供交叉处位置。
对于标高观测点的设置位置而言，其应设置在建筑物接结构最易出现形变的部位。对于拱形建筑物而言，其最易产生形变的部位为钢结构拱顶、拱轴线形状变化处和纵横供交叉处位置。因此，本实施例中，发明人将标高观测点对应上述位置设置，保证了施工过程中能够及时发现钢结构构件产生的形变、移位，进而能及时对钢结构构件形变部位进行调整，避免了安装时反复调整修正，从而进一步保证了工程的施工进度有序推进。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，在拱脚底板上表面的纵横方向两侧各设置一个轴线基准点，并在标高观测点处同步设置轴线观测点。
实施例3
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在上述方式基础上，进一步的，所述步骤B中流水施工段划分完成后，根据各流水施工段吊装机械的性能和设计要求将超长的钢梁构件和钢柱构件分段处理。采用这种施工方法，减少了为少数特定钢结构构件租吊装设备的费用。另一方面，采用这种施工方法，也大幅降低了钢结构构件安装时的难度，保证了钢结构构件安装后的质量，从而再进一步保证了工程施工进度的有序推进。
实施例4
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在上述方式基础上，进一步的，在所述步骤C中钢结构构件组装及焊接时，所有流水施工工段同步施工至拱圈结构的拱顶标高处，暂停拱圈结构的封闭施工以及独立拱形区域内拱顶标高以上的钢结构构构件的安装施工，直至其余施工工段钢梁构件和钢柱构件全部安装完成，再进行拱形区域施工工段剩余部分钢结构构件的安装。
现有技术在工程施工中，各流水施工工段通常会同时进行，如此能够合理利用工作面，从而有效加快施工进度缩短施工工期。并且，各流水施工工段在同步施工过程中，能保持施工过程的连续性和均衡性，提高了各分段的施工质量。但是，对于本发明的拱形钢结构建筑施工而言，上述施工方法却无法良好适用。具体在于，在拱形钢结构建筑的施工中，拱圈主梁1上所设置的连接点的数量相对较多，加之钢结构构件安装过程不可避免的存在有安装误差，误差的累积会使得拱圈结构部位产生非常大的施工附加应力，影响建筑物整体的施工质量。又因为，钢结构构件安装的过程中会产生安装应力、焊接内应力和温度应力等，拱圈结构成型的速度过快会使得产生的安装应力、焊接内应力和温度应力难以得到有效释放，会进一步影响建筑物整体的施工质量。
因此，在本实施例中，发明人设置在所述步骤C中钢结构构件组装及焊接时，所有流水施工工段同步施工至拱圈结构的拱顶标高处，暂停拱圈结构的封闭施工以及独立拱形区域内拱顶标高以上的钢结构构构件的安装施工，直至其余施工工段钢梁构件和钢柱构件全部安装完成，再进行拱形区域施工工段剩余部分钢结构构件的安装。通过，将独立拱形区域内拱圈结构划分在不同的安装组别中，减小了拱圈主梁1一次性的安装误差累积量，从而减小了拱圈结构部位产生的施工附加应力，保证了拱圈结构的成型质量。并且，推后拱圈主梁1的成型时间，使得拱圈结构区域内钢结构构件安装时产生安装应力、焊接内应力和温度应力等能够更好的释放，进而有效降低了拱圈结构合拢时出现强制装配的概率，进一步保证了拱圈结构的成型质量，提高了建筑结构整体的施工质量。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，所述步骤C中钢梁构件安装时采用高空散装法。
高空散装法，是指将小单元或散件(单根杆件及单个节点)直接在设计位置进行总拼的方法，适用于螺栓连接节点的各种类型网架，尤其是适合起重困难的情况。采用小拼单元或杆件直接在高空拼装时，合理设置拼装顺序即可保证拼装精度，减少累积误差。本实施例中，采用高空散装法，降低了钢梁构件和钢柱构件的吊装成本。同时，也相应减小了钢结构建筑整体的施工难度，使得钢结构构件安装的质量能够得到良好控制，从而再进一步保证了工程施工进度的有序推进。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，拱形区域施工工段安装时，拱形构件从拱脚至拱顶方向两侧对称安装。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，拱形构件安装及焊接过程中同步设置加固构件，以确保拱形构件的稳定性。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，形构件在进行组装时根据焊接收缩变形情况预留收缩余量。
实施例5
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在上述方式基础上，进一步的，拱形区域施工段包括若干节段拱圈主梁1和若干节段拱圈次梁2，若干所述拱圈主梁1连接组合形成完整的拱圈结构3，所述拱圈次梁2架设在所述拱圈主梁1与钢柱构件之间、拱形区域施工段内的钢柱构件之间，用于提高所述拱圈结构3的结构稳定性，若干所述拱圈主梁1节段连接点的设置位置均与所述拱圈次梁2的设置位置相对应。
在现有技术中，为确保钢结构建结构的稳定性，通常会将钢柱构件的接缝和钢梁构件的接缝、钢梁构件之间的接缝错开设置，并且，这样还能够有效减小钢结构构件在安装过程中产生形变量，提高了钢结构构件的安装效率。但是，发明人发现这样的施工方式在拱形钢结构建筑中却无法适用。在拱形钢结构建筑中同样采用上述的施工方式，同样也能确保钢结构建结构的稳定性，但钢结构构件连接节点的结构过于稳固却会使得产生的安装应力、焊接内应力和温度应力等难以得到有效释放。并且，这样的施工方式会使得钢结构建筑物上的应力释放点过于分散，由于钢结构构件装置时外部环境难以保持绝对一致，使得钢结构建筑物不同部位的应力释放存在差别，而正是由于这种差别的存在，可能会进一步难以把控拱形钢结构构件安装后产生的形变，增大后续钢结构构件的安装难度。
而在本发明中，发明人设置拱形区域施工段包括若干节段拱圈主梁1和若干节段拱圈次梁2，若干所述拱圈主梁1连接组合形成完整的拱圈结构3，所述拱圈次梁2架设在所述拱圈主梁1与钢柱构件之间、拱形区域施工段内的钢柱构件之间，用于提高所述拱圈结构3的结构稳定性，若干所述拱圈主梁1节段连接点的设置位置均与所述拱圈次梁2的设置位置相对应。通过将所述拱圈主梁1节段连接点的设置位置与所述拱圈次梁2的设置位置相对应，相对降低该部位的结构稳定性，使得钢结构构件安装时产生的应力能够在可控条件下更易被释放。并且，这样的结构设置，还能够减少钢结构建筑物上的应力释放点，使得钢结构构件的安装更易把控，提高了钢结构构件的安装效率。
进一步地，虽然在本实施例中，相对降低了形成的所述拱圈结构3的稳定性，使得拱圈主梁1在安装后相对更容易出现形变，会相应提高所述拱圈主梁1的安装难度。但在上述实施例中，发明人设置在所述步骤C中钢结构构件组装及焊接时，所有流水施工工段同步施工至拱圈结构3的拱顶标高处，暂停拱圈结构3的封闭施工以及独立拱形区域内拱顶标高以上的钢结构构构件的安装施工，直至其余施工工段钢梁构件和钢柱构件全部安装完成，再进行拱形区域施工工段剩余部分钢结构构件的安装。通过，将独立拱形区域内拱圈结构3划分在不同的安装组别中，减小了拱圈主梁1一次性的安装误差累积量，克服了由于所述拱圈主梁1连接部位结构强度降低，给所述拱圈主梁1的安装带来的影响。同时，配合上述实施例中的施工方法，推后拱圈主梁1的成型时间，使得拱圈结构3区域内钢结构构件安装时产生安装应力、焊接内应力和温度应力等能够更好的释放，进而有效降低了拱圈结构3合拢时出现强制装配的概率，进一步保证了拱圈结构3的成型质量，提高了建筑结构整体的施工质量。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，在所述拱圈主梁1节段连接点位置，所述拱圈次梁2与靠拱脚一侧的所述拱圈主梁1的连接面积大于与靠拱顶一侧的所述拱圈主梁1的连接面积。
本实施例中，发明人考虑到在拱形钢结构中，所述拱圈主梁1应力释放的方向是指向拱券一侧的，而越靠近拱顶一侧的所述拱圈主梁1需要向所述拱券一侧释放的应力值更大。本实施例中，发明设置在所述拱圈主梁1节段连接点位置，所述拱圈次梁2与靠拱脚一侧的所述拱圈主梁1的连接面积大于与靠拱顶一侧的所述拱圈主梁1的连接面积。如此，所述拱圈次梁2对的靠拱顶一侧的所述拱圈主梁1的限制力更小，使得该侧的所述拱圈主梁1的应力释放效果更好，进一步保证了钢结构建筑整体成型后的结构稳定性。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，所述拱圈结构3包括拱脚分段4、起拱分段5和拱圈合拢分段6，所述拱脚分段4设置在所述拱圈结构3的端部，所述拱圈合拢分段6设置在所述拱圈结构3的拱顶，所述起拱分段5设置在所述拱脚分段4和所述拱圈合拢分段6之间，在所述所述起拱分段5的设置范围内，所述拱圈主梁1的连接面倾斜设置，且指向拱券的底部一侧。采用这种结构设置，使得所述起拱分段5的应力释放的方向能够与其自身形变发生的方向更好的契合，进一步使得安装产生的应力可以更好的释放，从而保证了钢结构建筑整体成型后的结构稳定性。
实施例6
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在上述方式基础上，进一步的，在所述拱圈主梁1和所述拱圈次梁2的连接部位上还设置有支撑钢板7，所述支撑钢板7垂直于所述拱圈主梁1和/或所述拱圈次梁2的翼板设置。
在上述实施例中，发明人设置若干所述拱圈主梁1节段连接点的设置位置均与所述拱圈次梁2的设置位置相对应，相对降低该部位的结构稳定性，使得钢结构构件安装时产生的应力能够在可控条件下更易被释放。并且，这样的结构设置，还能够减少钢结构建筑物上的应力释放点，使得钢结构构件的安装更易把控，提高了钢结构构件的安装效率。但依然存在不足，上述实施例的结构设置，会使得应力过于集中在所述拱圈主梁1和所述拱圈次梁2的连接部位上，造成该部位形成结构薄弱点，进而使得该部位的所述拱圈主梁1和/或所述拱圈次梁2的翼板出现过量变形，对建筑物整体的结构安全和钢结构构件后续的安装造成影响，因此，在本实施例中，发明人在所述拱圈主梁1和所述拱圈次梁2的连接部位上还设置有支撑钢板7，所述支撑钢板7垂直于所述拱圈主梁1和/或所述拱圈次梁2的翼板设置。这样，加强了所述拱圈主梁1和/或所述拱圈次梁2翼板的结构强度，有效避免了其出现形变，进一步保证了建筑整体的结构安全，以及后续钢结构构件的安装效率。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，在所述拱圈主梁1上设置的所述支撑钢板7的厚度≥所述拱圈主梁1翼板的厚度，在所述拱圈次梁2上设置的所述支撑钢板7的厚度≥所述拱圈次梁2翼板的厚度。采用这种结构设置，进一步加强了所述拱圈主梁1和/或所述拱圈次梁2翼板的结构强度，有效避免了其出现形变，保证了建筑整体的结构安全，以及后续钢结构构件的安装效率。
实施例7
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在上述方式基础上，进一步的，钢结构构件在进行焊接前清理焊接部位的杂质，并检查焊接部位的坡口尺寸。
具体地，坡口清理施焊前焊工应检查坡口表面，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，应清除焊接接头的内外坡口表面及坡口两侧母材表面至少20mm范围内的氧化物、油污、熔渣及其它有害物质。焊接接头组对使用卡具定位或直接在坡口内点焊的方法进行焊接接头的组对，组对时应保证在焊接过程中焊点不得开裂，并不影响底层焊缝的施焊；控制对口错边量、组对间隙及棱角度等参数不超过按相应的产品制造、验收标准的规定。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，钢结构构件焊接前在焊道的起点处设置引弧板，在焊道的终点处设置熄弧板。
本实施例中，发明人考虑带，在焊缝的起点和终点处，常因不能熔透而出现凹形的焊口，这样会导致钢结构构件应力的集中，后期在施工中可能出现裂纹，影响结构的安全。因此，在本实施例中，发明人设置钢结构构件焊接前在焊道的起点处设置引弧板，在焊道的终点处设置熄弧板。如此，有效避免了焊接时现凹形的焊口，提高了钢结构件的焊接质量。
优选地，钢结构构件焊接前还需要对焊接部位进行预热处理。
焊接前的预热处理，能偶有效减小焊接接头的冷却速度，避免产生淬硬组织和减小焊接应力与变形，它是防止产生焊接裂纹的有效方法，能够有效提高钢结构构件的焊接质量。本实施例中对焊接部位进行预热处理方法可以为火焰加热、加热炉加热、远红外加热等。
优选地，在进行正式焊接之前先进行定位焊接，使焊件之间的位置和距离固定。
具体地，定位焊是指为装配和固定焊件接头的位置而进行的焊接。定位焊的起头和结尾处应圆滑，否则，易造成未焊透现象。焊接件要求预热，则定位焊时也应进行预热，其温度应与正式焊接温度相同。定位焊的电流比正常焊接的电流大10-15％。在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处不要进行定位焊，确需定位焊时，宜避开该处50mm左右。定位焊缝高度不超过设计规定的焊缝的2/3，以越小越好。含碳量大于0.25％或厚度大于16mm的焊件，在低温环境下定位焊后应尽快进行打底焊，否则应采取后热缓冷措施。定位焊应考虑焊接应力引起的变形，因此定位焊点的选定应合理，不能影响焊接的质量，并保证在焊接过程中，焊缝不致开裂。
优选地，正式焊接时采用多层多道焊接方法。采用这种焊接方法，进一步提高了影响焊接的质量，保证了钢结构构件的安装质量，减少了钢结构构件在安装后产生的形变，从而再进一步保证了工程施工进度的有序推进。
优选地，焊接结束后还要对焊件进行后热处理，并在焊接部位设置保温装置。采用这种施工方法，能有效改善焊接接头的金相组织和性能或消除残余应力，使得钢结构构件安装的质量能够得到良好控制，从而再进一步保证了工程施工进度的有序推进。
实施例8
如图1至图5所示，本发明所述的一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，在上述方式基础上，进一步的，钢结构构件之间采用高强度螺栓连接。
具体地，高强度螺栓连接由一个螺栓、一个螺母、一个垫圈组合而成；高强度螺栓连接副应由制造厂按批配套供应，并按批提供出厂质量保证书(螺栓楔负载螺母保证荷载，螺栓硬度，垫圈硬度等机械性能以及紧固轴力平均值和变异系数)。高强度螺栓连接副必须分批验收，并在同批内配套使用。高强度螺栓连接，按性能等级的不同，均须制出明显的标志，以便使用时，不混淆出错。
高强度螺栓连接的储运、保管和发放应遵循以下原则：高强度螺栓连接副在运输和搬运过程中应轻装、轻放、轻卸，以防止损伤螺栓。高强度螺栓连接副应按不同的规格、批号分类保管，不得在露天堆放，在储存过程中，应防止受潮生锈。高强度螺栓连接副在安装使用前，严禁任意开箱，以防沾污和表面状态的改变。高强度螺栓连接副的领取，发放应按当天施工需用量，不得随意多领，施工结束后剩余的连接副应严格按批号分别妥善保管，不得乱扔混放，沾染污物及碰损螺纹。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，高强度螺栓使用前对连接构件磨擦面的抗滑移系数进行检查，以及对高强度螺栓连接板接触面的平整度进行检查。
作为优选的实施方案，在上述方式基础上，进一步的，高强度螺栓初拧或复拧后在螺母上做上标记，以表示初拧、复拧完毕，然后用专用扳手进行终拧，直至螺栓尾部梅花头拧掉。
高强度螺栓连接施工时：钢结构的连接接头，应经检查合格后，方可紧固。高强度螺栓施工前，应先复验连接构件磨擦面的抗滑移系数，合格后，方可安装。磨擦面的抗滑移系数检查应以钢结构制造批分单位，由制造厂和安装单位分别进行，每批三组。以单项工程每2000吨为一制造批，不足2000吨者视作一批。抗滑系数检验用的试件由制造厂加工，试件与所代表的构件应为同一材质、同一摩擦面处理工艺、同批制作、使用同一性能等级、同一直径的高强度螺栓连接副，并在相同条件下同时发运。高强度螺栓连接板接触面应平整，当接触有间隙时，小于1.0mm的间隙可不处理，1.0～3.0mm的间隙应将高出的一侧磨成1:10的斜面，使间隙小于1.0mm，打磨方向应与受力方向垂直，大于3.0mm的间隙应加垫板，垫板两面处理方法应与构件相同。高强度螺栓的穿入方向宜以施工方便为准，并力求一致，高强度螺栓连接副组装时，螺母带园台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。高强度螺栓安装时，构件的磨擦面应保持干燥、整洁，不得在雨中作业。应清除飞边、毛刺、焊接飞溅物；焊疤氧化铁皮和不需要有的涂料等。如采用生锈处理方法时，安装前应视锈蚀程度不同进行处理。高强度螺栓施工前，应按出厂批对高强度螺栓连接副的紧固轴力进行复验，每批复验5套。初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色的螺母上涂上标记，以表示初拧、复拧完毕，然后用专用扳手进行终拧，直至螺栓尾部梅花头拧掉，对于操作空间有限不能用专用扳手进行终拧的高强度螺栓，则按相同直径的高强度大六角螺栓采用扭矩法施拧。
高强度螺栓连接施工质量的验收：高强度螺栓连接副终拧验收，以目测螺杆尾部梅花头拧断为合格。对于不能用专用扳手拧紧的高强度螺栓，应按大六角头高强度螺栓检查方法办理。螺栓拧紧后，外露螺纹不应少于2个螺距。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，包括下述步骤：
A、钢结构施工控制网的布设：根据设计图纸及现场实际情况布设钢结构施工控制网，形成钢结构安装建设的参考依据；
B、划分流水施工段：依据施工机械及施工人员的部署划分流水施工段，并将钢结构的拱形区域划分为独立的施工工段；
C、钢结构构件组装及焊接：按照所述步骤B中划分的流水施工段，进行钢梁构件和钢柱构件的组装及焊接，使各流水施工段结构成型；
D、合拢：组装相邻流水施工段施工缝位置的钢结构构件，使钢结构建筑形成整体结构。
2.根据权利要求1所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，所述步骤A中钢结构平面控制网的布设，需同时建立施工平面控制网和施工高程控制网。
3.根据权利要求2所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，标高基准点的设置以钢结构拱脚底板支撑面为基准。
4.根据权利要求2所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，标高观测点设置在钢结构拱顶和/或拱轴线形状变化处和/或纵横供交叉处位置。
5.根据权利要求2所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，在拱脚底板上表面的纵横方向两侧各设置一个轴线基准点，并在标高观测点处同步设置轴线观测点。
6.根据权利要求1所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，在所述步骤C中钢结构构件组装及焊接时，所有流水施工工段同步施工至拱圈结构的拱顶标高处，暂停拱圈结构的封闭施工以及独立拱形区域内拱顶标高以上的钢结构构构件的安装施工，直至其余施工工段钢梁构件和钢柱构件全部安装完成，再进行拱形区域施工工段剩余部分钢结构构件的安装。
7.根据权利要求6所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，拱形区域施工工段安装时，拱形构件从拱脚至拱顶方向两侧对称安装；拱形构件安装及焊接过程中同步设置加固构件，以确保拱形构件的稳定性；拱形构件在进行组装时根据焊接收缩变形情况预留收缩余量。
8.根据权利要求6所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，拱形区域施工段包括若干节段拱圈主梁和若干节段拱圈次梁，若干所述拱圈主梁连接组合形成完整的拱圈结构，所述拱圈次梁架设在所述拱圈主梁与钢柱构件之间、拱形区域施工段内的钢柱构件之间，用于提高所述拱圈结构的结构稳定性，若干所述拱圈主梁节段连接点的设置位置均与所述拱圈次梁的设置位置相对应；在所述拱圈主梁节段连接点位置，所述拱圈次梁与靠拱脚一侧的所述拱圈主梁的连接面积大于与靠拱顶一侧的所述拱圈主梁的连接面积；所述拱圈结构包括拱脚分段、起拱分段和拱圈合拢分段，所述拱脚分段设置在所述拱圈结构的端部，所述拱圈合拢分段设置在所述拱圈结构的拱顶，所述起拱分段设置在所述拱脚分段和所述拱圈合拢分段之间，在所述所述起拱分段的设置范围内，所述拱圈主梁的连接面倾斜设置，且指向拱券的底部一侧。
9.根据权利要求6所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，钢结构构件在进行焊接前清理焊接部位的杂质，并检查焊接部位的坡口尺寸；钢结构构件焊接前在焊道的起点处设置引弧板，在焊道的终点处设置熄弧板；钢结构构件焊接前还需要对焊接部位进行预热处理；在进行正式焊接之前先进行定位焊接，使焊件之间的位置和距离固定；正式焊接时采用多层多道焊接方法；焊接结束后还要对焊件进行后热处理，并在焊接部位设置保温装置。
10.根据权利要求6所述的适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法，其特征在于，钢结构构件之间采用高强度螺栓连接；高强度螺栓使用前对连接构件磨擦面的抗滑移系数进行检查，以及对高强度螺栓连接板接触面的平整度进行检查；高强度螺栓初拧或复拧后在螺母上做上标记，以表示初拧、复拧完毕，然后用专用扳手进行终拧，直至螺栓尾部梅花头拧掉。
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