CN114941432A - 一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法 - Google Patents

一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法 Download PDF

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Abstract

一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，包括以下步骤：根据预应力与钢结构设计图纸，进一步深化预应力、钢结构深化图，通过SAP软件计算各工况形式，BIM技术优化施工方案；通过步骤S1得出预应力混凝土梁、八字形钢柱及桁架的施工方法，依次施工预应力混凝土梁完成第一批次钢绞线预应力张拉，通过三维建模软件进行构件分段，胎架测量定位布置，对上层连廊进行地面拼装，连廊两侧主体结构同步安装，连廊通过吊具提升安装；下层连廊完成拼装验收。并再次通过吊具提升安装，对预应力混凝土梁完成第二批次钢绞线预应力张拉，补档杆件安装完成后验收，本发明降低预应力梁开裂风险，提高质量安全性能，提高结构实施可靠性能，缩短工期投入。

Description

一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法
技术领域
本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体涉及一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法。
背景技术
随着建筑产业的不断发展，大型场馆类建筑已逐渐增多。为满足大型公建场馆的使用要求，创造独特的建筑造型，超高以及超跨结构设计越来越普遍。钢结构建筑因其强度高、重量轻、施工速度快、连接方便等特点，在造型要求高的公建场馆项目大量投入使用。预应力混凝土结构是在结构构件受外力荷载作用前，先人为地施加压力，由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，提高混凝土梁的抗裂性能减少变形。而预应力与异型钢桁架钢斜柱的组合国内罕见，且超大跨度斜柱桁架侧向应力容易导致的混凝土梁开裂，容易发生严重的工程事故。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的超大跨度斜柱桁架侧向应力容易导致的混凝土梁开裂、导致给结构带来问题甚至发生事故的技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，包括以下步骤：
S1：根据预应力与钢结构设计图纸，进一步深化预应力、钢结构深化图，通过SAP软件计算各工况形式，BIM技术优化施工方案；
S2：通过步骤S1得出预应力混凝土梁、八字形钢柱及桁架的施工方法，依次施工预应力混凝土梁完成第一批次钢绞线预应力张拉，施工利用软件计算连廊提升过程的应力和下挠、胎架自身承载力和地下室顶板承载力，设计提升吊具，利用软件进行提升点有限元分析；
S3：步骤S2计算完成后，通过三维建模软件进行构件分段，胎架测量定位布置；
S4：步骤S3分段完成后，通过三维软件进行施工碰撞模拟分析；
S5：根据施工方法对上层连廊进行地面拼装，连廊两侧主体结构同步安装；
S6、上层连廊拼装完成后进行验收，并进行幕墙结构安装和防火涂料喷涂，连廊通过吊具提升安装；
S7、下层连廊按照步骤S4、S5的相同施工方法完成拼装验收。并再次通过吊具提升安装，对预应力混凝土梁完成第二批次钢绞线预应力张拉，补档杆件安装完成后验收。
进一步的，在步骤S2中，将设计出来的胎架导入至计算软件进行受力分析，对比分析胎架应力和结构承载力，得出最优的胎架布置数量和尺寸。
进一步的，所述胎架用于连廊拼装支撑，所述胎架包括导荷梁、标高调节梁、加劲板，支撑所述连廊的每个支撑点位设置一根导荷梁，胎架中心点放置于预应力混凝土梁中心线上且垂直放置，所述标高调节梁放置于导荷梁之上，且与导荷梁平行放置，并通过角焊缝焊接固定，所述加劲板设置于标高调节梁腹板上，与连廊桁架下弦对齐，加劲板的数量至少为四块。
进一步的，在步骤S2中，所述提升吊具包括有上吊具和下吊具，上吊具安装在连廊两侧钢柱柱顶，每个提升点设置两个，下吊具安装在连廊桁架上弦上表面，与上吊具对应设置两个，吊具都全通过熔透坡口焊接固定。
进一步的，在步骤S3中，构件分段先由三维建模软件根据设计蓝图深化建模，然后结合构件运输长度，机械吊装性能，胎架布置位置和数量进行构件合理分段。
进一步的，在步骤S4中，施工碰撞模拟分析是通过将钢结构深化模型导入三维软件，模拟连廊提升过程，分析连廊在提升过程中与两侧结构的碰撞，提前发现，提前解决。
进一步的，在步骤S5中，连廊拼装按照先拼装主桁架、再拼装次桁架，最后安装钢梁的顺序吊装，两侧主体结构安装按照先安装钢柱、再安装钢柱间桁架、最后安装钢梁的顺序吊装。
进一步的，所述桁架拼装为先将主桁架下弦拼装完成，然后拼装次桁架下弦，将各结构连接成整体，再拼装主桁架上弦，然后瓶装补档桁架斜腹杆。
进一步的，在步骤S6中，所述提升吊具为液压提升***，共设置4台泵站、6个提升点、12个提升器，提升吨位为750吨，通过钢绞线进行提升。
进一步的，所述泵站包括有2台150KW泵站、2台75KW泵站，所述提升器最大反力为1760KN，钢绞线直径为17.8mm，强度为1860Mpa。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明设置有预应力混凝土梁、直立钢柱、八字形钢柱、上层连廊、下层连廊，在实际应用时，八字形钢柱是通过与直立钢柱焊接固定的，焊接完成后，所述八字形钢柱会对所述直立钢柱具有侧向水平力，即对所述预应力混凝土梁具有侧向水平作用力，通过对预应力混凝土梁的二次张拉，可产生反方向的预应力水平作用力，所述侧向水平作用力与预应力水平作用力相互抵消，降低预应力梁开裂风险，提高质量安全性能，提高结构实施可靠性能，缩短工期投入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明预应力第一次张拉示意图；
图3为图1的局部放大图；
图4为本发明上层连廊提升示意图；
图5为本发明上层连廊安装示意图；
图6为本发明下层连廊提升示意图；
图7为本发明下层连廊安装示意图；
图8为本发明预应力第二次张拉示意图。
图中：1.预应力混凝土梁、2.直立钢柱、3.八字形钢柱、4.上层连廊、5.下层连廊。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明设置有预应力混凝土梁1、直立钢柱2、八字形钢柱3、上层连廊4、下层连廊5，在实际应用时，八字形钢柱3是通过与直立钢柱2焊接固定的，焊接完成后，所述八字形钢柱3会对所述直立钢柱2具有侧向水平力，即对所述预应力混凝土梁1具有侧向水平作用力，通过对预应力混凝土梁1的二次张拉，可产生反方向的预应力水平作用力，所述侧向水平作用力与预应力水平作用力相互抵消，降低预应力梁开裂风险，提高质量安全性能，提高结构实施可靠性能，缩短工期投入。
如图1-8所示，一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，包括以下步骤：
S1：根据预应力与钢结构设计图纸，进一步深化预应力、钢结构深化图，通过SAP软件计算各工况形式，BIM技术优化施工方案；
S2：通过步骤S1得出预应力混凝土梁1、八字形钢柱及桁架的施工方法，依次施工预应力混凝土梁1完成第一批次钢绞线预应力张拉，施工利用软件计算连廊提升过程的应力和下挠、胎架自身承载力和地下室顶板承载力，设计提升吊具，利用软件进行提升点有限元分析；
S3：步骤S2计算完成后，通过三维建模软件进行构件分段，胎架测量定位布置；
S4：步骤S3分段完成后，通过三维软件进行施工碰撞模拟分析；
S5：根据施工方法对上层连廊4进行地面拼装，连廊两侧主体结构同步安装；
S6、上层连廊4拼装完成后进行验收，并进行幕墙结构安装和防火涂料喷涂，连廊通过吊具提升安装；
S7、下层连廊5按照步骤S4、S5的相同施工方法完成拼装验收。并再次通过吊具提升安装，对预应力混凝土梁1完成第二批次钢绞线预应力张拉，补档杆件安装完成后验收。
具体的，如图所示，在步骤S2中，将设计出来的胎架导入至计算软件进行受力分析，对比分析胎架应力和结构承载力，得出最优的胎架布置数量和尺寸。
具体的，如图所示，在步骤S2中，所述有限元软件为Midas FEA仿真软件，计算软件为SAP2000软件。
具体的，如图所示，所述胎架用于连廊拼装支撑，所述胎架包括导荷梁、标高调节梁、加劲板，支撑所述连廊的每个支撑点位设置一根导荷梁，胎架中心点放置于预应力混凝土梁1中心线上且垂直放置，所述标高调节梁放置于导荷梁之上，且与导荷梁平行放置，并通过角焊缝焊接固定，所述加劲板设置于标高调节梁腹板上，与连廊桁架下弦对齐，加劲板的数量至少为四块。
具体的，如图所示，所述导荷梁尺寸为H300*300*10*15mm，长度为1m，所述调节梁尺寸为20#工字钢，长度为1m，所述加劲板尺寸为PL6*150mm。
具体的，如图所示，在步骤S2中，所述提升吊具包括有上吊具和下吊具，上吊具安装在连廊两侧钢柱柱顶，每个提升点设置两个，下吊具安装在连廊桁架上弦上表面，与上吊具对应设置两个，吊具都全通过熔透坡口焊接固定。
具体的，如图所示，在步骤S3中，构件分段先由三维建模软件根据设计蓝图深化建模，然后结合构件运输长度，机械吊装性能，胎架布置位置和数量进行构件合理分段。
具体的，如图所示，所述三维软件为Tekla建模软件，所述吊装机械为徐工100吨汽车吊，所述构件运输车为长17.5m，宽3m，高1.5m板车。
具体的，如图所示，在步骤S4中，施工碰撞模拟分析是通过将钢结构深化模型导入三维软件，模拟连廊提升过程，分析连廊在提升过程中与两侧结构的碰撞，提前发现，提前解决。
具体的，如图所示，所述三维软件为3D Max、Revit软件。
具体的，如图所示，在步骤S5中，连廊拼装按照先拼装主桁架、再拼装次桁架，最后安装钢梁的顺序吊装，两侧主体结构安装按照先安装钢柱、再安装钢柱间桁架、最后安装钢梁的顺序吊装。
具体的，如图所示，所述桁架拼装为先将主桁架下弦拼装完成，然后拼装次桁架下弦，将各结构连接成整体，再拼装主桁架上弦，然后瓶装补档桁架斜腹杆。
具体的，如图所示，在步骤S6中，所述提升吊具为液压提升***，共设置4台泵站、6个提升点、12个提升器，提升吨位为750吨，通过钢绞线进行提升。
具体的，如图所示，所述泵站包括有2台150KW泵站、2台75KW泵站，所述提升器最大反力为1760KN，钢绞线直径为17.8mm，强度为1860Mpa。
本发明的施工方法，采用预应力梁与双层钢连廊斜柱的组合结构，有效提高大跨度空间。缓粘结预应力结构的使用，降低施工工序复杂难度。分次进行预应力梁张拉和钢结构连廊提升，降低预应力梁开裂风险，提高质量安全性能，提高结构实施可靠性能，缩短工期投入。
通过采用“扁担式”下吊点方式，分层逐步提升钢结构连廊，双层连廊共同使用地下室顶板同一胎架支撑点，同时根据三层连廊拱形弧度设计最低拼装胎架高度，节约措施材料的投入，减少高空作业量，减少项目人工、机械成本。
贯彻应用BIM技术，模拟预应力钢绞线穿插和张拉节点，优化预应力深化图。节点设计采用有限元分析软件Midas FEA，得出连廊提升最优节点；施工验算将结构模型导入计算软件SAP2000，得出支撑胎架最优界面和最佳支撑位置、数量，连廊提升过程两侧主体杆件应力比和连廊自身应力比，使连廊提升有安全保障；施工模拟将钢结构模型导入Revit三维软件，从构件进场、堆放、安装、机械站位、连廊拼装到提升全过程分析模拟，得出最优施工顺序和最短工期部署。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据预应力与钢结构设计图纸，进一步深化预应力、钢结构深化图，通过SAP软件计算各工况形式，BIM技术优化施工方案；
S2：通过步骤S1得出预应力混凝土梁、八字形钢柱及桁架的施工方法，依次施工预应力混凝土梁完成第一批次钢绞线预应力张拉，施工利用软件计算连廊提升过程的应力和下挠、胎架自身承载力和地下室顶板承载力，设计提升吊具，利用软件进行提升点有限元分析；
S3：步骤S2计算完成后，通过三维建模软件进行构件分段，胎架测量定位布置；
S4：步骤S3分段完成后，通过三维软件进行施工碰撞模拟分析；
S5：根据施工方法对上层连廊进行地面拼装，连廊两侧主体结构同步安装；
S6、上层连廊拼装完成后进行验收，并进行幕墙结构安装和防火涂料喷涂，连廊通过吊具提升安装；
S7、下层连廊按照步骤S4、S5的相同施工方法完成拼装验收。并再次通过吊具提升安装，对预应力混凝土梁完成第二批次钢绞线预应力张拉，补档杆件安装完成后验收。
2.根据权利要求1所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，其特征在于，在步骤S2中，将设计出来的胎架导入至计算软件进行受力分析，对比分析胎架应力和结构承载力，得出最优的胎架布置数量和尺寸。
3.根据权利要求2所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，所述胎架用于连廊拼装支撑，所述胎架包括导荷梁、标高调节梁、加劲板，支撑所述连廊的每个支撑点位设置一根导荷梁，胎架中心点放置于预应力混凝土梁中心线上且垂直放置，所述标高调节梁放置于导荷梁之上，且与导荷梁平行放置，并通过角焊缝焊接固定，所述加劲板设置于标高调节梁腹板上，与连廊桁架下弦对齐，加劲板的数量至少为四块。
4.根据权利要求3所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，在步骤S2中，所述提升吊具包括有上吊具和下吊具，上吊具安装在连廊两侧钢柱柱顶，每个提升点设置两个，下吊具安装在连廊桁架上弦上表面，与上吊具对应设置两个，吊具都全通过熔透坡口焊接固定。
5.根据权利要求4所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，在步骤S3中，构件分段先由三维建模软件根据设计蓝图深化建模，然后结合构件运输长度，机械吊装性能，胎架布置位置和数量进行构件合理分段。
6.根据权利要求5所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，在步骤S4中，施工碰撞模拟分析是通过将钢结构深化模型导入三维软件，模拟连廊提升过程，分析连廊在提升过程中与两侧结构的碰撞，提前发现，提前解决。
7.根据权利要求6所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，在步骤S5中，连廊拼装按照先拼装主桁架、再拼装次桁架，最后安装钢梁的顺序吊装，两侧主体结构安装按照先安装钢柱、再安装钢柱间桁架、最后安装钢梁的顺序吊装。
8.根据权利要求7所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，所述桁架拼装为先将主桁架下弦拼装完成，然后拼装次桁架下弦，将各结构连接成整体，再拼装主桁架上弦，然后瓶装补档桁架斜腹杆。
9.根据权利要求8所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，在步骤S6中，所述提升吊具为液压提升***，共设置4台泵站、6个提升点、12个提升器，提升吨位为750吨，通过钢绞线进行提升。
10.根据权利要求9所述的一种超大跨度预应力梁与双层钢连廊斜柱组合施工方法，其特征在于，所述泵站包括有2台150KW泵站、2台75KW泵站，所述提升器最大反力为1760KN，钢绞线直径为17.8mm，强度为1860Mpa。
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