CN116181079A - 重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置及方法，包括以下步骤：布置提升点和监测点；安装多层楼面钢桁架结构提升设备设施及支架、吊具临时措施，在地面低空拼装楼面钢架，并安装提升装置；对提升设备整体调试，将网壳结构提升离开地面；将网壳结构提升至原设计位置附近；将网壳结构缓慢提升到桁架结构设计位置；安装其余后补杆件连接，检测其焊接质量，质检合格后进行分级同步卸荷，提升完毕。重型钢桁架在地面平台拼装成整体后再提升，利于保证重型桁架整体拼装，避免高空拼装定位难度大的问题，从而保证桁架的钢构件定位准确，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置及方法。
背景技术
随着国内科技行业日益兴盛，我国的科技场馆建筑跟随“科技”的脚步，在建筑设计上，凝聚巧思，饱含心意，在建筑上，独有的建筑外形凸显“未来科技”的新颖与科技感。为使铝合金网壳结构体现出强烈的时代感和科技感，大体量的“十字钢桁架”与“大直径铝合金网壳结构”通过低空拼装连接完成，而现有技术中并没有合适的提升装置和方法对“十字钢桁架”与“大直径铝合金网壳结构”进行整体提升，因此，设计一种对重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构进行整体提升的装置和方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明为了解决低空拼装连接的十字钢桁架和大直径铝合金网壳结构没有合适的提升方法的问题，提供了重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置及方法，通过该方法能够对低空拼装连接的十字钢桁架和大直径铝合金网壳结构进行整体提升，减少高空作业，提升效率高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，包括以下步骤：
步骤1：提升点布置：以大直径铝合金网壳结构为核心筒划分多层，在核心筒每一层内侧外墙设置提升吊点；
步骤2：监测点布置：布置应力传感器和静力水准仪，对交叉桁架和多层钢桁架进行监测；
步骤3：整体提升：具体为：
步骤3.1：安装多层楼面钢桁架结构提升设备设施及支架、吊具临时措施，在地面低空拼装楼面钢架，并安装下吊具、下吊具加固杆件和提升支架；
步骤3.2：对提升设备整体调试，确认无误后，将网壳结构提升离开地面；
步骤3.3：正常提升作业，将网壳结构提升至原设计位置附近，各吊点进行微调处理，放慢提升速度；
步骤3.4：将网壳结构缓慢提升到桁架结构设计位置，锁紧液压提升器，复测各吊点提升高度，确保达到设计要求；
步骤3.5：安装其余后补杆件连接，检测其焊接质量，质检合格后进行分级同步卸荷，提升完毕。
进一步地，所述步骤1中整体提升五层结构重型钢桁架与大直径铝合金网壳，共设置48个提升吊点，利用钢筋混凝土柱设置提升支架，布置提升吊点。
进一步地，所述步骤2中合计布置89个应力传感器，23套静力水准仪，对交叉桁架和五层钢桁架进行全方位的健康监测，实时监测受力使用状态，确保应力应变保持在可靠范围内。
进一步地，所述步骤3.2中依序20%、40%、60%、80%、100%加载使网壳结构离地约100mm，出现一个点的提升量和其他点不一样时，进行“单点”微调，则停留24h。
进一步地，所述“单点”微调处理保证提升点高差在20mm以内，保证各个提升点同步，提升过程中确保提升通道的畅通。
进一步地，所述步骤3.3中正式提升作业前，确认各方面正常运营，提升期间每间隔2m测量其各吊点提升高度。确保各吊点之间的提升高度差在允许范围内，保证提升时钢桁架趋于水平状态。
进一步地，所述步骤3.5中所述分级同步卸荷为液压提升器依次至20%，40％，60％，80％，在确认各部分无异常的情况下，可继续卸载至100％，结构载荷完全转移至基础，结构受力形式转化为设计工况同步分级卸载，桁架结构荷载转移至钢骨柱结构传递至核心筒。
为保证工况安全性，采用有限元软件ABAQUS建立结构的有限元模型，对五层重型楼面桁架、十字交叉桁架和铝合金球体施工全过程进行模拟分析，应用有限元分析软件进行吊装,施工阶段、提升阶段进行全面的验算。确保铝合金单层网壳结构在完成之后开展临时支撑结构去除分析以及与五层钢桁架及十字交叉桁架整体提升的稳定性问题。
重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置，包括钢桁架，所述钢桁架两端均设有立柱，所述立柱上设有提升横梁，所述提升横梁下方设有斜撑，所述提升横梁上设有提升器，所述提升器一侧设有导向架，所述导向架固定在提升横梁上，所述钢桁架上对应提升器下方设有下吊具。通过提升器和下吊具的配合对钢桁架进行提升，提升器确保提升方向处于提升中心线上，保证提升的稳定性。
进一步地，所述提升横梁位于混凝土层内侧的为200t提升架；所述提升横梁位于混凝土层内侧、且对应下吊具下方的钢桁架内设有后装杆件的为350t提升架。后装杆件在钢桁架提升完成后进行安装，使钢桁架内结构更加稳定。
进一步地，所述提升横梁位于混凝土层上方，所述立柱一侧设有后拉杆，所述后拉杆连接有支撑架；所述钢桁架内对应下吊具处设有腹板，所述腹板上设有加强杆件，所述加强杆件连接腹板与下吊具下方的钢桁架，所述腹板上连接有后装杆件，该提升架为500t提升架。500t提升架由于安装在立柱顶部，通过后拉杆使提升架更加稳定，通过加强杆件增加钢桁架在提升过程中的稳定性。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：
本发明通过提升装置扩展组合，整体提升的钢桁架重量、跨度、面积不受限制；采用柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度不受限制；重型钢桁架在地面平台拼装成整体后再提升，利于保证重型桁架整体拼装，避免高空拼装定位难度大的问题，从而保证桁架的钢构件定位准确，提高施工效率；提升装置自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强；通过低空平台拼装完成进行整体提升，高空作业大大降低，提升过程时间较短，能够保证工期；对重型钢桁架和铝合金单层网壳结构布置传感器和静力水准仪，对其应变和位移进行全方位实时健康监测，确保整体提升及使用的安全和可靠性。
附图说明
图1是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法的提升点布置图；
图2是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法的应力传感器布置图；
图3是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法的静力水准仪布置图；
图4是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法的提升设备设施及支架的结构示意图；
图5是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法的同步***整体提升调试示意图；
图6是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法的正式整体提升施工示意图；
图7是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法的提升设计位置的示意图；
图8是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置的200t提升架的结构示意图；
图9是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置的350t提升架的结构示意图；
图10是本发明重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置的500t提升架的结构示意图。
附图中标号为：1为钢桁架、2为后装杆件、3为立柱、4为提升横梁、5为导向架、6为提升器、7为下吊具、8为提升中心线、9为斜撑、10为后拉杆、11为腹板、12为加强杆件、13为支撑架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，包括以下步骤：
如图1所示，步骤1：提升点布置：以大直径铝合金网壳结构为核心筒划分多层，整体提升五层结构重型钢桁架与大直径铝合金网壳，大直径铝合金网壳直径在32米以下，在核心筒每一层内侧外墙设置提升吊点，共设置48个提升吊点，利用钢筋混凝土柱设置提升支架，布置提升吊点。本实施例中提升总量约6000余吨，与铝合金网壳连接的十字桁架跨度达76米，提升面积约1.1万平米，通过在四个核心筒区域内侧五层外预留桁架结构的上弦位置上布置吊点，并安装液压提升器，其中500t型8个、350t型8个、200t型22个、60t型10个，合计48个吊点，约11800t的提升。
该阶段吊点6、7、18、19、30、31、42、43共计8个吊点使用TJJ-5000型500t液压提升器，吊点1、12、13、24、25、36、37、48共计8个吊点使用TJJ-3500型350t液压提升器，吊点5、8、17、20、23、26、29、32、41、44共计10个吊点使用TJJ-600型60t液压提升器，其余22个吊点布置TJJ-2000型200t液压提升器。
如图2和图3所示，步骤2：监测点布置：布置应力传感器和静力水准仪，对交叉桁架和五层钢桁架进行监测，合计布置89个应力传感器，23套静力水准仪，对交叉桁架和五层钢桁架进行全方位的健康监测，实时监测受力使用状态，确保应力应变保持在可靠范围内；
步骤3：整体提升：具体为：
如图4所示，步骤3.1：安装五层楼面钢桁架结构提升设备设施及支架、吊具临时措施，在地面低空拼装楼面钢架，并安装下吊具、下吊具加固杆件和提升支架；
如图5所示，步骤3.2：对液压提升器、液压泵源和同步控制***整体调试，确认无误后，将网壳结构提升离开地面，依序20%、40%、60%、80%、100%加载使网壳结构离地约100mm，出现一个点的提升量和其他点不一样时，进行“单点”微调，则停留24h；
如图6所示，步骤3.3：正式提升作业前，确认各方面正常运营；正式提升作业，提升期间每间隔2m测量其各吊点提升高度，“单点”微调处理保证提升点高差在20mm以内，保证各个提升点同步，提升过程中确保提升通道的畅通；正常提升作业，将网壳结构提升至原设计位置附近，各吊点进行微调处理，放慢提升速度。
如图7所示，步骤3.4：将网壳结构缓慢提升到桁架结构设计位置，锁紧液压提升器，复测各吊点提升高度，确保达到设计要求；
如图7所示，步骤3.5：安装其余后补杆件连接，检测其焊接质量，质检合格后进行分级同步卸荷，液压提升器依次至20%，40％，60％，80％，在确认各部分无异常的情况下，可继续卸载至100％，结构载荷完全转移至基础，结构受力形式转化为设计工况同步分级卸载，桁架结构荷载转移至钢骨柱结构传递至核心筒，提升完毕。
如图8～图10所示，重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置，包括钢桁架1，所述钢桁架1两端均设有立柱3，所述立柱3上设有提升横梁4，所述提升横梁4下方设有斜撑9，所述提升横梁4上设有提升器6，所述提升器6一侧设有导向架5，所述导向架5固定在提升横梁4上，所述钢桁架1上对应提升器6下方设有下吊具7。提升器6与下吊具7连接，通过提升器6的伸缸与缩缸过程，逐步提升钢桁架1，钢桁架1拖动网壳结构进行提升，通过导向架5进行导向使钢桁架1沿提升中心线8进行提升，将钢桁架1提升到指定位置，从而将网壳结构提升至指定位置。
所述提升横梁4位于混凝土层内侧的为200t提升架；所述提升横梁4位于混凝土层内侧、且对应下吊具7下方的钢桁架1内设有后装杆件2的为350t提升架。所述提升横梁4位于混凝土层上方，所述立柱3一侧设有后拉杆10，所述后拉杆10连接有支撑架13；所述钢桁架1内对应下吊具7处设有腹板11，所述腹板11上设有加强杆件12，所述加强杆件12连接腹板11与下吊具7下方的钢桁架1，所述腹板11上连接有后装杆件2，该提升架为500t提升架。将钢桁架1提升到指定位置后，将加强杆件12拆下，进行对口焊接、安装后装杆件2，完成提升工作。
使用时，将提升器6与下吊具7连接，通过提升器6的伸缸与缩缸过程，逐步提升钢桁架1，钢桁架1拖动网壳结构进行提升，通过导向架5进行导向使钢桁架1沿提升中心线8进行提升，将钢桁架1提升到指定位置，从而将网壳结构提升至指定位置，最后将加强杆件12拆下，进行对口焊接、安装后装杆件2，完成提升工作。
以上所述之实施例，只是发明的较佳实施例而已，并非限制本发明实施范围，故凡依本发明专利范围所述技术方案所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (10)
1.重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：提升点布置：以大直径铝合金网壳结构为核心筒划分多层，在核心筒每一层内侧外墙设置提升吊点；
步骤2：监测点布置：布置应力传感器和静力水准仪，对交叉桁架和多层钢桁架进行监测；
步骤3：整体提升：具体为：
步骤3.1：安装多层楼面钢桁架结构提升设备设施及支架、吊具临时措施，在地面低空拼装楼面钢架，并安装下吊具、下吊具加固杆件和提升支架；
步骤3.2：对提升设备整体调试，确认无误后，将网壳结构提升离开地面；
步骤3.3：正常提升作业，将网壳结构提升至原设计位置附近，各吊点进行微调处理，放慢提升速度；
步骤3.4：将网壳结构缓慢提升到桁架结构设计位置，锁紧液压提升器，复测各吊点提升高度，确保达到设计要求；
步骤3.5：安装其余后补杆件连接，检测其焊接质量，质检合格后进行分级同步卸荷，提升完毕。
2.根据权利要求1所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，其特征在于，所述步骤1中整体提升五层结构重型钢桁架与大直径铝合金网壳，共设置48个提升吊点，利用钢筋混凝土柱设置提升支架，布置提升吊点。
3.根据权利要求1所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，其特征在于，所述步骤2中合计布置89个应力传感器，23套静力水准仪，对交叉桁架和多层钢桁架进行全方位的健康监测。
4.根据权利要求1所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，其特征在于，所述步骤3.2中依序20%、40%、60%、80%、100%加载使网壳结构离地约100mm，出现一个点的提升量和其他点不一样时，进行“单点”微调，则停留24h。
5.根据权利要求3所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，其特征在于，所述“单点”微调处理保证提升点高差在20mm以内。
6.根据权利要求1所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，其特征在于，所述步骤3.3中正式提升作业前，确认各方面正常运营，提升期间每间隔2m测量其各吊点提升高度。
7.根据权利要求1所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升方法，其特征在于，所述步骤3.5中所述分级同步卸荷为液压提升器依次至20%，40％，60％，80％，在确认各部分无异常的情况下，可继续卸载至100％，结构载荷完全转移至基础，结构受力形式转化为设计工况同步分级卸载，桁架结构荷载转移至钢骨柱结构传递至核心筒。
8.重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置，包括钢桁架（1），其特征在于，所述钢桁架（1）两端均设有立柱（3），所述立柱（3）上设有提升横梁（4），所述提升横梁（4）下方设有斜撑（9），所述提升横梁（4）上设有提升器（6），所述提升器（6）一侧设有导向架（5），所述导向架（5）固定在提升横梁（4）上，所述钢桁架（1）上对应提升器（6）下方设有下吊具（7）。
9.根据权利要求8所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置，其特征在于，所述提升横梁（4）位于混凝土层内侧的为200t提升架；
所述提升横梁（4）位于混凝土层内侧、且对应下吊具（7）下方的钢桁架（1）内设有后装杆件（2）的为350t提升架。
10.根据权利要求8所述重型钢桁架与大直径铝合金网壳结构整体提升装置，其特征在于，所述提升横梁（4）位于混凝土层上方，所述立柱（3）一侧设有后拉杆（10），所述后拉杆（10）连接有支撑架（13）；
所述钢桁架（1）内对应下吊具（7）处设有腹板（11），所述腹板（11）上设有加强杆件（12），所述加强杆件（12）连接腹板（11）与下吊具（7）下方的钢桁架（1），所述腹板（11）上连接有后装杆件（2），该提升架为500t提升架。
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