專利名稱：寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)分段累積頂升安裝方法，具體地說是涉及一種采用同步控制技術(shù)，對(duì)寶瓶外形的空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分段累積頂升安裝的施工方法。屬于土木工程施工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展及設(shè)計(jì)思路和方法的日新月異，一些建筑造型奇特的鋼結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)出來，結(jié)構(gòu)外形為寶瓶形狀的山東汶上佛牙殿主樓就是眾多新型鋼結(jié)構(gòu)體系中的一員，如何選擇這種結(jié)構(gòu)斷面尺寸變化大且安裝高度高的寶瓶形鋼結(jié)構(gòu)，是一直困擾著施工技術(shù)人員的技術(shù)難題。結(jié)構(gòu)沿高度方向斷面尺寸變化的鋼結(jié)構(gòu)類型較多，包括安裝在高層或超高層建筑頂部的鋼結(jié)構(gòu)天線桅桿等。針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)天線桅桿的安裝，如在上海東方明珠塔、廣州電視塔和南京紫峰大廈屋頂天線桅桿的安裝過程中，考慮到這類結(jié)構(gòu)斷面尺寸與其高度相比太小，為細(xì)長型的鋼結(jié)構(gòu)桅桿，若采用頂升安裝方法容易導(dǎo)致安裝階段結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。因此， 實(shí)際施工時(shí)均將沿高度方向斷面漸變的鋼桅桿分段，采用大型吊機(jī)配合安裝斷面尺寸較大的下段鋼結(jié)構(gòu)，然后采用同步提升技術(shù)安裝上段鋼結(jié)構(gòu)。這種方法對(duì)于超高的細(xì)長型鋼結(jié)構(gòu)桅桿，采用該方法安裝顯得較為適用、經(jīng)濟(jì)。但對(duì)斷面尺寸較大的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)，其頂部小斷面節(jié)段高度較小、重量輕，若采用提升法，必需待下段鋼結(jié)構(gòu)安裝完成并在其頂部制作提升點(diǎn)后方可施工，一方面增加了提升點(diǎn)制作的施工措施費(fèi)用，另一方面斷面尺寸較大的下段鋼結(jié)構(gòu)安裝需要大型吊機(jī)輔助和較高的施工維護(hù)支架，不僅施工成本增大而且占用了較長的施工周期。因此，針對(duì)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)，采用下段組裝、上段提升的施工方法并不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于斷面尺寸較大的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)，可采用高空散裝法進(jìn)行安裝，但在安裝過程中考慮到安裝高度的要求，應(yīng)搭設(shè)較寬的支架以滿足保證支架整體穩(wěn)定性的寬高比要求，這種方法對(duì)于超高的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)將占用大量的支架材料，增加施工成本，且安裝過程中支架的安全、穩(wěn)定性不易得到保證。同時(shí)，由于高空散裝法需要大型吊機(jī)輔助吊裝構(gòu)件，同樣會(huì)增加施工措施費(fèi)用。另外，采用高空散裝法在結(jié)構(gòu)安裝完成后的卸載階段不易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步卸載控制，影響結(jié)構(gòu)的安全性。此外，針對(duì)斷面尺寸較大的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)，也可采用逐環(huán)倒裝法進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的安裝。這種方法在施工平臺(tái)上布置頂升設(shè)備后，由上而下逐環(huán)制作鋼結(jié)構(gòu)，每做一環(huán)頂升一次，須根據(jù)每環(huán)的斷面尺寸調(diào)整頂升設(shè)備位置以及根據(jù)頂升重量更換頂升設(shè)備。但當(dāng)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向的斷面尺寸變化較大時(shí)，頂升過程中需多次調(diào)整頂升點(diǎn)的位置和頂升設(shè)備，勢(shì)必造成施工平臺(tái)下部支撐材料和勞動(dòng)量的成倍增加，導(dǎo)致支承支撐材料的樓面或地面補(bǔ)強(qiáng)的施工措施費(fèi)用加大和施工周期的延長。同時(shí)，隨著鋼結(jié)構(gòu)自上而下的逐環(huán)拼裝，結(jié)構(gòu)重心不斷變化，需不斷調(diào)整或增設(shè)纜風(fēng)繩，以保證頂升過程中結(jié)構(gòu)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為解決已有方法安裝斷面尺寸大且沿高度方向斷面尺寸變化大的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，需大型吊機(jī)輔助吊裝構(gòu)件、搭設(shè)較高的施工安裝或圍護(hù)支架、結(jié)構(gòu)頂升安裝的一次性頂升高度、安裝過程中頂升設(shè)備的調(diào)整次數(shù)多、高空焊接量大等高空安裝技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，可降低安裝過程中的技術(shù)難度，提高施工過程的安全性，節(jié)約工程施工成本。技術(shù)方案一種寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，包括以下的步驟
(1)根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的立面形狀，以結(jié)構(gòu)斷面突變位置或允許頂升高度為分段依據(jù)，將寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向劃分為安裝段和調(diào)節(jié)段；寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度的自下向上方向斷面尺寸首次收縮突變處以下為第一安裝段，由第一安裝段往上，每兩個(gè)結(jié)構(gòu)斷面突變位置之間的斷面為一個(gè)安裝段，每兩個(gè)安裝段之間設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)段；
(2)(2)選擇寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度的自下向上方向斷面尺寸首次收縮突變處的高度為頂升施工平臺(tái)的標(biāo)高，并根據(jù)施工荷載、鋼結(jié)構(gòu)重量、頂升點(diǎn)平面布置和荷載設(shè)計(jì)頂升施工平臺(tái)、頂升施工平臺(tái)支撐體系、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)；
(3)利用土建施工塔吊輔助吊裝結(jié)構(gòu)構(gòu)件，安裝位于頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以下的安裝
段；
(4)搭設(shè)頂升施工平臺(tái)支撐體系、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)、施工圍護(hù)支架，并制作安裝頂升施工平臺(tái)；
(5)在頂升施工平臺(tái)上依據(jù)預(yù)先設(shè)置好的頂升點(diǎn)高度，安裝頂升裝置；
(6)采用頂升裝置同步逐段頂升、累積安裝頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以上的多個(gè)安裝段，累積頂升安裝過程中每頂升一個(gè)安裝段到位后，安裝其與下一個(gè)待頂升安裝段之間的調(diào)節(jié)段， 直至整個(gè)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)安裝成形；
(7)拆除頂升施工平臺(tái)、頂升施工平臺(tái)支撐體系、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)和施工圍護(hù)支架。前述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，所述的多個(gè)安裝段的安裝是自上而下、由內(nèi)而外依次安裝；所述的調(diào)節(jié)段的安裝是在將安裝段安裝完畢后，將安裝段下部相應(yīng)的調(diào)節(jié)段焊接在安裝好的安裝段下面。前述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，在在步驟(6)累積頂升安裝過程中，在步驟(6)的頂升過程中，在安裝段與施工圍護(hù)支架之間連接纜風(fēng)繩。前述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，在步驟(6)累積頂升安裝過程中，隨頂升高度的增高，在頂升裝置的底部增設(shè)立柱。前述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，在步驟(6)中采用同步控制系統(tǒng)控制頂升裝置的同步逐段頂升。有益效果本發(fā)明在進(jìn)行斷面尺寸大且沿高度方向斷面尺寸變化大的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，可利用土建施工塔吊輔助吊裝結(jié)構(gòu)構(gòu)件或搭設(shè)臨時(shí)施工提升塔架，無需另外安裝大型輔助吊裝設(shè)備，降低了施工安裝或圍護(hù)支架的搭設(shè)高度和一次性頂升高度，減少了安裝過程中頂升設(shè)備的調(diào)整次數(shù)和高空焊接量，不僅減少了施工輔助措施的工程量， 節(jié)約了工程施工成本，而且降低了高空安裝施工的難度，保證了施工過程中的安全性。


圖1是本發(fā)明寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)安裝段和調(diào)節(jié)段立面劃分示意圖； 圖2是本發(fā)明寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法操作流程圖3a是本發(fā)明的頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以下安裝段安裝、頂升施工施工平臺(tái)支撐體系、施工圍護(hù)支架及頂升施工平臺(tái)制作安裝的立面示意圖北是本發(fā)明的頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以上安裝段的制作安裝立面示意圖； 圖3c是本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)最內(nèi)環(huán)安裝段的頂升過程示意圖； 圖3d是本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)最內(nèi)環(huán)安裝段頂升到位并安裝調(diào)節(jié)段后卸載施工過程示意圖3e是本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)次環(huán)安裝段的頂升過程示意圖； 圖3f是本發(fā)明的本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)次環(huán)安裝段頂升到位并安裝調(diào)節(jié)段后卸載施工過程示意圖。附圖中主要標(biāo)記的說明安裝段101、調(diào)節(jié)段201、安裝段102、調(diào)節(jié)段202、安裝段 103、安裝段104、結(jié)構(gòu)核心筒7、鋼結(jié)構(gòu)下部樓面8、頂升施工平臺(tái)9、頂升施工平臺(tái)支撐體系10、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)11、施工圍護(hù)支架12、纜風(fēng)繩301、纜風(fēng)繩302、頂升裝置 401、頂升裝置402、型鋼格構(gòu)柱501、型鋼格構(gòu)柱502。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)斷面尺寸大且沿高度方向斷面尺寸變化較大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取分段制作、累積頂升安裝的施工方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的高空無吊機(jī)輔助安裝。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)安裝段和調(diào)節(jié)段立面劃分示意圖，圖2是本發(fā)明寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)分段累積頂升安裝方法的操作流程圖，圖3a是本發(fā)明的頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以下安裝段安裝、頂升施工平臺(tái)支撐體系、施工圍護(hù)支架及頂升施工平臺(tái)制作安裝的立面示意圖，圖北是本發(fā)明的頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以上安裝段的制作安裝立面示意圖，圖3c 是本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)最內(nèi)環(huán)安裝段的頂升過程示意圖，圖3d是本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)最內(nèi)環(huán)安裝段頂升到位并安裝調(diào)節(jié)段后卸載施工過程示意圖，圖3e是本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)次環(huán)安裝段的頂升過程示意圖，圖3f是本發(fā)明的本發(fā)明的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)次環(huán)安裝段頂升到位并安裝調(diào)節(jié)段后卸載施工過程示意圖。參照?qǐng)D1至圖3f所示，本實(shí)施例寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的總高度52m，最大結(jié)構(gòu)斷面半徑27m，最小結(jié)構(gòu)斷面半徑10m。寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)分段累積頂升安裝方法，包括以下的步驟
步驟1 根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向斷面突變位置和允許頂升高度，將寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)立面劃分為安裝段101、安裝段102、安裝段103、安裝段104和調(diào)節(jié)段201、調(diào)節(jié)段202。其中，安裝段根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向的斷面突變位置進(jìn)行分段；調(diào)節(jié)段為寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向斷面突變位處兩相鄰環(huán)梁之間的連接區(qū)域。寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度的自下向上方向斷面尺寸首次收縮突變處以下為第一安裝段，由第一安裝段往上，每兩個(gè)結(jié)構(gòu)斷面突變位置之間的斷面為一個(gè)安裝段，每兩個(gè)安裝段之間設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)段。
步驟2 根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向斷面變化規(guī)律，選擇寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向斷面尺寸首次收縮突變處，即安裝段104的頂面標(biāo)高處設(shè)計(jì)頂升施工平臺(tái)9 的高度，并根據(jù)施工荷載、鋼結(jié)構(gòu)重量、頂升點(diǎn)平面布置和荷載進(jìn)行頂升施工平臺(tái)9、頂升施工平臺(tái)支撐體系10、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)11的設(shè)計(jì)。步驟3 安裝頂升施工平臺(tái)9標(biāo)高下部第一的安裝段104，及其與結(jié)構(gòu)核心筒7間的連接構(gòu)件。步驟4 在鋼結(jié)構(gòu)下部樓面8頂面搭設(shè)頂升施工平臺(tái)支撐體系10、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)11和施工圍護(hù)支架12。步驟5 在頂升施工平臺(tái)支撐體系10頂面制作安裝頂升施工平臺(tái)9，并根據(jù)安裝段 101、安裝段102的頂升點(diǎn)平面布置要求，將安裝段101和安裝段102的頂升裝置安裝到位。步驟6 在頂升施工平臺(tái)9上焊接拼裝安裝段101、102、103，從頂部的安裝段開始向下依次安裝；
步驟7 連接安裝段101的纜風(fēng)繩301，啟動(dòng)頂升裝置401頂升最內(nèi)環(huán)的安裝段101到指定位置。頂升過程中，隨頂升高度的不斷變化，分段增設(shè)各頂升點(diǎn)的型鋼格構(gòu)柱501，保證安裝段101能夠頂升到擬定標(biāo)高處。步驟8 頂升安裝段101到位、繃緊纜風(fēng)繩301后，焊接拼裝安裝段101和安裝段 102之間的調(diào)節(jié)段201。安裝完成后，卸載安裝段101的頂升裝置401，并逐段拆卸型鋼格構(gòu)柱 501。步驟9 放松纜風(fēng)繩301，連接安裝段102的纜風(fēng)繩302后，啟動(dòng)頂升裝置402頂升安裝段102到擬定標(biāo)高處。頂升過程中，同樣隨頂升高度的不斷變化，分段增設(shè)各頂升點(diǎn)的型鋼格構(gòu)柱502，保證安裝段102頂升至擬定標(biāo)高處。步驟10 頂升安裝段102到擬定標(biāo)高后，繃緊纜風(fēng)繩301和纜風(fēng)繩302后，焊接拼裝安裝段102和安裝段103間的調(diào)節(jié)段202。安裝完成后，卸載安裝段102的頂升裝置402， 并逐段拆卸型鋼格構(gòu)柱502。步驟11 結(jié)構(gòu)安裝成形后，拆除頂升施工平臺(tái)9、頂升施工平臺(tái)支撐體系10、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)11和施工圍護(hù)支架12。
權(quán)利要求
1.寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，包括以下的步驟(1)根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的立面形狀，以結(jié)構(gòu)斷面突變位置或允許頂升高度為分段依據(jù)，將寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向劃分為安裝段和調(diào)節(jié)段；寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度的自下向上方向斷面尺寸首次收縮突變處以下為第一安裝段，由第一安裝段往上，每兩個(gè)結(jié)構(gòu)斷面突變位置之間的斷面為一個(gè)安裝段，每兩個(gè)安裝段之間設(shè)有一個(gè)調(diào)節(jié)段，(2)選擇寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度的自下向上方向斷面尺寸首次收縮突變處的高度為頂升施工平臺(tái)的標(biāo)高，并根據(jù)施工荷載、鋼結(jié)構(gòu)重量、頂升點(diǎn)平面布置和荷載設(shè)計(jì)頂升施工平臺(tái)、頂升施工平臺(tái)支撐體系、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)；(3)利用土建施工塔吊輔助吊裝結(jié)構(gòu)構(gòu)件，安裝位于頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以下的第一安裝段；(4)搭設(shè)頂升施工平臺(tái)支撐體系、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)、施工圍護(hù)支架，并制作安裝頂升施工平臺(tái)；(5)在頂升施工平臺(tái)上依據(jù)預(yù)先設(shè)置好的頂升點(diǎn)高度，安裝頂升裝置；(6)采用頂升裝置同步逐段頂升、累積安裝頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以上的多個(gè)安裝段，從頂部的安裝段開始向下依次安裝，累積頂升安裝過程中每頂升一個(gè)安裝段到位后，安裝其與下一個(gè)待頂升安裝段之間的調(diào)節(jié)段，直至整個(gè)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)安裝成形；(7)拆除頂升施工平臺(tái)、頂升施工平臺(tái)支撐體系、頂升點(diǎn)下部支撐體系加強(qiáng)區(qū)和施工圍護(hù)支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，其特征在于所述的安裝段根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向的斷面突變位置進(jìn)行分段；調(diào)節(jié)段為寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)沿高度方向斷面突變位處兩相鄰環(huán)梁之間的連接區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，其特征在于所述的多個(gè)安裝段的安裝是自上而下、由內(nèi)而外依次安裝；所述的調(diào)節(jié)段的安裝是在將安裝段安裝完畢后，將安裝段下部相應(yīng)的調(diào)節(jié)段焊接在安裝好的安裝段下面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，其特征在于在步驟(6)累積頂升安裝過程中，在安裝段與施工圍護(hù)支架之間連接纜風(fēng)繩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，其特征在于在步驟(6)累積頂升安裝過程中，隨頂升高度的增高，在頂升裝置的底部增設(shè)立柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法，其特征在于在步驟(6)中采用同步控制系統(tǒng)控制頂升裝置的同步逐段頂升。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)的分段累積頂升安裝方法根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)斷面突變位置劃分安裝段和調(diào)節(jié)段；根據(jù)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)自下向上斷面尺寸首次收縮突變處為頂升施工平臺(tái)的標(biāo)高；安裝頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以下的安裝段；搭設(shè)頂升施工平臺(tái)支撐體系、加強(qiáng)區(qū)、圍護(hù)支架，安裝頂升施工平臺(tái)；在頂升施工平臺(tái)上安裝頂升裝置；采用同步控制系統(tǒng)控制，借助頂升裝置由內(nèi)而外逐段頂升、累積安裝頂升施工平臺(tái)標(biāo)高以上的多個(gè)安裝段，安裝過程中每頂升一個(gè)安裝段，安裝其與待頂升安裝段間的調(diào)節(jié)段，直至整個(gè)寶瓶形空間鋼結(jié)構(gòu)安裝成形。無需另外安裝大型輔助吊裝設(shè)備，減少了施工輔助措施的工程量與難度，保證了施工安全性，節(jié)約了成本。
文檔編號(hào)E04B1/35GK102277900SQ201110116318
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者王永泉, 田正宏, 鄭東健, 顧沖時(shí), 馬欣 申請(qǐng)人:河海大學(xué)