阅读说明：本技术 大跨度高空钢结构的施工方法 (Construction method of large-span high-altitude steel structure ) 是由 陈福森 陈先明 周佑祥 王传英 陈建荣 胡凯 李科 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大跨度高空钢结构的施工方法,建立施工场地的三维模型,模拟全过程吊装,对各吊装方案进行分析验证,确定塔吊的位置；对大跨度高空钢结构的吊装过程进行有限元分析,确定大跨度高空钢结构的吊点位置和预起拱值；建立大跨度高空钢结构的三维模型,指导工厂加工大跨度高空钢结构的各部件并辅助现场拼接；通过施工场地的三维模型获取施工所需的精确坐标点和高程,配合全站仪进行三维空间定位测量,完成大跨度高空钢结构的吊装。本方法提高了施工安全、设计和施工效率、加工和安装精度、施工质量和效率,降低了建造成本。(The invention discloses a construction method of a large-span high-altitude steel structure, which comprises the steps of establishing a three-dimensional model of a construction site, simulating hoisting in the whole process, analyzing and verifying each hoisting scheme, and determining the position of a tower crane; finite element analysis is carried out on the hoisting process of the large-span high-altitude steel structure, and the hoisting point position and the pre-arching value of the large-span high-altitude steel structure are determined; establishing a three-dimensional model of the large-span high-altitude steel structure, guiding a factory to process each part of the large-span high-altitude steel structure and assisting in on-site splicing; and acquiring accurate coordinate points and elevations required by construction through a three-dimensional model of a construction site, and matching with a total station to perform three-dimensional space positioning measurement to finish the hoisting of the large-span high-altitude steel structure. The method improves the construction safety, the design and construction efficiency, the processing and installation precision, the construction quality and efficiency and reduces the construction cost.)

大跨度高空钢结构的施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种大跨度高空钢结构的施工方法。

背景技术

目前，在大跨度高空钢结构的施工中，存在跨度大、安装高度高、吊装困难等问题，往往成型效果不佳，容易造成返修和延误工期，增加了经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大跨度高空钢结构的施工方法，提高了施工安全、设计和施工效率、加工和安装精度、施工质量和效率，降低了建造成本。

本发明所采用的技术方案是：

一种大跨度高空钢结构的施工方法，包括步骤：S1、建立施工场地的三维模型，模拟全过程吊装，对各吊装方案进行分析验证，确定塔吊的位置；S2、对大跨度高空钢结构的吊装过程进行有限元分析，确定大跨度高空钢结构的吊点位置和预起拱值；S3、建立大跨度高空钢结构的三维模型，指导工厂加工大跨度高空钢结构的各部件并辅助现场拼接；S4、通过施工场地的三维模型获取施工所需的精确坐标点和高程，配合全站仪进行三维空间定位测量，完成大跨度高空钢结构的吊装。

在步骤S1中，施工场地的三维模型根据设计图纸和现场踏勘情况建立，包括已施工主体结构、道路、材料堆场、塔吊、周边既有建筑物及构筑物，模拟塔吊在不同平面站位的吊装过程，分析其工作幅度和起升高度是否与建筑物碰撞、吊重能力能否满足要求，通过对各吊装方案进行分析验证，得出满足吊装安全、阻碍因素少、费用低的塔吊的位置。

在步骤S2中，进行有限元分析时，计算和分析吊装过程中大跨度高空钢结构的内力变化和竖向位移，内力变化和竖向位移最小的位置为吊点位置，吊点位置对应的竖向位移为预起拱值。

在步骤S3中，先根据设计图纸中大跨度高空钢结构与建筑物轴线之间的关系建立三维坐标系，再根据三维坐标系建立大跨度高空钢结构的三维模型，大跨度高空钢结构的三维模型能够体现出大跨度高空钢结构的整体形式、分段情况、规格、型号、尺寸、连接方法和预起拱值，工厂中的加工设备根据大跨度高空钢结构的三维模型加工大跨度高空钢结构的各部件。

进一步地，当大跨度高空钢结构位于结构层孔洞上方且包括位于结构层孔洞两边的钢柱和支撑在两边钢柱上的钢梁时，将钢梁分为三段且两边的为钢柱连接段、中间的为主钢梁段，先在结构层孔洞上方安装钢柱并拼接钢柱连接段，然后通过塔吊将主钢梁段穿出结构层孔洞并与两边的钢柱连接段拼接。

进一步地，主钢梁段设有两个吊点，塔吊的吊钩上挂有两个电动葫芦，两个电动葫芦的吊钩分别与主钢梁段上的两个吊点连接。

进一步地，塔吊包括横跨在结构层孔洞上方的门型架和固定安装在结构层孔洞下方的地面结构上的卷扬机，门型架包括两个由塔架标准节拼接成的立柱和支撑在两个立柱上的承载梁，承载梁的中部下方设有滑轮组件，卷扬机的钢绳斜向上绕过滑轮组件后向下，卷扬机的钢绳末端设有吊钩，立柱能够作为钢柱和钢柱连接段的安装平台。

进一步地，塔架标准节包括钢管、连接板、角钢和法兰盘，钢管竖向且分布在矩形的四个角上，连接板固定分布在钢管的侧部，角钢通过连接板与相邻的两个钢管连接形成横撑和斜撑，法兰盘固定在钢管的两端，塔架标准节间通过法兰盘配合螺栓连接，承载梁与最顶部的塔架标准节通过法兰盘配合螺栓连接。

进一步地，立柱外侧拉紧连接有揽风绳。

进一步地，当多个大跨度高空钢结构平行排布且通过次梁连接时，顺着大跨度高空钢结构排布方向排布吊塔，一榀大跨度高空钢结构吊装完成后不松开塔吊的吊钩，在钢梁两侧各拉设临时缆风绳来稳定钢梁，形成稳定体系后方可松开塔吊的吊钩，再进行下一榀大跨度高空钢结构的吊装，下一榀大跨度高空钢结构吊装完成后不松开塔吊的吊钩，在钢梁两侧各拉设临时缆风绳来稳定钢梁，形成稳定体系后方可松开塔吊的吊钩，然后安装次梁，依次类推，直至完成安装。

本发明的有益效果是：

在本发明中，通过施工场地的三维模型模拟全过程吊装，提高了施工安全和设计效率，通过有限元分析确定大跨度高空钢结构的吊点位置和预起拱值，提高了施工安全和施工质量，通过大跨度高空钢结构的三维模型指导大跨度高空钢结构的加工，提高了加工精度，避免了返工和工期延误，通过施工场地的三维模型和全站仪配合定位测量，提高了施工效率和安装精度，整体降低了建造成本，实现了相贯线偏差值合格率≥95％，拼装合格率≥95％，关键节点的高精确度。

附图说明

图1是本发明实施例中单个大跨度高空钢结构的示意图。

图2是本发明实施例中含有多个平行排布的大跨度高空钢结构的建筑俯视图。

图3是本发明实施例中单个塔吊的示意图。

图4是图3中单个塔架标准节的示意图。

图5是本发明实施例中安装主钢梁时的示意图。

图6是本发明实施例中两个平行排布的大跨度高空钢结构安装后的示意图。

图7是将图6中的两个大跨度高空钢结构通过次梁连接的示意图。

图中：10-大跨度高空钢结构；11-钢柱；12-钢柱连接段；13-主钢梁段；14-耳板；15-电动葫芦；16-临时揽风绳；20-塔吊；21-塔架标准节；211-钢管；212-连接板；213-角钢；214-法兰盘；22-承载梁；23-滑轮组件；24-卷扬机；25-钢绳；26-吊钩；27-揽风绳；30-结构层孔洞；40-次梁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种大跨度高空钢结构的施工方法，包括步骤：

S1、建立施工场地的三维模型，模拟全过程吊装，对各吊装方案进行分析验证，确定塔吊20的位置——施工场地的三维模型根据设计图纸和现场踏勘情况建立，包括已施工主体结构、道路、材料堆场、塔吊20、周边既有建筑物及构筑物等，模拟塔吊20在不同平面站位的吊装过程，分析其工作幅度和起升高度是否与建筑物碰撞、吊重能力能否满足要求，通过对各吊装方案进行分析验证，得出满足吊装安全、阻碍因素少、费用低的塔吊20的位置。

S2、对大跨度高空钢结构10的吊装过程进行有限元分析，确定大跨度高空钢结构10的吊点位置和预起拱值——进行有限元分析时，计算和分析吊装过程中大跨度高空钢结构10的内力变化和竖向位移，内力变化和竖向位移最小的位置为吊点位置，吊点位置对应的竖向位移为预起拱值。

S3、建立大跨度高空钢结构10的三维模型，指导工厂加工大跨度高空钢结构10的各部件并辅助现场拼接——先根据设计图纸中大跨度高空钢结构10与建筑物轴线之间的关系建立三维坐标系，再根据三维坐标系建立大跨度高空钢结构10的三维模型，大跨度高空钢结构10的三维模型能够体现出大跨度高空钢结构10的整体形式、分段情况、规格、型号、尺寸、连接方法和预起拱值，工厂中的加工设备(如，自动切割机)根据大跨度高空钢结构10的三维模型加工大跨度高空钢结构10的各部件。

S4、通过施工场地的三维模型获取施工所需的精确坐标点和高程，配合全站仪进行三维空间定位测量，完成大跨度高空钢结构10的吊装。

该方法通过施工场地的三维模型模拟全过程吊装，提高了施工安全和设计效率，通过有限元分析确定大跨度高空钢结构10的吊点位置和预起拱值，提高了施工安全和施工质量，通过大跨度高空钢结构10的三维模型指导大跨度高空钢结构10的加工，提高了加工精度，避免了返工和工期延误，通过施工场地的三维模型和全站仪配合定位测量，提高了施工效率和安装精度，整体降低了建造成本，实现了相贯线偏差值合格率≥95％，拼装合格率≥95％，关键节点的高精确度。

具体在本实施例中，如图1和图5所示，当大跨度高空钢结构10位于结构层孔洞30上方且包括位于结构层孔洞30两边的钢柱11和支撑在两边钢柱11上的钢梁时，将钢梁分为三段且两边的为钢柱连接段12、中间的为主钢梁段13，混凝土结构强度达到100％后，先在结构层孔洞30上方安装钢柱11并拼接钢柱连接段12，然后通过塔吊20将主钢梁段13穿出结构层孔洞30并与两边的钢柱连接段12拼接。分次拼接，既避免了一次起重过大，又方便从结构层孔洞30下方运送材料并穿出。

如图5所示，在本实施例中，钢梁采用H型钢，主钢梁段13的上翼缘焊接吊装耳板14作为吊点，可以防止翼缘板的挤压变形；如图5所示，在本实施例中，主钢梁段13设有两个吊点，塔吊20的吊钩26上挂有两个电动葫芦15，两个电动葫芦15的吊钩分别与主钢梁段13上的两个吊点连接，提升主钢梁段13时，主钢梁段13穿出结构层孔洞30后，通过两个电动葫芦15将主钢梁段13调平，方便后续拼接；在本实施例中，钢柱连接段12和钢柱11通过全熔透二级焊缝连接，主钢梁段13与钢柱连接段12通过全熔透二级焊缝连接；在本实施例中，提升主钢梁段13时，在主钢梁段13两侧拉设临时缆风绳，可以稳定主钢梁段13，防止晃动；在本实施例中，钢梁的型钢为H400x300x10x16，电动葫芦15采用5t的。

如图3所示，在本实施例中，塔吊20包括横跨在结构层孔洞30上方的门型架和固定安装在结构层孔洞30下方的地面结构(如，地下室顶板)上的卷扬机24，门型架包括两个由塔架标准节21拼接成的立柱和支撑在两个立柱上的承载梁22，承载梁22的中部下方设有滑轮组件23，卷扬机24的钢绳25斜向上绕过滑轮组件23后向下，卷扬机24的钢绳25末端设有吊钩26，立柱能够作为钢柱11和钢柱连接段12的安装平台，该塔吊20适合该类形状和位置的大跨度高空钢结构10的安装，操作方便。如图3所示，在本实施例中，立柱外侧拉紧连接有揽风绳27，每4个标准节设置一道缆风绳27；在本实施例中，揽风绳27为

的钢丝绳，卷扬机24采用8t的。

如图4所示，在本实施例中，塔架标准节21包括钢管211、连接板212、角钢213和法兰盘214，钢管211竖向且分布在矩形的四个角上，连接板212固定分布在钢管211的侧部，角钢213通过连接板212与相邻的两个钢管211连接形成横撑和斜撑，法兰盘214固定在钢管211的两端，塔架标准节21间通过法兰盘214配合螺栓连接，承载梁22与最顶部的塔架标准节21通过法兰盘214配合螺栓连接；在本实施例中，卷扬机24的底座通过化学锚栓与地面结构固定安装；在本实施例中，法兰盘214厚12mm，钢管211为

角钢212为L50x50，法兰盘214配合的螺栓为6个M14的普通螺栓，化学锚栓在卷扬机24的底座的四个角上各设两个为M16。

如图2、图6和图7所示，当多个大跨度高空钢结构10平行排布且通过次梁40连接时，顺着大跨度高空钢结构10排布方向排布吊塔20，一榀大跨度高空钢结构10吊装完成后不松开塔吊20的吊钩26，在钢梁两侧各拉设临时缆风绳16来稳定钢梁，临时缆风绳16固定在混凝土构件上，形成稳定体系后方可松开塔吊20的吊钩26，再进行下一榀大跨度高空钢结构10的吊装，下一榀大跨度高空钢结构10吊装完成后不松开塔吊20的吊钩26，在钢梁两侧各拉设临时缆风绳16来稳定钢梁，临时缆风绳16固定在混凝土构件上形成稳定体系后方可松开塔吊20的吊钩26，然后安装次梁40，依次类推，直至完成安装。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，可做出很多改进形式，均属于本发明的保护之内。