CN113944273A - 一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，包括：安装临时提升支架；根据图纸在地面拼装网壳屋盖；试提升拼装好的网壳屋盖；提升网壳屋盖至设计位置；高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙；连接剪力墙与柱间的梁构件及其余梁构件；卸载临时提升支架；连接下部楼层构件；本发明其通过结构柱与提升支架形成三角格构体系，可以减少单层网壳屋盖逆作施工成型过程对设计使用阶段的影响；通过在提升支架上设置临时水平联系杆，在网壳屋盖下方设置水平联系杆，并拆除临时水平联系杆，保证网壳屋盖提升过程的稳定以及网壳屋盖结构、提升支架的抗侧刚度；再采用对称分批卸载的方式，保证结构整体的抗侧刚度，确保施工过程安全可控。

Description

一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法

技术领域

本发明属于大型公共建筑建技术领域，特别涉及一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法。

背景技术

在大型公共建筑中，常采用单层平面网壳结构作为屋盖结构。传统施工方法先施工下部楼层，再高空拼装屋面结构，施工周期长，高空焊接质量保证难。采用逆作法提升单层平面网壳屋盖时，提升吊点选择不当会导致结构施工成型后受力与形位不满足设计要求；在单层网壳屋盖结构的提升过程中支承屋盖结构的通高柱未与下部楼层形成有效连接，结构体系与使用阶段差异大，结构抗侧刚度较差；若采用传统整体提升后再整体分级卸载的方法可能会发生结构倒塌。因此需要提供一种单层平面网壳屋盖结构的逆作施工方法，保证施工过程的安全可控。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其通过结构柱与提升支架形成三角格构体系，使提升吊点位于三角结构体系中心附近，可以减少单层网壳屋盖逆作施工成型过程对设计使用阶段的影响；通过在提升支架上设置临时水平联系杆，提升网壳屋盖过程中在网壳屋盖下方设置水平联系杆，并拆除网壳屋盖上方的临时水平联系杆，保证网壳屋盖提升过程的稳定以及网壳屋盖结构、提升支架的抗侧刚度；再采用对称分批卸载的方式，依据“下部结构有剪力墙处支撑先卸载、结构构件先连接”的原则施工，保证结构整体的抗侧刚度，确保施工过程安全可控。

技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，包括：具体的施工方法如下： 1）：安装临时提升支架，即根据施工的具体情况，布置提升装置；

2）：根据图纸在地面拼装网壳屋盖，即在地面设置胎架，采用25t汽车吊拼装单层平面网壳屋盖结构；

3）：试提升拼装好的网壳屋盖；

4）：提升网壳屋盖至设计位置；

5）：高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙；

6）：连接剪力墙与柱间的梁构件及其余梁构件，其中的其余梁构件包括不与提升支架位置冲突的梁构件；

7）：卸载临时提升支架；

8）：连接下部楼层构件；

9）：从下往上浇筑各层结构板包括待结构梁、墙、柱主体施工完成后，自下向上依次浇筑各层楼板。其通过结构柱与提升支架形成三角格构体系，使提升吊点位于三角结构体系中心附近，可以减少单层网壳屋盖逆作施工成型过程对设计使用阶段的影响；通过在提升支架上设置临时水平联系杆，提升网壳屋盖过程中在网壳屋盖下方设置水平联系杆，并拆除网壳屋盖上方的临时水平联系杆，保证网壳屋盖提升过程的稳定以及网壳屋盖结构、提升支架的抗侧刚度；再采用对称分批卸载的方式，依据“下部结构有剪力墙处支撑先卸载、结构构件先连接”的原则施工，保证结构整体的抗侧刚度，确保施工过程安全可控。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤1）中安装临时提升支架的具体的方式如下：

（1）：在结构柱附近混凝土梁上固定提升支架，放置不到混凝土梁上，通过转换梁转换到混凝土梁上；

（2）：设置至少一组临时水平联系杆，临时水平联系杆分别连接结构柱与提升支架；使提升支架与结构柱形成三角格构的支撑体系；

（3）：在提升支架的顶部设置截面为H500×200×10×16的双拼梁结构，将提升装置安装于结构柱顶部的双拼梁上。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤1）中液压提升装置的具体方式为：

（1）：采用有限元分析确定每个提升吊点的理论提升力；

（2）：在保证提升油缸储备系数范围为2-4、钢绞线安全系数为3-4.5基础上，确定油缸的型号与数量、钢绞线的型号与数量；

（3）：安装提升装置。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，步骤3）中试提升拼装好的网壳屋盖具体方法如下：

a：依次增大载荷比例20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载至屋盖结构全部离地；

b：先试提升网壳屋盖至900mm，再下降300mm；

c：采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略调试液压控制系统；

d：完成试提升后将网壳屋盖在空中悬停36小时，将负载转换到下锚上，锁定上锚，检查节点焊接质量、提升平台、地锚支架，探伤提升吊耳，发现问题立即整改。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，步骤c中液压控制系统的具体调试方式如下： 1）：在提升油缸上安装溢流阀，控制提升油缸的负载不超过有限元分析得到的各吊点理论提升力的1.2倍；

2）：在试提升过程中读取提升吊点的实际提升力；

3）：当实际提升力超过1.2倍理论提升力时，先复核计算过程；

4）：如果是计算问题，应确保实际提升力超过1.2倍理论提升力处的提升钢绞线与液压油缸安全储备系数不小于2；

5）：如果不是计算的问题时，应及时调整调整装置设置以及控制参数，保证实测值与计算分析值误差不超过20%；

6）：提升过程控制各提升点竖向同步差不超过20mm，当两吊点间竖向同步差超过该值时，悬停提升结构，不提升竖向变形较大的吊点，提升其余吊点，直至各吊点竖向同步差控制在5mm内。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤4）正式提升网壳屋盖至设计位置的具体方法如下： 1）：首先将网壳屋盖提升至临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装至少一组水平联系杆，若每组三根水平联系杆，三根水平联系杆位于同一水平高度，且分别连接结构柱与提升支架，形成三角状格构支撑体系；

2）：待水平联系杆安装好后，拆除临时水平联系杆；

3）：继续提升网壳屋盖至设计位置；

4）：在提升网壳屋盖的过程中，对临时水平联系杆和水平联系杆进行转换，保证整体结构的抗侧刚度的同时，能够使网壳屋盖顺畅的提升。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述临时提升支架包括第一组临时水平联系杆和第二组临时水平联系杆；所述水平联系杆的安装方式如下： 在权2的步骤2中安装临时提升支架时，在临时提升支架柱高约1/3处设置第一组临时水平联系杆，在临时提升支架柱高约2/3处设置第二组临时水平联系杆；

在权6的步骤1时提升网壳屋盖至设计位置时，先将网壳屋盖提升至第一组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装水平联系杆，安装水平联系杆后拆除第一组临时水平联系杆，然后继续提升网壳屋盖至第二组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方再次安装水平联系杆，并拆除第二组临时水平联系杆，最后将网壳屋盖提升至设计位置。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤5）中高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙的具体方法如下：

1）：在提升网壳屋盖之前预留嵌补杆件与柱构件的预变形量；

2）：在提升网壳屋盖至设计位置之后高空嵌补提升结构与柱间的连接杆件，通过柱构件的预变形量消除竖向变形，通过嵌补杆件的预变形量消除水平变形；

3）：绑扎屋盖结构下部剪力墙内钢筋，并浇筑剪力墙。 本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤7）卸载临时提升支架的具体方法如下：

所述卸载临时提升支架体系包括先同步对称卸载靠近剪力墙的临时提升支架，再同步对称卸载其他临时提升支架；卸载临时提升支架的过程包括利用提升油缸系统逐级减荷载的方式进行卸载，卸载控制应按30%、50%、70%、90%、100%逐级卸载，卸载临时提升支架的提升装置与钢绞线后，再卸载临时提升支架中的上部提升桁架、水平联系杆、临时钢柱。

本发明中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，施工过程中还需要对施工过程的风险进行控制，具体的风险控制方法如下：

1）：利用有限元软件建立结构整体计算模型；

2）：通过时变力学分析，预演结构建设各阶段的受力状态进行施工风险控制。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、本发明所提供的一种单层平面网壳屋盖结构的逆作施工方法，其通过结构柱与提升支架形成三角格构体系，使提升吊点位于三角结构体系中心附近，可以减少单层网壳屋盖逆作施工成型过程对设计使用阶段的影响；通过在提升支架上设置临时水平联系杆，提升网壳屋盖过程中在网壳屋盖下方设置水平联系杆，并拆除网壳屋盖上方的临时水平联系杆，保证网壳屋盖提升过程的稳定以及网壳屋盖结构、提升支架的抗侧刚度；再采用对称分批卸载的方式，依据“下部结构有剪力墙处支撑先卸载、结构构件先连接”的原则施工，保证结构整体的抗侧刚度，确保施工过程安全可控。

2、本发明中每组临时水平联系杆分别包括三根水平联系杆，三根水平联系杆位于同一水平高度，且分别连接结构柱与提升支架，形成三角状格构支撑体系，提高提升结构的抗侧刚度，从而保证网壳屋盖结构施工过程的安全性。

3、本发明在提升网壳屋盖的过程中，对临时水平联系杆和水平联系杆进行转换，保证整体结构的抗侧刚度的同时，能够使网壳屋盖顺畅的提升。

4、本发明中在提升网壳屋盖至设计位置之后高空嵌补提升结构与柱间的连接杆件，通过柱构件的预变形量消除竖向变形，通过嵌补杆件的预变形量消除水平变形。

5、本发明中所述的一种单层平面网壳屋盖结构的逆作施工方法，通过在安装临时提升支架后对临时提升支架进行抗风载荷控制；在提升网壳屋盖过程中进行各吊点同步提升控制；在提升网壳屋盖至设计位置后进行防连续倒塌控制；在多遇地震作用下进行全部结构构件的小震弹性控制；在设防地震作用下进行关键构件与节点的中震弹性控制。通过结构建设全周期的时变力学分析，预演单层网壳屋盖逆作施工过程与使用过程结构的受力状态，规避网壳屋盖逆作建设过程中潜在风险。揭示柔性单层平面网壳结构施工成型过程对结构使用阶段受力性能的影响，优化施工方案，控制施工安全。

附图说明

图1为本发明实施例中网壳屋盖整体提升的示意图；

图2为本发明实施例中临时支架体系十年一遇抗风计算侧向变形示意图；

图3为本发明实施例中临时支架体系十年一遇抗风计算应力分布示意图；

图4为本发明实施例中不同步提升各提升吊点的提升力的分布示意图；

图5为本发明实施例中不同步提升各吊点的竖向变形分布示意图；

图6为本发明实施例中屋面结构杆件应力分布示意图；

图7为本发明实施例中拆除一组提升支架后屋盖结构竖向变形分布示意图；

图8为本发明实施例中拆除一组提升支架后结构杆件应力分布示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，包括：具体的施工方法如下： 1）：安装临时提升支架，即根据施工的具体情况，布置提升装置；

2）：根据图纸在地面拼装网壳屋盖，即在地面设置胎架，采用25t汽车吊拼装单层平面网壳屋盖结构；

3）：试提升拼装好的网壳屋盖；

4）：提升网壳屋盖至设计位置；

5）：高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙；

6）：连接剪力墙与柱间的梁构件及其余梁构件，其中的其余梁构件包括不与提升支架位置冲突的梁构件；

7）：卸载临时提升支架；

8）：连接下部楼层构件；

9）：从下往上浇筑各层结构板包括待结构梁、墙、柱主体施工完成后，自下向上依次浇筑各层楼板。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤1）中安装临时提升支架的具体的方式如下：

（1）：在结构柱附近混凝土梁上固定提升支架，放置不到混凝土梁上，通过转换梁转换到混凝土梁上；

（2）：设置至少一组临时水平联系杆，临时水平联系杆分别连接结构柱与提升支架；使提升支架与结构柱形成三角格构的支撑体系；

（3）：在提升支架的顶部设置截面为H500×200×10×16的双拼梁结构，将提升装置安装于结构柱顶部的双拼梁上。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤1）中液压提升装置的具体方式为：

（1）：采用有限元分析确定每个提升吊点的理论提升力；

（2）：在保证提升油缸储备系数范围为2-4、钢绞线安全系数为3-4.5基础上，确定油缸的型号与数量、钢绞线的型号与数量；

（3）：安装提升装置。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，步骤3）中试提升拼装好的网壳屋盖具体方法如下：

a：依次增大载荷比例20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载至屋盖结构全部离地；

b：先试提升网壳屋盖至900mm，再下降300mm；

c：采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略调试液压控制系统；

d：完成试提升后将网壳屋盖在空中悬停36小时，将负载转换到下锚上，锁定上锚，检查节点焊接质量、提升平台、地锚支架，探伤提升吊耳，发现问题立即整改。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，步骤c中液压控制系统的具体调试方式如下： 1）：在提升油缸上安装溢流阀，控制提升油缸的负载不超过有限元分析得到的各吊点理论提升力的1.2倍；

2）：在试提升过程中读取提升吊点的实际提升力；

3）：当实际提升力超过1.2倍理论提升力时，先复核计算过程；

4）：如果是计算问题，应确保实际提升力超过1.2倍理论提升力处的提升钢绞线与液压油缸安全储备系数不小于2；

5）：如果不是计算的问题时，应及时调整调整装置设置以及控制参数，保证实测值与计算分析值误差不超过20%；

6）：提升过程控制各提升点竖向同步差不超过20mm，当两吊点间竖向同步差超过该值时，悬停提升结构，不提升竖向变形较大的吊点，提升其余吊点，直至各吊点竖向同步差控制在5mm内。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤4）正式提升网壳屋盖至设计位置的具体方法如下： 1）：首先将网壳屋盖提升至临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装至少一组水平联系杆，若每组三根水平联系杆，三根水平联系杆位于同一水平高度，且分别连接结构柱与提升支架，形成三角状格构支撑体系；

2）：待水平联系杆安装好后，拆除临时水平联系杆；

3）：继续提升网壳屋盖至设计位置；

4）：在提升网壳屋盖的过程中，对临时水平联系杆和水平联系杆进行转换，保证整体结构的抗侧刚度的同时，能够使网壳屋盖顺畅的提升。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述临时提升支架包括第一组临时水平联系杆和第二组临时水平联系杆；所述水平联系杆的安装方式如下： 在权2的步骤2中安装临时提升支架时，在临时提升支架柱高约1/3处设置第一组临时水平联系杆，在临时提升支架柱高约2/3处设置第二组临时水平联系杆；

在权6的步骤1时提升网壳屋盖至设计位置时，先将网壳屋盖提升至第一组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装水平联系杆，安装水平联系杆后拆除第一组临时水平联系杆，然后继续提升网壳屋盖至第二组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方再次安装水平联系杆，并拆除第二组临时水平联系杆，最后将网壳屋盖提升至设计位置。

本实施例中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤5）中高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙的具体方法如下：

1）：在提升网壳屋盖之前预留嵌补杆件与柱构件的预变形量；

2）：在提升网壳屋盖至设计位置之后高空嵌补提升结构与柱间的连接杆件，通过柱构件的预变形量消除竖向变形，通过嵌补杆件的预变形量消除水平变形；

3）：绑扎屋盖结构下部剪力墙内钢筋，并浇筑剪力墙。 本实施例中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤7）卸载临时提升支架的具体方法如下：

所述卸载临时提升支架体系包括先同步对称卸载靠近剪力墙的临时提升支架，再同步对称卸载其他临时提升支架；卸载临时提升支架的过程包括利用提升油缸系统逐级减荷载的方式进行卸载，卸载控制应按30%、50%、70%、90%、100%逐级卸载，卸载临时提升支架的提升装置与钢绞线后，再卸载临时提升支架中的上部提升桁架、水平联系杆、临时钢柱。

实施例2

本实施例所述的一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，包括：具体的施工方法如下： 1）：安装临时提升支架，即根据施工的具体情况，布置提升装置；

2）：根据图纸在地面拼装网壳屋盖，即在地面设置胎架，采用25t汽车吊拼装单层平面网壳屋盖结构；

3）：试提升拼装好的网壳屋盖；

4）：提升网壳屋盖至设计位置；

5）：高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙；

6）：连接剪力墙与柱间的梁构件及其余梁构件，其中的其余梁构件包括不与提升支架位置冲突的梁构件；

7）：卸载临时提升支架；

8）：连接下部楼层构件；

9）：从下往上浇筑各层结构板包括待结构梁、墙、柱主体施工完成后，自下向上依次浇筑各层楼板。

本实施例所述单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤1）中安装临时提升支架的具体的方式如下：

（1）：在结构柱附近混凝土梁上固定提升支架，放置不到混凝土梁上，通过转换梁转换到混凝土梁上；

（2）：设置至少一组临时水平联系杆，临时水平联系杆分别连接结构柱与提升支架；使提升支架与结构柱形成三角格构的支撑体系；

（3）：在提升支架的顶部设置截面为H500×200×10×16的双拼梁结构，将提升装置安装于结构柱顶部的双拼梁上。

本实施例中提升吊点位于三角格构支撑体系中心，减少单层平面网壳屋盖结构整体提升过程对使用阶段的影响。在本实施例中，采用有限元分析确定每个提升吊点的理论提升力，最大提升吊点的理论提升力为412 KN，最小提升吊点的理论提升力为250 KN，每个吊点处均选择一台100 t的液压油缸，油缸安全储备系数为2.43-4，依据提升力的大小各吊点分别采用4至6根直筋15.2mm长32m的钢绞线，钢绞线安全系数为3.78-4.16。安装提升装置，预紧钢绞线时，使用全站仪测量钢绞线垂直度，控制钢绞线竖向变形差在5 mm内。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤1）中液压提升装置的具体方式为：

（1）：采用有限元分析确定每个提升吊点的理论提升力；

（2）：在保证提升油缸储备系数范围为2-4、钢绞线安全系数为3-4.5基础上，确定油缸的型号与数量、钢绞线的型号与数量；

（3）：安装提升装置。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，步骤3）中试提升拼装好的网壳屋盖具体方法如下：

a：依次增大载荷比例20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载至屋盖结构全部离地；

b：先试提升网壳屋盖至900mm，再下降300mm；

c：采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略调试液压控制系统；

d：完成试提升后将网壳屋盖在空中悬停36小时，将负载转换到下锚上，锁定上锚，检查节点焊接质量、提升平台、地锚支架，探伤提升吊耳，发现问题立即整改。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，步骤c中液压控制系统的具体调试方式如下： 1）：在提升油缸上安装溢流阀，控制提升油缸的负载不超过有限元分析得到的各吊点理论提升力的1.2倍；

2）：在试提升过程中读取提升吊点的实际提升力；

3）：当实际提升力超过1.2倍理论提升力时，先复核计算过程；

4）：如果是计算问题，应确保实际提升力超过1.2倍理论提升力处的提升钢绞线与液压油缸安全储备系数不小于2；

5）：如果不是计算的问题时，应及时调整调整装置设置以及控制参数，保证实测值与计算分析值误差不超过20%；

6）：提升过程控制各提升点竖向同步差不超过20mm，当两吊点间竖向同步差超过该值时，悬停提升结构，不提升竖向变形较大的吊点，提升其余吊点，直至各吊点竖向同步差控制在5mm内。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤4）正式提升网壳屋盖至设计位置的具体方法如下： 1）：首先将网壳屋盖提升至临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装至少一组水平联系杆，若每组三根水平联系杆，三根水平联系杆位于同一水平高度，且分别连接结构柱与提升支架，形成三角状格构支撑体系；

2）：待水平联系杆安装好后，拆除临时水平联系杆；

3）：继续提升网壳屋盖至设计位置；

4）：在提升网壳屋盖的过程中，对临时水平联系杆和水平联系杆进行转换，保证整体结构的抗侧刚度的同时，能够使网壳屋盖顺畅的提升。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述临时提升支架包括第一组临时水平联系杆和第二组临时水平联系杆；所述水平联系杆的安装方式如下： 在权2的步骤2中安装临时提升支架时，在临时提升支架柱高约1/3处设置第一组临时水平联系杆，在临时提升支架柱高约2/3处设置第二组临时水平联系杆；

在权6的步骤1时提升网壳屋盖至设计位置时，先将网壳屋盖提升至第一组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装水平联系杆，安装水平联系杆后拆除第一组临时水平联系杆，然后继续提升网壳屋盖至第二组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方再次安装水平联系杆，并拆除第二组临时水平联系杆，最后将网壳屋盖提升至设计位置。

本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤5）中高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙的具体方法如下：

1）：在提升网壳屋盖之前预留嵌补杆件与柱构件的预变形量；

2）：在提升网壳屋盖至设计位置之后高空嵌补提升结构与柱间的连接杆件，通过柱构件的预变形量消除竖向变形，通过嵌补杆件的预变形量消除水平变形；

3）：绑扎屋盖结构下部剪力墙内钢筋，并浇筑剪力墙。 本实施例所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述步骤7）卸载临时提升支架的具体方法如下：

所述卸载临时提升支架体系包括先同步对称卸载靠近剪力墙的临时提升支架，再同步对称卸载其他临时提升支架；卸载临时提升支架的过程包括利用提升油缸系统逐级减荷载的方式进行卸载，卸载控制应按30%、50%、70%、90%、100%逐级卸载，卸载临时提升支架的提升装置与钢绞线后，再卸载临时提升支架中的上部提升桁架、水平联系杆、临时钢柱。

本实施例中所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，所述施工过程中还需要对施工过程的风险进行控制，具体的风险控制方法如下：

1）：利用有限元软件建立结构整体计算模型；

2）：通过时变力学分析，预演结构建设各阶段的受力状态进行施工风险控制。

本实施例中具体来说，使用阶段风险控制包括：在多遇地震作用下进行全部结构构件的小震弹性控制；在设防地震作用下进行关键构件与节点的中震弹性控制。

具体来说，采用MIDAS有限元分析软件建立带单层平面网壳屋盖结构的整体计算模型，所建立的模型包含平板网壳屋盖结构、下部主体结构以及提升支架；

依据施工方案中的施工顺序将整体结构与提升支架拆分成不同的结构组，并分别定义与各结构组相对应的边界组与荷载组模拟结构施工中实际的边界条件与荷载情况。

采用时变力学分析方法通过对结构施工各阶段结构组、边界组、荷载组的激活与钝化的处理，实现结构施工全过程的仿真计算分析。

预演施工各阶段结构的受力状态，发现潜在风险，并采取相应保障措施，保证结构施工安全。

具体来说，进行施工风险控制包括在安装临时提升支架后对临时提升支架进行抗风载荷控制；在提升平板网壳屋盖过程中进行各吊点同步提升控制；在提升网壳屋盖至设计位置后进行防连续倒塌控制。

对临时提升支架进行抗风载荷控制包括：依据提升支架体系施工过程十年一遇的抗风分析确定临时提升支架杆件截面，确保提升支架杆件应力小于材料设计强度，并在柱脚焊接四块钢板进行构造加强；施工过程中结构杆件没有遮挡，将十年一遇的风荷载按梁单元荷载施工在临时提升支架体系上，临时提升支架侧向变形状态如图3所示。根据图3可知，在1.0倍X向风荷载作用下，最大的一组提升支架体系的侧向位移为60mm，临时支架总高24m，风荷载下侧向位移角为1/400，可满足风荷载下侧位移角不超过1/250的设计规范要求，符合临时支架抗风载荷控制的要求；若风载荷下提升支架位移角超过限值要求，可通过加大临时支架杆件截面或增设几道水平联系杆的方式提高提升支架的抗侧刚度。

对临时提升支架进行抗风载荷控制还包括：将最不利工况1.3倍恒载荷+1.5倍X向风荷载施工在临时提升支架体系上，临时提升支架体系的受力状态如图4所示；临时支撑体系杆件的最大应力67.3Mpa，小于Q355钢材设计强度。因此临时提升支架体系施工过程中强度与稳定均满足要求，若临时支撑体系中有杆件的应力超过Q355钢材的设计强度时，可将钢材标号替换为Q390或者更高标号，保证杆件应力处于弹性。

在提升网壳屋盖过程中进行各吊点同步提升控制包括：分析并确定整体同步提升过程中各提升吊点的提升力，如图5所示，最大吊点提升力为412KN，对最大提升吊点提升力放大20%，在提升力最大的提升吊点下方额外施加82.4KN竖直向下的节点荷载，考虑不同步提升的影响。施加额外节点载荷后，各吊点的竖向位移分布如图6所示，最大提升力处下吊点竖向位移为-4.36 mm，比其余提升下吊点最小竖向位移-1.94 mm大2.42mm，不同步位移差极小，没有超过各测点竖向位移差20 mm限值的要求，不存在不同步提升风险；当两吊点间竖向同步差超过20mm时，立即悬停提升结构，采用不提升竖向变形较大的吊点，提升其余吊点的调整措施，直至各吊点竖向同步差控制在5mm内，继续整体提升全部吊点。施加额外节点载荷后，判断屋盖结构杆件是否满足设计强度要求，屋面结构杆件应力分布如图7所示；屋盖结构杆件最大应力出现在最大提升吊点附加杆件处，为83.3MPa，与Q355钢材设计强度310MPa相比，有较大安全储备。若局部杆件应力超过Q355钢材的设计强度时，可将钢材标号替换为Q390或者更高标号。

具体来说，逆作整体提升单层平面网壳屋盖结构至设计位置，即未高空嵌补连接杆件，又未施工下部楼层时，结构体系不完整，结构倒塌风险最高，对此施工阶段进行结构防连续倒塌控制。连续防倒塌控制包括拆除中部一组提升支架，拆除中部一组提升支架后，结构最大柱距为28m, 在1.0倍恒荷载作用下，如图8所示，屋面结构最大竖向变形出现在拆除支架的屋面梁处，为34.5 mm, 竖向变形与跨度的比值为1/812，满足1/400的限值要求；当不满足时应加大被拆除的临时支架周圈一跨柱距内的屋盖梁杆件截面，增大屋盖结构刚度。

本发明通过在安装临时提升支架后对临时提升支架进行抗风载荷控制；在提升网壳屋盖过程中进行各吊点同步提升控制；在提升网壳屋盖至设计位置后进行防连续倒塌控制；在多遇地震作用下进行全部结构构件的小震弹性控制；在设防地震作用下进行关键构件与节点的中震弹性控制。通过结构建设全周期的时变力学分析，预演单层网壳屋盖逆作施工过程与使用过程结构的受力状态，规避网壳屋盖逆作建设过程中潜在风险。揭示柔性单层平面网壳结构施工成型过程对结构使用阶段受力性能的影响，优化施工方案，控制施工安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：包括：具体的施工方法如下： 1）：安装临时提升支架，即根据施工的具体情况，布置提升装置；

2）：根据图纸在地面拼装网壳屋盖，即在地面设置胎架，采用25t汽车吊拼装单层平面网壳屋盖结构；

3）：试提升拼装好的网壳屋盖；

4）：提升网壳屋盖至设计位置；

5）：高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙；

6）：连接剪力墙与柱间的梁构件及其余梁构件，其中的其余梁构件包括不与提升支架位置冲突的梁构件；

7）：卸载临时提升支架；

8）：连接下部楼层构件；

9）：从下往上浇筑各层结构板包括待结构梁、墙、柱主体施工完成后，自下向上依次浇筑各层楼板。

2.根据权利要求1所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：所述步骤1）中安装临时提升支架的具体的方式如下：

（1）：在结构柱附近混凝土梁上固定提升支架，放置不到混凝土梁上，通过转换梁转换到混凝土梁上；

（2）：设置至少一组临时水平联系杆，临时水平联系杆分别连接结构柱与提升支架；使提升支架与结构柱形成三角格构的支撑体系；

（3）：在提升支架的顶部设置截面为H500×200×10×16的双拼梁结构，将提升装置安装于结构柱顶部的双拼梁上。

3.根据权利要求1所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：所述步骤1）中液压提升装置的具体方式为：

（1）：采用有限元分析确定每个提升吊点的理论提升力；

（2）：在保证提升油缸储备系数范围为2-4、钢绞线安全系数为3-4.5基础上，确定油缸的型号与数量、钢绞线的型号与数量；

（3）：安装提升装置。

4.根据权利要求1所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：步骤3）中试提升拼装好的网壳屋盖具体方法如下：

a：依次增大载荷比例20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载至屋盖结构全部离地；

b：先试提升网壳屋盖至900mm，再下降300mm；

c：采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略调试液压控制系统；

d：完成试提升后将网壳屋盖在空中悬停36小时，将负载转换到下锚上，锁定上锚，检查节点焊接质量、提升平台、地锚支架，探伤提升吊耳，发现问题立即整改。

5.根据权利要求4所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：步骤c中液压控制系统的具体调试方式如下： 1）：在提升油缸上安装溢流阀，控制提升油缸的负载不超过有限元分析得到的各吊点理论提升力的1.2倍；

2）：在试提升过程中读取提升吊点的实际提升力；

3）：当实际提升力超过1.2倍理论提升力时，先复核计算过程；

4）：如果是计算问题，应确保实际提升力超过1.2倍理论提升力处的提升钢绞线与液压油缸安全储备系数不小于2；

5）：如果不是计算的问题时，应及时调整调整装置设置以及控制参数，保证实测值与计算分析值误差不超过20%；

6）：提升过程控制各提升点竖向同步差不超过20mm，当两吊点间竖向同步差超过该值时，悬停提升结构，不提升竖向变形较大的吊点，提升其余吊点，直至各吊点竖向同步差控制在5mm内。

6.根据权利要求1所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：所述步骤4）正式提升网壳屋盖至设计位置的具体方法如下： 1）：首先将网壳屋盖提升至临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装至少一组水平联系杆，若每组三根水平联系杆，三根水平联系杆位于同一水平高度，且分别连接结构柱与提升支架，形成三角状格构支撑体系；

2）：待水平联系杆安装好后，拆除临时水平联系杆；

3）：继续提升网壳屋盖至设计位置；

4）：在提升网壳屋盖的过程中，对临时水平联系杆和水平联系杆进行转换，保证整体结构的抗侧刚度的同时，能够使网壳屋盖顺畅的提升。

7.根据权利要求6所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：所述临时提升支架包括第一组临时水平联系杆和第二组临时水平联系杆；所述水平联系杆的安装方式如下： 在权2的步骤2中安装临时提升支架时，在临时提升支架柱高约1/3处设置第一组临时水平联系杆，在临时提升支架柱高约2/3处设置第二组临时水平联系杆；

在权6的步骤1时提升网壳屋盖至设计位置时，先将网壳屋盖提升至第一组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方1m处安装水平联系杆，安装水平联系杆后拆除第一组临时水平联系杆，然后继续提升网壳屋盖至第二组临时水平联系杆下方1m处悬停，在网壳屋盖下方再次安装水平联系杆，并拆除第二组临时水平联系杆，最后将网壳屋盖提升至设计位置。

8.根据权利要求1所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：所述步骤5）中高空嵌补连接杆件，施工下部剪力墙的具体方法如下：

1）：在提升网壳屋盖之前预留嵌补杆件与柱构件的预变形量；

2）：在提升网壳屋盖至设计位置之后高空嵌补提升结构与柱间的连接杆件，通过柱构件的预变形量消除竖向变形，通过嵌补杆件的预变形量消除水平变形；

3）：绑扎屋盖结构下部剪力墙内钢筋，并浇筑剪力墙。

9.根据权利要求1所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：所述步骤7）卸载临时提升支架的具体方法如下：

所述卸载临时提升支架体系包括先同步对称卸载靠近剪力墙的临时提升支架，再同步对称卸载其他临时提升支架；卸载临时提升支架的过程包括利用提升油缸系统逐级减荷载的方式进行卸载，卸载控制应按30%、50%、70%、90%、100%逐级卸载，卸载临时提升支架的提升装置与钢绞线后，再卸载临时提升支架中的上部提升桁架、水平联系杆、临时钢柱。

10.根据权利要求1所述的单层平板网壳屋盖结构的逆作施工方法，其特征在于：施工过程中还需要对施工过程的风险进行控制，具体的风险控制方法如下：

1）：利用有限元软件建立结构整体计算模型；

2）：通过时变力学分析，预演结构建设各阶段的受力状态进行施工风险控制。

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