CN115248948B - 一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及异型钢结构大单元高空吊装施工的领域，尤其是涉及一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法。包括步骤：三维建模；吊装仿真计算；吊装设备选择；依据三维空间模型，确定关键控制点坐标并转换为地面相对坐标，并布置测量控制网；吊装构件制作，根据所转换出的地面相对坐标建立地面拼装胎架，在地面拼装胎架上进行吊装构件的制作；吊装构件吊装，将吊装构件通过吊装设备吊装，吊装时全程检测，直至吊装就位；定位焊接，吊装就位后，进行焊接固定。本申请减少了高空安装工作量，提高了安装效率及安装精度。

Description

一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法

技术领域

本申请涉及异型钢结构大单元高空吊装施工的领域，尤其是涉及一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法。

背景技术

异型钢结构安装时，由于整体结构重量大，且异型结构难以精确对接安装，因此这类结构安装时多数采用高空散拼安装。高空散拼安装安装产生了更多的高空作业，造成安装危险性大，安装难度高，降低施工效率等难题。且高空散件安装，难以控制整体结构的安装精度，构件安装位置容易发生偏差，影响结构外观及使用效果。以上问题是此类工程施工的重难点。

针对钢结构滑雪大跳台的顶部装置的安装，发明人尝试探索了一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，减少了高空安装工作量，提高了安装效率及安装精度。

发明内容

为了减少了高空安装工作量，提高了安装效率及安装精度，本申请提供一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法。

本申请提供的一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法采用如下的技术方案：

一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，包括步骤：

三维建模，通过三维建模软件建立顶部装置结构的空间模型；

吊装仿真计算，通过三维软件进行顶部装置的吊装仿真计算；

吊装设备选择，根据吊装仿真计算结果，选择吊装设备；

布置测量控制网，依据三维空间模型，确定关键控制点坐标并转换为地面相对坐标，并布置测量控制网；

吊装构件制作，根据所转换出的地面相对坐标建立地面拼装胎架，在地面拼装胎架上进行吊装构件的制作；

吊装构件吊装，将吊装构件通过吊装设备吊装，吊装时全程检测，直至吊装就位；

定位焊接，吊装就位后，进行焊接固定。

通过采用上述技术方案，通过三维建模和仿真计算，能够精确的计算顶部装置的重量和吊装受力，通过坐标转换将其在地面的拼装胎架上完成吊装构件制作，然后对经过拼装的吊装构件进行吊装、定位、焊接，从而完成安装施工。其中大量的拼装工作在地面胎架上完成，有效减少了高空安装工作量，提高了安装效率及安装精度，降低了安全风险及建造成本，保证施工质量。

可选的，在确定关键控制点时，利用数学方法选取空间桁架非弯曲面且杆件最多的平面作为地面拼装时的水平面。

通过采用上述技术方案，公开了坐标转换时的选取方法。

可选的，构件在拼装胎架上组拼，选取地面拼装时的水平面上四个角点中最低点为固定点保持不变，将其他三个点的标高降为与该固定点相同，然后将所有控制点标高同时下降至地面拼装高度；并通过模型计算其他各点的坐标变化值，推导出以该水平面作为胎架水平面时其他面上的控制点坐标值，以便进行拼装定位。

通过采用上述技术方案，公开了坐标转换方法。

可选的，在吊装构件制作步骤中，使用多台全站仪进行定位测量；在现场坐标控制网内搭设的胎架上进行吊装构件的拼装，过程中时刻核对各控制点的相对坐标值是否偏离理论值，待拼装完成且关键控制点坐标值监测合格后，才可进行吊装。

通过采用上述技术方案，公开了在吊装构件的制作全过程进行定位测量，及时发现问题，及时纠偏，以保证制作的精度。

可选的，在吊装构件吊装步骤中，使用多台全站仪进行全过程监测，结合三维模型进行空间位置对比，以进行动态纠偏。

通过采用上述技术方案，公开了在吊装全过程进行定位测量，并动态纠偏，以保证制作的精度。

可选的，在吊装仿真计算步骤中，通过三维软件进行整体顶部装置吊装仿真计算；在吊装构件制作步骤中，将所有模块拼装成整体结构；在吊装构件吊装步骤中，依据坐标控制点，进行整体顶部装置的吊装。

通过采用上述技术方案，公开了将待吊装物作为整体吊装，整体吊装，大量的拼装工作、检测工作在地面胎架上完成，从而有效减少了高空安装工作量，降低安全风险。并且在高空对接的过程中，对接点相对大幅度较少，对接相对更容易完成，也有利于安装精度的提高。

可选的，三维建模软件对整体顶部装置空间结构进行定位，计算出每个关键控制坐标点的理论值坐标（x、y、z），然后将高空中各关键控制点坐标（x、y、z）转换为地面低空相对坐标点（x1、y1、z1）。

通过采用上述技术方案，公开了三维坐标转换。

可选的，在吊装仿真计算步骤中，通过三维软件将整体顶部装置分解为若干个吊装单元，对各吊装单元进行吊装仿真计算；在吊装构件制作步骤中，将模块拼装成分吊装单元结构；在吊装构件吊装步骤中，依据坐标控制点，分别对各分吊装单元进行吊装。

通过采用上述技术方案，公开了将待吊装物划分为多个单元分别吊装。将顶部装置划分为多个独立的吊装单元，在吊装过程中，按照划分的吊装单元和相应的吊装顺序，依次进行吊装。虽然相对于整体吊装，高空作业的量增加了，但是大部分的工作仍然是在地面拼装胎架上完成的，因此还有在一定程度上减少了高空作业的量，降低了高空作业的风险。但是，该方法针对大型或特大型的滑雪大跳台顶部装置，其重量较大，对吊装设备要求过高，此时仍采用整体吊装的方案，吊装设备承重要求非常高，相应的成本和风险成倍增加，因此将大部分的拼装工作放在地面胎架上完成，吊装后仅需对预留的相邻吊装单元之间的对接点进行定位、焊接，因此，也有效减少了高空安装工作量，提高了安装效率及安装精度，保证施工质量。并且降低了建造成本。

可选的，三维建模软件对整体顶部装置空间结构进行定位，并针对分单元吊装构件的安装测量分段点测量定位，利用三维软件求出高空中分段口控制点的坐标（x、y、z），然后通过三维建模软件计算，将空间坐标转换为地面拼装端口的相对坐标（x1、y1、z1），依据地面相对坐标值建立拼装胎架，以便在地面进行吊装构件的组拼；在后一单元吊装构件组拼时，结合在前一单元吊装构件的焊接变形产生的误差，来调整地面组拼胎架的坐标值，以保证高空对接时的准确性。

通过采用上述技术方案，公开了三维坐标转换。

本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过三维建模和仿真计算，能够精确的计算顶部装置的重量和吊装受力，通过坐标转换将其在地面的拼装胎架上完成吊装构件制作，然后对经过拼装的吊装构件进行吊装、定位、焊接，从而完成安装施工。

2.本申请大量的拼装工作在地面胎架上完成，有效减少了高空安装工作量，降低了高空作业的安全风险。

3.本申请通过三维仿真模拟和仿真计算，并将设置构件的制作和拼装放置的在地面进行，有利于提高制作精度，从而提高构件制作精度。

4.本申请在构件的制作、吊装安装过程中，均全程进行检测，实时与仿真系统对比，及时纠偏，从而提高了构件制作的准确度和安装定位的精确度。

附图说明

图1为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例三维空间示意图。

图2为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例俯视图。

图3为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例侧视图。

图4为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例地面拼装胎架示意图。

图5为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例地面拼装示意图。

图6为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例高空安装示意图。

图7为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例的三维建模仿真图。

图8为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例的局部吊装仿真计算图。

图9为一段桁架在空间中的示意图。

图10为一段桁架完成坐标转换示意图。

图11为一段桁架地面拼装示意图。

图12为本申请的钢结构滑雪大跳台顶部装置结构的一种实施例吊装单元划分示意图。

图13为图12中第一吊装单元吊装示意图。

图14为图12中第二吊装单元吊装示意图。

图15为图12中第三吊装单元吊装示意图。

图16为图12中剩余吊装单元吊装完成示意图。

图17为某630吨履带吊性能表。

附图标记说明：1、顶部装置；2、拼装胎架；3、桁架。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种钢结构滑雪大跳台顶部装置1结构安装方法。包括以下主要步骤。

三维建模，通过三维建模软件建立顶部装置1结构的空间模型。

吊装仿真计算，通过三维软件进行顶部装置1的吊装仿真计算。

吊装设备选择，根据吊装仿真计算结果，选择吊装设备。

布置测量控制网，依据三维空间模型，确定关键控制点坐标并转换为地面相对坐标，并布置测量控制网。

吊装构件制作，根据所转换出的地面相对坐标建立地面拼装胎架2，在地面拼装胎架2上进行吊装构件的制作。

吊装构件吊装，将吊装构件通过吊装设备吊装，吊装时全程检测，直至吊装就位。

定位焊接，吊装就位后，进行焊接固定。

实施例1

参考图1-3，为一种钢结构滑雪大跳台顶部装置1结构不同视角的视图。在对该顶部装置1安装施工时，将滑雪大跳台顶部装置1作为一个整体结构，根据施工蓝图通过三维建模软件建立整体顶部装置1结构的空间模型，使用三维软件进行吊装仿真计算，对顶部装置1主要构件进行地面分单元制作。参考图7-8，为三维仿真和仿真计算。结合现场实际条件及经济性，选取符合顶部装置1整体结构安装的机械设备。依据仿真计算结果，建立地面拼装胎架2，布置测量控制网，依据三维空间坐标转换技术，确定好测量关键点并将整体结构的关键控制坐标转换为地面相对坐标，由此建立地面拼装胎架2。参考附图4为拼装胎架2，附图5为顶部装置1在拼装胎架2上的状态。根据所转换出的地面相对坐标建立拼装胎架2，进行高精度拼装措施，然后依据坐标控制点，将所有单元拼装成整体结构，进行整体大吊装构件。吊装构件地面拼装完成后，进行吊装构件吊装。由多台高精度全站仪和三维模型相结合的方式进行空间定位测量，进行全过程监测，配合完成构件吊装，提高钢结构高空安装精度。待顶部装置1就位，对接位置控制点经测量无误后，进行焊接固定。至此一种钢结构滑雪大跳台顶部装置1结构安装完成。参考附图6为顶部装置1安装后状态的示意图。

施工时，根据结构特性，利用数学方法选取空间桁架3非弯曲面且杆件最多的平面作为地面拼装时的水平面，选取地面拼装时的水平面上四个角点中最低点为固定点保持不变，将其他三个点的标高降为与该固定点相同，然后将所有控制点标高同时下降至地面拼装高度；并通过模型计算其他各点的坐标变化值，推导出以该水平面作为胎架水平面时其他面上的控制点坐标值，以便进行拼装定位。三维建模软件对整体顶部装置1空间结构进行定位，计算出每个关键控制坐标点的理论值坐标（x、y、z），然后将高空中各关键控制点坐标（x、y、z）转换为地面低空相对坐标点（x1、y1、z1）。在完成三维测量坐标转换后，根据地面相对坐标建立拼装胎架2，以保证拼装胎架2支撑点坐标的准确性，减小误差。然后使用多台全站仪进行定位测量，在现场坐标控制网内搭设的胎架上进行吊装构件的拼装，过程中时刻核对各控制点的相对坐标值是否偏离理论值，待拼装完成且关键控制点坐标值监测合格后，才可进行吊装。参考附图9-11是选取了顶部装置1上一段桁架3为例，已说明坐标转换。其中附图9为桁架3在空间安装状态的位置仿真，附图10为将桁架3继续坐标转换后的状态仿真，图11为建立拼装胎架2，并将桁架3拼装构件在拼装胎架2上的状态。

施工时，参考图17为某630吨履带吊性能表，根据仿真计算的重量结果和不同吊装设备的吊性能，进而选择合适的吊装设备。在吊装构件吊装过程中，使用多台全站仪进行全过程监测，结合三维模型进行空间位置对比，以进行动态纠偏，控制安装的标高、垂直度，提高钢结构高空安装精度。

该实施例将滑雪大跳台顶部装置1作为一个整体结构，进行施工测量和吊装。本项目钢结构的焊接主要为钢柱、钢桁架3和钢支撑焊接，钢桁架3的现场焊接主要为桁架3的拼装焊接，钢柱焊接为接口环缝焊接，支撑焊接为平焊和仰脸焊；其中构件对接主要的焊缝形式为熔透焊。大量的拼装工作在地面胎架上完成，有效减少了高空安装工作量，提高了安装效率及安装精度，降低了安全风险及建造成本，保证施工质量。

实施例2

在施工时，根据施工蓝图利用三维建模软件建立整体结构的空间模型，通过自身项目的特性，综合各方面条件对整体结构进行模块单元的划分，确定最优施工方案，并确定好测量关键点并完成三维测量坐标转换后，根据地面相对坐标和已安装支撑设施实际对接值建立拼装胎架2，保证拼装胎架2支撑点坐标的准确性，通过胎架制作完成后进行构件拼装的措施来减小模块化拼装时单个模块因焊接变形造成与相邻模块的对接误差。拼装过程中提前考虑好焊接因素影响造成的变形情况。吊装时根据三维模型计算分析出整体结构受力点位置，并结合结构三维空间坐标点，设立吊装临时支撑胎架，保证结构安装的精度及稳定性，待吊装构件拼装完成经测量无误后进行模块吊装。然后由多台高精度全站仪和三维模型相结合的方式进行空间定位测量，控制安装的标高、垂直度，提高钢结构高空安装精度。

在施工中，通过三维软件将整体顶部装置1分解为若干个吊装单元，对各吊装单元进行吊装仿真计算；将模块拼装成分吊装单元结构；依据坐标控制点，分别对各分吊装单元进行吊装。三维建模软件对整体顶部装置1空间结构进行定位，并针对分单元吊装构件的安装测量分段点测量定位，利用三维软件求出高空中分段口控制点的坐标（x、y、z），然后通过三维建模软件计算，将空间坐标转换为地面拼装端口的相对坐标（x1、y1、z1），依据地面相对坐标值建立拼装胎架2，以便在地面进行吊装构件的组拼；在后一单元吊装构件组拼时，结合在前一单元吊装构件的焊接变形产生的误差，来调整地面组拼胎架的坐标值，以保证高空对接时的准确性。

本实施例中，大部分控制和实施方式和实施例1相同。区别主要是将滑雪大跳台顶部装置1作为一个整体结构仿真模拟，并且根据其特性，分解为多个独立的吊装构件再仿真，吊装时安装几个独立的吊装单元分别吊装。参考附图12-16，将顶部装置1划分为八个独立的吊装单元，在吊装过程中，按照划分的吊装单元和相应的吊装顺序，依次进行吊装。当分单位拼装时，后一单元拼装时，根据钱一单元对接口的实际值与理论值的偏差进行后一单元的拼装，以便保证整体安装精度。

该实施例主要是针对大型的滑雪大跳台顶部装置1，其重量较大，并且起吊高度、起吊半径也将增加。如附图17为某630吨履带吊性能表，从表中可以看出，随着臂长的增加，履带吊承重能力将减小，随着起吊半径的增加，履带吊承重能力也将减小。因此，将其作为一个整体构件吊装需要的吊装设备的承重要求非常高，需要大型、特大型吊装设施来完成吊装任务。无论从可行性还是成本等方面考虑，可能不是最佳的方案。本实施例中，将大部分的拼装工作也是放在地面胎架上完成，吊装后仅需对预留的相邻吊装单元之间的对接点进行定位、焊接，因此，也有效减少了高空安装工作量，提高了安装效率及安装精度，降低了安全风险及建造成本，保证施工质量。

本申请提供的一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，也能够适用于工业、民用建筑等各大跨度异型钢桁架结构模块安装施工。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，其特征在于，包括步骤：

三维建模，通过三维建模软件建立顶部装置结构的空间模型；

吊装仿真计算，通过三维软件进行顶部装置的吊装仿真计算；

吊装设备选择，根据吊装仿真计算结果，选择吊装设备；

布置测量控制网，依据三维空间模型，确定关键控制点坐标并转换为地面相对坐标，并布置测量控制网；

吊装构件制作，根据所转换出的地面相对坐标建立地面拼装胎架，在地面拼装胎架上进行吊装构件的制作；

吊装构件吊装，将吊装构件通过吊装设备吊装，吊装时全程检测，直至吊装就位；

定位焊接，吊装就位后，进行焊接固定;

其中，在吊装仿真计算步骤中，通过三维软件进行整体顶部装置吊装仿真计算；在吊装构件制作步骤中，将所有模块拼装成整体结构；在吊装构件吊装步骤中，依据坐标控制点，进行整体顶部装置的吊装；

三维建模软件对整体顶部装置空间结构进行定位，并针对分单元吊装构件的安装测量分段点测量定位，利用三维软件求出高空中分段口控制点的坐标，然后通过三维建模软件计算，将空间坐标转换为地面低空相对坐标点，依据地面低空相对坐标点建立拼装胎架，以便在地面进行吊装构件的组拼；在后一单元吊装构件组拼时，结合在前一单元吊装构件的焊接变形产生的误差，来调整地面组拼胎架的坐标值，以保证高空对接时的准确性；

在确定关键控制点时，利用数学方法选取空间桁架非弯曲面且杆件最多的平面作为地面拼装时的水平面；构件在拼装胎架上组拼，选取地面拼装时的水平面上四个角点中最低点为固定点保持不变，将其他三个点的标高降为与该固定点相同，然后将所有控制点标高同时下降至地面拼装高度；并通过模型计算其他各点的坐标变化值，推导出以该水平面作为胎架水平面时其他面上的控制点坐标值，以便进行拼装定位。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，其特征在于：在吊装构件制作步骤中，使用多台全站仪进行定位测量；在现场坐标控制网内搭设的胎架上进行吊装构件的拼装，过程中时刻核对各控制点的相对坐标值是否偏离理论值，待拼装完成且关键控制点坐标值监测合格后，才进行吊装。

3.根据权利要求1所述的一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，其特征在于：在吊装构件吊装步骤中，使用多台全站仪进行全过程监测，结合三维模型进行空间位置对比，以进行动态纠偏。

4.根据权利要求3所述的一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，其特征在于：三维建模软件对整体顶部装置空间结构进行定位，计算出每个关键控制坐标点的理论值坐标，然后将高空中各关键控制点坐标转换为地面低空相对坐标点。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种钢结构滑雪大跳台顶部装置结构安装方法，其特征在于：在吊装仿真计算步骤中，通过三维软件将整体顶部装置分解为若干个吊装单元，对各吊装单元进行吊装仿真计算；在吊装构件制作步骤中，将模块拼装成分吊装单元结构；在吊装构件吊装步骤中，依据坐标控制点，分别对各分吊装单元进行吊装。