[发明专利]一种劲性支撑穹顶结构的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑领域的一种劲性支撑穹顶结构的施工方法，

背景技术

索穹顶结构是一种由索、杆、膜组合而成的预应力空间结构，一经问世就受到建筑师的青睐。但由于索穹顶结构自身的结构特点决定其有许多技术难题。如杆件定位困难、杆件初始刚度低、施工难度大等。因此，许多基于索穹顶结构的新型预应力空间结构出现，如劲性支撑穹顶结构。劲性支撑穹顶结构上层是索网体系，下层是刚性杆体系，即将索穹顶结构的下部拉索替换成高强钢拉杆，增强杆件的刚度和结构的整体刚度，高强钢拉杆的杆件容易定位，降低了结构的施工难度。该结构也具有索穹顶结构的轻盈高效，自重随着跨度的增大而不明显增加等特点。劲性支撑穹顶结构是在索穹顶结构的基础上发展起来的，已有的索穹顶结构施工方法都存在着以下一点或者几点的不足：

（1）工作人员需要高空作业来完成索穹顶结构的安装和张拉，不仅增加施工难度而且工作人员人身安全很难保障。

（2）索穹顶结构在张拉过程中采用逐层张拉法，施工张拉难度增加，整个施工过程很难控制，且非常不容易满足设计图纸上的建筑外形要求，同时给施工模拟分析和施工过程控制带来很大的难度。

（3）对张拉的对称性要求高，如果出现张拉不对称的现象，就会出现与设计时不一样的结构外形，给施工带来麻烦。且反复张拉放松脊索，给施工模拟分析和施工过程控制带来困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是结合劲性支撑穹顶结构的特点，提出一种劲性支撑穹顶结构的施工方法，这种施工方法不需要工人高空作业，所有的安装和张拉都是在地面、操作平台进行。施工过程中由于下部高强高拉杆的存在，使得杆件和杆件之间的位置关系容易控制，只要控制好撑杆上部节点或撑杆下部节点的位置，就能使结构达到设计要求的建筑外形。而且张拉过程中，脊索始终是在上升的，避免了脊索反复张拉放松带来的施工模拟分析和施工控制方面的困难。该施工方法的施工模拟分析和施工控制也较为简单。

为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案。先将中心场地内的杆件按照节点先内后外、先上后下的顺序对称安装，然后同时张拉外脊索和中斜杆的工装索，整体张拉提升中心场地内已经拼装好的杆系，使得待组装杆件的脊索节点达到操作平台的高度，在操作平台上按照节点先内后外、先上后下的顺序对称安装杆件，继续张拉外脊索和外斜杆的工装索，将外脊索、外斜杆与环梁连接，完成杆件的拼装，通过张拉外脊索完成预应力的施加，使得结构达到设计要求的外形，具体实施步骤如下：

第一步：安装中心内拉环9，内脊索1的上端与中心内拉环9的上耳板13连接，安装内脊索1、中脊索2、外脊索3，通过工装索将外脊索3与环梁12连接。将内斜杆6的下端与中心内拉环9的下耳板14连接；

第二步：安装内环杆8，按照节点先内后外、先上后下的顺序对称安装内斜杆6上端和中撑杆11，连接中斜杆5的下端与内环杆8的相应节点，中斜杆5的上端连接工装索；

第三步：在操作平台上安装外环杆7，整体张拉提升外脊索3和中斜杆5的工装索，按照节点先内后外、先上后下的顺序对称安装中斜杆5上端和外撑杆10；并将外斜杆4的下端与外环杆7上的对应节点连接；

第四步：整体张拉提升外脊索3和外斜杆4的工装索，将外脊索3下端和外斜杆4的上端与环梁12上的节点连接；

第五步：张拉外脊索3，使结构达到设计要求的外形；

第六步：铺设膜材，完成施工。

所述的第一步中的具体安装步骤为：首先搭设操作平台，然后在中心场地中央位置安装焊接中心内拉环9，将中心内拉环9上的耳板13和14与环梁12上的节点相对应，将内脊索1的上端与中心内拉环9的上耳板13连接，内脊索1的下端与中脊索2的上端连接，中脊索2的下端与外脊索3的上端连接，外脊索3的下端与工装索的一端连接，工装索的另一端与环梁12上的节点连接。将内斜杆6的下端与中心内拉环9的下耳板14连接。上述的连接拼装是按照顺时针或者逆时针的顺序对称进行的。

所述的第二步中的具体安装步骤为：安装拼接内环杆8，将内环杆8上的节点与环梁12的节点相对应。提升连接内脊索1下端和中脊索2上端的节点，将内斜杆6上端、中撑杆11上端与该节点连接，将中撑杆11下端与内环杆8上的相应节点连接。将中斜杆5的下端与内环杆8上的节点相连接。中斜杆5的上端与工装索连接。上述的连接拼装是按照顺时针或者逆时针的顺序对称进行的。