[发明专利]一种吊装自成型GFRP网壳结构及其施工方法

摘要

本发明公开一种吊装自成型GFRP网壳结构及其施工方法，网壳结构包括GFRP柔性长杆、杆间连接节点和锚固支座，GFRP柔性长杆包括第一层GFRP杆件、第二层GFRP杆件和第三层GFRP杆件，均采用拉挤成型的GFRP空心圆管；杆间连接节点包括层间连接节点、杆件延长节点和杆端节点，层间连接节点用于杆件交汇处不同层杆件间的连接，杆件延长节点用于同层杆件加长，杆端节点用于杆端与锚固支座间的连接；锚固支座用于将杆端固定于下部结构或基础，以形成稳定的网壳结构；所述网壳结构采用整体吊装施工方法，网壳曲面成形依赖于GFRP杆件在吊装过程中的自变形。本发明提供土木工程领域中的一种复合材料网壳结构，其性能可靠、制作简单、施工快速、造价低廉，可应用于实际工程中。

主权项

1.一种吊装自成型GFRP网壳结构的施工方法，其特征在于：所述吊装自成型GFRP网壳结构包括：GFRP柔性长杆，用于杆件连接的杆间连接节点，以及锚固支座(7)；所述GFRP柔性长杆由第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)、第三层GFRP杆件(3)组成；所述杆间连接节点包括杆端节点(5)和层间连接节点(6)；第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)、第三层GFRP杆件(3)均采用拉挤成型的GFRP空心圆管；第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)、第三层GFRP杆件(3)的杆端分别通过杆端节点(5)与锚固支座(7)连接；第一层GFRP杆件(1)放置在第二层GFRP杆件(2)的下方，且第一层GFRP杆件(1)与第二层GFRP杆件(2)的交汇处通过层间连接节点(6)连接；第三层GFRP杆件(3)放置在第二层GFRP杆件(2)的上方，且第三层GFRP杆件(3)与第二层GFRP杆件(2)的交汇处通过层间连接节点(6)连接；所述锚固支座(7)用于将第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)、第三层GFRP杆件(3)中需要支座约束的杆件杆端固定，以形成稳定的网壳结构；所述层间连接节点(6)位于不同层杆件的交汇处，并通过环扣方式连接不同层杆件；所述层间连接节点(6)仅限制所连接的不同层杆件在节点处的相对位移以及杆件平面外的相对转动，而不限制不同层杆件在节点处的杆件平面内的相对转动；所述层间连接节点(6)包括双环节点、三环节点，其中：双环节点用于连接相邻两层杆件，即第一层GFRP杆件(1)与第二层GFRP杆件(2,)，或者第二层GFRP杆件(2)与第三层GFRP杆件(3)；三环节点用于同时连接第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)、第三层GFRP杆件(3)，且所述三环节点的三个环方向不同，所述第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)、第三层GFRP杆件(3)不在一个平面；所述锚固支座(7)同时限制杆端节点(5)的平动和转动，以形成固结支座；或者，所述锚固支座(7)仅限制杆端节点(5)的平动但不限制杆端节点(5)的转动，而形成铰支座；在吊装之前，所述第一层GFRP杆件(1)与第二层GFRP杆件(2)双向正交布置于平整场地之上，同方向的第一层GFRP杆件(1)、同方向的第二层GFRP杆件(2)分别平行布置于同一层，第一层GFRP杆件(1)与第二层GFRP杆件(2)之间在两层杆件交汇处通过层间连接节点(6)进行连接，从而形成平面双层网格结构；在所述第一层GFRP杆件(1)和所述第二层GFRP杆件(2)组成的平面双层网格结构起吊形成空间曲面双层网格并通过杆端节点(5)与锚固支座(7)连接之后，第三层GFRP杆件(3)沿空间曲面双层网格的各网格单元的对角线方向布置于第二层GFRP杆件(2)之上，并通过层间连接节点(6)与下方的双层杆件即第一层GFRP杆件(1)和第二层GFRP杆件(2)连接，从而形成由三层杆件，即第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)和第三层GFRP杆件(3)组成的曲面网壳稳定结构；所述施工方法采用整体吊装的施工方法，网壳结构的曲面成形依赖于GFRP柔性杆件在吊装过程中的自变形；包括如下步骤：1)锚固支座布置将锚固支座(7)安装固定于指定位置；2)杆件切割及拼接将GFRP型材切割成指定长度，制作得到第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)、第三层GFRP杆件(3)，各层杆件中当单根标准杆件长度不足时采用杆件延长节点(4)进行拼接延长，若单根标准杆件长度足够则无需采用杆件延长节点(4)进行延长，杆端节点(5)分别临时固定至第一层GFRP杆件(1)和第二层GFRP杆件(2)的杆端；3)地面安装将第一层GFRP杆件(1)和第二层GFRP杆件(2)按照指定位置和间距双向正交平铺于施工场地上，并使第一层GFRP杆件(1)在下、第二层GFRP杆件(2)在上，同时于第一层GFRP杆件(1)和第二层GFRP杆件(2)的交汇处采用层间连接节点(6)进行连接，形成平面双层网格结构；4)起吊成形根据设计起吊点，将3)得到的平面双层网格起吊至空中，形成空间曲面形态，即空间曲面双层网格，并通过施工监测确保第一层GFRP杆件(1)和第二层GFRP杆件(2)杆端的高程在误差范围内；5)落地锚固将起吊形成的空间曲面双层网格平移至预定安装位置并下放，将各杆端节点(5)调整至合适角度后分别与相应的锚固支座(7)连接，并进一步将杆端节点(5)与第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)牢固连接；待所有锚固支座(7)连接完成后，放松吊点；6)第三层GFRP杆件安装落地锚固完成之后，在第二层GFRP杆件(2)之上、沿空间曲面双层网格的各网格单元的对角线方向铺设第三层GFRP杆件(3)，并通过层间连接节点(6)将第三层GFRP杆件(3)与下方的双层杆件即第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)连接，从而形成由三层杆件即第一层GFRP杆件(1)、第二层GFRP杆件(2)和第三层GFRP杆件(3)组成的曲面网壳稳定结构。