[发明专利]一种异形悬挑钢结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于钢结构工程，特别是一种异形悬挑钢结构及其施工方法。

背景技术

随着现代建筑设计的飞速发展，建筑外观造型越来越多元化。冰壶造型的异形钢结构包括底部的壶杯、顶部的壶栓和壶栓上连接的壶柄，与普通的规则的圆壶造型相比，冰壶造型的钢结构截面尺寸较大。

壶柄属于连接在壶栓上的大跨度悬挑结构，悬挑距离较远，壶柄的尺寸大、重量重，与壶栓（底座钢结构）连接点少，除了壶栓以外没有其它支撑点，普通的悬挑结构和钢结构连接形式无法达到安装要求，因此对两者的连接节点强度和连接形式要求均较高。壶柄距吊车位置较远，在安装过程中存在较大难度，另外壶柄处焊接量比较大，空间相当狭窄，进行焊接工作时难度及危险程度都相当大。

发明内容

本发明的目的是提供一种异形悬挑钢结构及其施工方法，要解决冰壶造型的异形悬挑钢结构，由于悬挑距离远、壶柄尺寸大、重量重，使用普通的悬挑结构和连接形式无法达到两者连接节点的安装要求，无法满足承重要求的技术问题。另外要解决壶柄距吊车位置较远，在安装过程中存在较大难度，壶柄处焊接量比较大，空间相当狭窄，焊接工作较危险复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种异形悬挑钢结构，包括钢结构的壶形体，是由壶杯、与壶杯顶部连接的壶栓、与壶栓连接的壶柄组成，所述壶柄是包括至少八根对称分布的主杆以及连接主杆间的腹杆组成的管形桁架，管形桁架分为悬挑于壶栓上方、一端封闭的悬挑段以及由悬挑段的另一开口端向下延伸成上窄下宽的漏斗形、用于与壶栓的顶部一侧固定连接的支撑段。

所述壶杯包括杯内部竖向的框架柱、框架柱的柱顶之间连接的水平的框架梁、框架梁外侧形成杯体的经向曲柱、连接经向曲柱之间的纬向曲梁以及框架梁内侧的壶顶曲梁。

所述壶栓是由多个壶栓曲面构件组成，所述壶栓曲面构件呈放射状间隔分布于经向曲柱和壶顶曲梁之间，并与两者均固定连接，所述框架梁穿过壶栓曲面构件的下侧并与之固定连接。

所述支撑段位于三个相邻的壶栓曲面构件的上方，依次为第一壶栓曲面构件、第二壶栓曲面构件和第三壶栓曲面构件，

所述支撑段内侧受压区的三根主杆为受压杆，其末端分别连接至第一壶栓曲面构件、第二壶栓曲面构件和第三壶栓曲面构件与壶顶曲梁的三个连接结点处，

所述支撑段左右两侧支点区的两根主杆为支点杆，其末端分别连接至第一壶栓曲面构件和第三壶栓曲面构件与框架梁的两个连接结点处，

所述支撑段外侧受拉区的三根主杆为受拉杆，左右两根受拉杆的末端分别连接至第一壶栓曲面构件和第三壶栓曲面构件与经向曲柱的两个连接结点之间的纬向曲梁上，中间的受拉杆的末端连接至第二壶栓曲面构件与经向曲柱的连接结点上。

一种异形悬挑钢结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，工厂内预制壶杯、壶栓、壶柄的钢结构构件；

步骤二，安装杯体的框架结构；

步骤三，安装壶栓，即安装壶栓曲面构件；

步骤四，拼装壶柄：将壶柄构件运输至现场后进行编号，对壶柄的悬挑段和支撑段两部分进行拼装，以准备分别悬挑段和支撑段两部分进行吊装；

步骤五，利用全站仪在场地中间确定管形桁架的主管位置及其标高；

步骤六，在步骤五所确定的位置上，利用定位装置对将支撑段的主管进行位置固定；

步骤七，在场地上对支撑段的腹杆进行安装和焊接；

步骤八，吊装安装完成后的支撑段构件，并将支撑段分别与杯体的框架结构、壶栓、壶顶曲梁进行固定连接；

步骤九，在场地上对悬挑段的构件进行安装和焊接；

步骤十，吊装悬挑段，吊装及焊接过程中由于重力影响会使悬挑段水平位置发生变化，为了防止吊装完成后出现下垂现象，在焊接时需使悬挑段与水平方向形成仰角；

步骤十一，拼合支撑段和悬挑段，按照步骤五中的构件编号对接口位置进行焊接处理，接口部分进行加固焊接工作，全部采用全熔透焊缝。

所述步骤六中的定位装置包括位于同一平面上呈放射状对称分布、中心重合的多根定位管，定位管的两端头分别设有用于固定主管的夹具。

所述步骤一中的钢结构构件，包括经向曲柱、维向曲梁、壶栓曲面构件、壶柄、框架柱、框架梁和壶顶曲梁。

所述步骤二中安装杯体的框架结构，包括安装内部的竖向框架柱、安装框架柱的柱顶之间的水平的框架梁、安装经向曲柱以及沿经向曲柱逐层安装维向曲梁；