[发明专利]圆形屋面空间管桁架结构及其施工方法

权利要求书

1.一种圆形屋面空间管桁架结构，其特征在于：由五榀环向桁架、十二榀径向桁架和十二组径向支撑杆件组成；

五榀环向桁架分别为由内而外同心设置的内环桁架、二环桁架、三环桁架、四环桁架和外环桁架，外环桁架通过周边混凝土柱顶设置的十二个支座支撑固定；

十二榀径向桁架呈放射状均布安装在五榀环向桁架之间，每榀径向桁架的内端和外端分别与内环桁架和外环桁架连接安装，内外端之间的部分分别与二环桁架、三环桁架、四环桁架交叉连接安装；每榀径向桁架由两片单体桁架拼装而成，单体桁架在平面内为弧形状设置，两片单体桁架以弧口对接的方式进行拼装；

十二组径向支撑杆件呈放射状均布安装在三环桁架与外环桁架之间，且十二组径向支撑杆件与十二榀径向桁架依次间隔设置；每组径向支撑杆件由结构相同的上弦弧形杆件和下弦弧形杆件组成，每弦弧形杆件由两根弧形杆拼装而成，两根弧形杆的外端对接在一起且与外环桁架固定、内端分离设置且均与三环桁架固定。

2.根据权利要求1所述的圆形屋面空间管桁架结构，其特征在于：内环桁架的上、下弦杆为φ500×16，其余环向桁架的上、下弦杆为φ168×6；径向桁架的上弦杆为φ325×10、下弦杆为φ273×14。

3.根据权利要求1所述的圆形屋面空间管桁架结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）夹层增设钢柱

在夹层内正对圆形屋面中心部位位置处的混凝土柱顶增设四根钢柱，钢柱的柱头与楼板顶紧；

2）转换梁及中心支撑架的支设

转换梁安装在设置有钢柱的位置处，中心支撑架安装在转换梁上，中心支撑架的顶层铺设平台板，具体如下：

转换梁及中心支撑架是由下部结构和上部结构组成的受力架体，转换梁为下部结构，具体是由四榀转换桁架梁形成的一个四边形框架结构，四角均设置25mm厚的支脚板，支脚板安装在设置有钢柱的楼面位置处；中心支撑架为上部结构，其安装在转换梁上部，中心支撑架的上部为正六边型架体，正六边形的外接圆即为内环桁架的中心线，中心支撑架的顶层铺设平台板，平台板的高度比内圈桁架下弦低400mm，在正六边形外围的六根立柱部位分别安装工字钢支墩，形成用于支撑待安装的内环桁架的六个支撑点；

3）内环桁架安装

先将内环桁架均分成四块置于地面，然后吊装至中心支撑架上进行拼装焊接，具体如下：

安装前先在中心支撑架的平台板上放线，放出中心原点和内环平面定位控制线，在平台板上放出十二榀径向桁架的节点位置，在平台板上位于中心支撑架外围的六个立柱处支设工字钢支墩，作为支撑内环桁架的支撑点，将内环桁架在楼地面上拼装制作，先将内环桁架的下弦圆环和竖腹杆斜腹杆组装成型，分成四块吊装至中心支撑架上进行拼装焊接，然后将在楼地面制作的上弦圆环分四块吊装后拼装成型并完成连接节点的焊接；

4）径向桁架安装

径向桁架按照对称安装的方式进行，具体为：安装第一榀径向桁架、再安装第七榀径向桁架→安装第二榀径向桁架、再安装第八榀径向桁架→安装第三榀径向桁架、再安装第九榀径向桁架→安装第四榀径向桁架、再安装第十榀径向桁架→安装第五榀径向桁架、再安装第十一榀径向桁架→安装第六榀径向桁架、再安装第十二榀径向桁架；

每榀径向桁架在安装时采用分片立式散装的方式进行，即先安装一片弧形单体桁架，再安装另一片弧形单体桁架；每榀径向桁架的内侧端与内环桁架连接安装、外侧端与周边混凝土柱顶设置的支座连接安装；每完成一榀径向桁架的安装后，就接着安装二环桁架、三环桁架、四环桁架分别位于每榀径向桁架的两片弧形单体桁架之间的部分，具体安装时要先安装中部的三环桁架、再安装两侧的二环桁架和四环桁架；

安装相邻的下一榀径向桁架时，当下一榀径向桁架的其中一片弧形单体桁架安装完成后，要先安装二环桁架、三环桁架、四环桁架、外环桁架分别位于相邻两榀径向桁架之间的部分，该部分安装完成后再继续安装另一片弧形单体桁架，两片弧形单体桁架安装完成后，继续安装二环桁架、三环桁架、四环桁架分别位于两片弧形单体桁架之间的部分；以此类推，完成周圈所有径向桁架的安装；

径向桁架安装过程中，在其中部支撑设置有径向桁架支撑架；

5）支撑架的卸载

按照以上工艺顺序和方法安装并焊接，完成后进行卸载；卸载分两部分，第一部分是径向桁架支撑架的卸载，第二部分是中心支撑架的卸载，全部径向桁架支撑架卸载后，再进行中心支撑架的卸载；

径向桁架支撑架的卸载采用先进行第一榀径向桁架支撑架和第七榀径向桁架支撑架的卸载，依次进行第二榀径向桁架支撑架和第八榀径向桁架支撑架、第三榀径向桁架支撑架和第九榀径向桁架支撑架、第四榀径向桁架支撑架和第十榀径向桁架支撑架、第五榀径向桁架支撑架和第十一榀径向桁架支撑架、第六榀径向桁架支撑架和第十二榀径向桁架支撑架的卸载；

中心支撑架的卸载采用分次同步卸载法，卸载时在支撑内环桁架的六个支撑点旁边各用一台25t液压千斤顶顶到内环桁架的下弦时，取下工字钢支墩，此时转为六台千斤顶支撑，控制六台千斤顶每次同步卸载，每次卸载高度为10mm，直到卸载完成，结构完成受力转换；

6）十二组径向支撑杆件的安装

卸载完成后，采用高空散装法在以形成的整体屋盖桁架结构上依次进行十二组径向支撑杆件的组装焊接；

7）支座固定

所有结构杆件安装完成后，对周边支座螺栓进行再次施宁紧固，并固定牢固，对整个结构进行检测检验，合格后撤除中心支撑架即可。