專利名稱：大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及輕體建筑結(jié)構(gòu)，為一種大型空間剛結(jié)構(gòu)建筑中的新型空間結(jié)構(gòu)體系， 具體涉及一種大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，屬于國(guó)際專利分類E04B技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，公共活動(dòng)空間如文化體育場(chǎng)館等的需求也與日俱增，這些 需求帶動(dòng)了結(jié)構(gòu)體系，特別是空間結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展。建筑的結(jié)構(gòu)體系不僅呈現(xiàn)出多樣化 的特征，而且已經(jīng)發(fā)展到概念設(shè)計(jì)的階段。所謂概念設(shè)計(jì)指的是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅把結(jié)構(gòu) 的安全、效率及經(jīng)濟(jì)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，而且更重要地把結(jié)構(gòu)美表現(xiàn)出來(lái)，即在結(jié)構(gòu) 上體現(xiàn)出文化的內(nèi)涵，這就是結(jié)構(gòu)哲學(xué)的主要研究范疇。大空間建筑中最需要建筑與結(jié) 構(gòu)的緊密配合，因?yàn)榱W(xué)上合理的建筑造型是能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)美，進(jìn)而可以充分表現(xiàn)出文化 內(nèi)涵。在結(jié)構(gòu)哲學(xué)研究的背景下，大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)是近來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型 空間結(jié)構(gòu)體系。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的，在于提供一種力學(xué)結(jié)構(gòu)合理，建筑造型完美的大跨度雙層球面 網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，其穹頂由四個(gè)部分組成焊接球網(wǎng)殼、為環(huán)形 管桁架、人字柱和鑄鋼支座；該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)位于環(huán)形管桁架的上面并與環(huán)形管桁架焊接、 共同組成屋蓋系統(tǒng)；人字柱與環(huán)形管桁架相貫焊接，共同組成鋼結(jié)構(gòu)穹頂。
所述的焊接球網(wǎng)殼為正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)焊接而成，包括焊接空心球和無(wú)縫鋼管。
所述的環(huán)形管桁架是由一圈較粗鋼管和由外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)排布的三圈相對(duì)較細(xì)鋼 管通過(guò)腹桿連接的管桁架結(jié)構(gòu)即環(huán)梁形成。
所述的人字柱由兩根鋼管相貫連接而成，其下端與鑄鋼支座插接后進(jìn)行焊接連接， 其上端與環(huán)形管桁架相貫焊接。
所述的鑄鋼支座是由鑄鋼部件以及球鉸可轉(zhuǎn)動(dòng)體系組成的，安裝于沿徑向向外傾斜 15°的預(yù)埋件上。
本實(shí)用新型屬于土木工程大跨度鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，其合理的設(shè)計(jì)使建筑物承受外荷 載能力強(qiáng)，整體加固穩(wěn)定，在用鋼量不增大的情況下，大幅度提高拱形屋蓋的使用安全 度及使用跨度，有效解決了大跨度建筑物存在的不足，可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效
j丄ii。


圖1為大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為環(huán)梁結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖3為鑄鋼支座的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、焊接球網(wǎng)殼，2、環(huán)形管桁架系統(tǒng)，3、人字柱，4、鑄鋼支座，5、較粗鋼
管，6、外環(huán)相對(duì)細(xì)的鋼管，7、中環(huán)相對(duì)細(xì)的鋼管，8、內(nèi)環(huán)相對(duì)細(xì)的鋼管，9、豎向腹 桿，10、腹桿，11、腹桿，12、腹桿，13、腹桿，14、鑄鋼件，15、鑄鋼件，16、鑄鋼 件，17、鑄鋼件，18、球鉸可轉(zhuǎn)動(dòng)體系，19、預(yù)埋板。
具體實(shí)施方式

參見圖l，大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，由四個(gè)部分組成焊接球網(wǎng)殼l、環(huán)形管 桁架2、人字柱3和鑄鋼支座4;網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)1位于環(huán)形管桁架2上面并與環(huán)形管桁架2 焊接、共同組成屋蓋系統(tǒng)；人字柱3與環(huán)形管桁架2相貫焊接，共同組成鋼結(jié)構(gòu)穹頂。 焊接球網(wǎng)殼1為正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)焊接而成，包括焊接空心球和無(wú)縫鋼管(直縫焊 管)；環(huán)形管桁架2由一圈較粗鋼管和由外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)排布的三圈相對(duì)較細(xì)鋼管通過(guò) 腹桿連接的管桁架結(jié)構(gòu)即環(huán)梁形成；人字柱3由兩根鋼管相貫連接而成，其下端與鑄鋼 支座4插接后進(jìn)行焊接連接，其上端與環(huán)形管桁架2相貫焊接；鑄鋼支座4由鑄鋼部件 以及球鉸可轉(zhuǎn)動(dòng)體系組成的，安裝于沿徑向向外傾斜15°的預(yù)埋件上。
實(shí)施時(shí)包括以下歩驟
1) 搭設(shè)承重腳手架，網(wǎng)殼及環(huán)粱進(jìn)行高空原位散拼，屋蓋成型后安裝鑄鋼支座和 人字柱。
2) 網(wǎng)殼中心部分采用計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)整體提升，外圍部分與環(huán)粱沿環(huán)向分片 在地面胎具上拼裝，用大噸位履帶吊吊裝就位。吊裝前鑄鋼支座和人字柱提前安裝就位。
3) 網(wǎng)殼采用運(yùn)圈外擴(kuò)、逐步提升的方法就位，環(huán)粱在地面拼裝，整體提升就位， 鑄鋼支座和人字柱安裝后，網(wǎng)殼與環(huán)粱實(shí)現(xiàn)空中對(duì)接。
4) 網(wǎng)殼采用運(yùn)圈外擴(kuò)、逐步提升的方法就位，安裝鑄鋼支座和人字柱后，環(huán)粱沿 環(huán)向分段在地面組拼后用大噸位汽車吊吊裝。
5) 網(wǎng)殼采用運(yùn)圈外擴(kuò)、逐步提升的方法就位，環(huán)粱在空中拼裝后整體提升，安裝 鑄鋼支座和人字柱后，網(wǎng)殼與環(huán)粱在空中合攏。
鑄鋼支座安裝鑄鋼支座，由鑄鋼部件以及球鉸可轉(zhuǎn)動(dòng)體系組成(如圖三鑄鋼支 座結(jié)構(gòu)圖)，安裝在沿徑向向外傾斜15。的預(yù)埋件上。安裝程序如下
① 用全站儀在預(yù)埋件上放出鑄鋼支座中心控制點(diǎn)和控制軸線，根據(jù)控制軸線放出控 制邊線并焊接定位板。
② 將鑄鋼支座各部件在地面組成整體，用汽車吊吊裝就位，通過(guò)定位板精確調(diào)整鑄 鋼底座位置后與預(yù)埋件點(diǎn)焊定位。
⑧用千斤頂通過(guò)吊線的方法調(diào)整鑄件1的位置后用木方支墊。
人字柱的安裝人字柱由兩根鋼管相貫連接而成。下端與鑄鋼支座插接后焊接連接，上端與環(huán)粱相貫焊接。安裝時(shí)需要在傾斜狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)空中定位，安裝程序如下
① 在地面定型胎具上組對(duì)人字柱，用套模檢査相貫口，焊接相貫焊縫。
② 精確測(cè)定定位控制點(diǎn)并做好控制標(biāo)記。
⑧用汽車吊吊裝人字柱，下部與鑄鋼支座插接連接，上部用鋼絲繩加倒鏈臨時(shí)固定。 ④用經(jīng)緯儀校正地面投影點(diǎn)與人字柱控制標(biāo)記后鎖緊臨時(shí)拉索，焊接人字柱與鑄鋼 支座對(duì)接焊縫。
環(huán)粱的安裝環(huán)粱系統(tǒng)，采用高空原位散拼、運(yùn)圈運(yùn)段控制的方法，安裝程序如下:
① 將每一圈環(huán)形鋼管通過(guò)加工和現(xiàn)場(chǎng)組拼分解為幾個(gè)單元(根據(jù)工程需要)，對(duì)接 口位置避開節(jié)點(diǎn)區(qū)。
② 利用安裝好的人字柱為支撐點(diǎn)，以每?jī)山M人字柱之間設(shè)置的H型鋼為臨時(shí)支撐 點(diǎn)，用兩臺(tái)汽車吊運(yùn)段吊裝較粗鋼管鋼管，用水準(zhǔn)儀、全站儀運(yùn)段控制每段的安裝精度， 直至較粗鋼管鋼管閉合。此時(shí)，人字柱與較粗鋼管鋼管已形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。
③ 在地面胎具上組焊中環(huán)相對(duì)細(xì)的鋼管與豎向腹桿，運(yùn)段吊裝，與較粗鋼管鋼管連 接，用全站儀配合吊線法精確控制豎向腹桿與較粗鋼管鋼管的同心度并用纜風(fēng)繩固定， 焊接豎腹桿與較粗鋼管相貫口 。
④ 安裝腹桿6、 7，并通過(guò)腹桿6、 7的運(yùn)段定位安裝內(nèi)環(huán)相對(duì)細(xì)的鋼管，，用全站
儀復(fù)核。
⑤在地面胎具上組拼腹桿12、 13，組成四角錐后整體吊裝，通過(guò)腹桿12、 13運(yùn)段
定位安裝外環(huán)相對(duì)細(xì)鋼管直至閉合。
網(wǎng)殼的安裝焊接球網(wǎng)殼部分，為正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)，主要構(gòu)件為焊接空心球
和無(wú)縫鋼管(直縫焊管)。施工中采用運(yùn)圈外擴(kuò)、逐步提升的方法。提升系統(tǒng)采用由絞磨
牽引的獨(dú)腳拔桿系統(tǒng)。首先，在高度5.0米混凝土平臺(tái)上放出中心控制點(diǎn)和控制軸線，
砌設(shè)支撐磚墩，由中心開始拼裝網(wǎng)殼，運(yùn)圈向外擴(kuò)散，當(dāng)周圍無(wú)法向外繼續(xù)拼裝時(shí)開始
提升，每次提升高度滿足向外擴(kuò)2 3圈的要求，依次循環(huán)。提升拔桿系統(tǒng)由內(nèi)環(huán)、中環(huán)、 外環(huán)三圈拔桿組成。隨著網(wǎng)殼的外擴(kuò)拼裝，三圈拔桿以接力的方式完成網(wǎng)殼的提升任務(wù)。 內(nèi)環(huán)、中環(huán)拔桿分別在中環(huán)、外環(huán)拔桿完全受力后退出工作并拆除。
網(wǎng)殼與環(huán)粱的空中合攏網(wǎng)殼部分與環(huán)粱系統(tǒng)作為兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)域各自獨(dú)立施工，
環(huán)粱系統(tǒng)施工完畢后自身己形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，網(wǎng)殼提升到位后，在高空懸吊狀態(tài)下 實(shí)現(xiàn)與環(huán)粱系統(tǒng)的空中對(duì)接合攏，完成整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)安裝。以兩根相互垂直的軸線與環(huán)
粱的四個(gè)交點(diǎn)為起始合攏點(diǎn)，通過(guò)散拼方法開始網(wǎng)殼與環(huán)粱的合攏，順序推進(jìn)，焊接工 作順序跟進(jìn)，完成網(wǎng)殼的最終合攏。
權(quán)利要求1.一種大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于穹頂由四個(gè)部分組成焊接球網(wǎng)殼(1)、環(huán)形管桁架(2)、人字柱(3)和鑄鋼支座(4)；該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(1)位于環(huán)形管桁架(2)的上面并與環(huán)形管桁架(2)焊接、共同組成屋蓋系統(tǒng)；人字柱(3)與環(huán)形管桁架(2)相貫焊接，共同組成鋼結(jié)構(gòu)穹頂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的焊接球網(wǎng)殼(1)，為正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)焊接而成，包括焊接空心球和 無(wú)縫鋼管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的環(huán)形管桁架(2)，是由一圈較粗鋼管和由外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)排布的三圈相對(duì)較細(xì)鋼管通過(guò)腹桿連接的管桁架結(jié)構(gòu)即環(huán)梁形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的人字柱(3)由兩根鋼管相貫連接而成，其下端與鑄鋼支座(4)插接后進(jìn)行 焊接連接，其上端與環(huán)形管桁架(2)相貫焊接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的鑄鋼支座(4)，是由鑄鋼部件以及球鉸可轉(zhuǎn)動(dòng)體系組成的，安裝于沿徑向向 外傾斜15°的預(yù)埋件上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大跨度雙層球面網(wǎng)殼穹頂，分別由為焊接球網(wǎng)殼部分、環(huán)形管桁架系統(tǒng)、為人字柱、鑄鋼支座結(jié)構(gòu)組這四個(gè)部分組成。雙層焊接球網(wǎng)殼部分為正放四角錐焊接球節(jié)點(diǎn)，主要構(gòu)件為焊接空心球和無(wú)縫鋼管(直縫焊管)。環(huán)形管桁架系統(tǒng)由一圈較粗鋼管和三圈(外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán))相對(duì)細(xì)的鋼管通過(guò)腹桿連接的管桁架結(jié)構(gòu)也稱環(huán)梁構(gòu)成，以抵抗網(wǎng)殼的水平向推力，并傳遞網(wǎng)殼的豎向荷載，與雙層焊接球網(wǎng)殼部分共同組成屋蓋系統(tǒng)。人字柱由兩根鋼管相貫焊接而成。鑄鋼支座結(jié)構(gòu)組由鑄鋼部件以及球鉸可轉(zhuǎn)動(dòng)體系組成，安裝在沿徑向向外傾斜15°的預(yù)埋件上。
文檔編號(hào)E04B7/08GK201321675SQ20082017836
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者劉新福 申請(qǐng)人:劉新福