一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系及其安装方法与流程

本发明涉及结构工程，具体涉及一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系及其安装方法。

背景技术：

1、随着经济生活的不断发展，人们对于幕墙建筑钢结构要求越来越高，幕墙形状以及结构体系越来越复杂，不仅对结构体系、构件设计以及连接节点的承载力和建筑外观，而且对建造安装精度和施工完结构受力性能上提出了更高要求。幕墙的支撑钢结构形式多样、千变万化，从受力机理上来区分，可以分为刚架结构、桁架结构及预应力索杆结构三种，在大跨度曲面幕墙的支撑钢结构应用上，其支撑钢结构往往需要较大的整体刚度，来抵抗水平荷载和竖向荷载，同时，其结构体系宜轻盈、形式千变万化、通透性强、艺术表现力强。

2、曲面幕墙支撑悬挑结构体系外形优美，采用整体刚度大、抵抗变形能力强的刚架结构体系，曲面幕墙立面布置箱形密柱结构，箱柱下端与地面结构层可靠刚性连接，在18.28米和22米标高布置弧形箱型钢梁与建筑主体结构刚性连接。在18.28米标高布置悬挑2.5米混凝土楼层钢平台，在22米～24米标高布置悬挑不小于12米屋盖钢结构，造成曲面幕墙支撑悬挑结构体系受力复杂，18.28米弧形箱梁节点构造设计难度非常大。

3、在申请号为cn 217150807 u的专利中，公开一种曲面幕墙支撑结构，包括：至少一主体；多个预埋连接组件，预埋连接组件间隔安装在主体上；幕墙支撑骨架，安装在预埋连接组件上；幕墙面板，幕墙面板安装在幕墙支撑骨架上，且幕墙面板沿着预埋连接组件的分布方向延伸。该方案解决了现有技术中幕墙装配单一的技术问题，同时能提高幕墙整体稳定性。但该现有专利的曲面幕墙结构没有得到改进，其安装完成后的结构受力状态不一致，且支撑结构的安装精度无法得到有效控制。

技术实现思路

1、本发明基于上述背景技术中存在的不足，针对现有曲面幕墙的结构力学性能不稳定，且曲面幕墙的安装精度无法得到有效控制的问题，目的是提供一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系及其安装方法，使曲面幕墙结构的受力状态一致，且有效控制其安装精度。

2、为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系，包括箱型密柱，所述箱型密柱依次连接安装有弧形钢梁、屋盖钢结构以及悬挑钢平台，所述箱型密柱包括多个下幕墙柱、上幕墙柱，所述弧形钢梁水平设于下幕墙柱的上端，所述屋盖钢结构通过上幕墙柱与弧形钢梁的上端连接，悬挑钢平台水平设置于弧形钢梁的内侧。

4、作为本发明的进一步改进，安装方法包括以下步骤：

5、步骤一，定位预埋所述下幕墙柱；

6、步骤二，安装弧形钢梁，所述弧形钢梁与箱型密柱采用刚性偏心连接：将弧形钢梁均匀分为多段，且每段弧形钢梁均设置连接l型幕墙柱节点，所述l型幕墙柱节点使幕墙荷载偏心作用在所述弧形钢梁的外侧；

7、步骤三，弧形钢梁的测量与焊接，在步骤二中每段弧形钢梁的左右端口，上、下幕墙柱节点端口均设置测量点，多段弧形钢梁的焊接采用焊接与测量同时进行的矫正焊接工艺；

8、步骤四，对接口焊接，箱型密柱和弧形钢梁的安装由两端往中间同步逐步进行，且同一段钢梁的两端对接处同时进行焊接作业；

9、步骤五，各构件合拢，将屋面钢结构、悬挑钢平台与弧形钢梁进行合拢，通过对测得合拢温度下合拢构件的长度布置焊接收缩余量值，接着对合拢构件进行配切端口余量，控制合拢时的坡口间隙和错边量；

10、步骤六，临时支撑架的卸载。

11、作为本发明的进一步改进，在步骤二中，每段弧形钢梁的连接处还设有临时支撑平台。

12、作为本发明的进一步改进，所述临时支撑平台包括每段弧形钢梁连接处的上下两侧设置的井字支撑架，所述屋盖钢结构也设置有等距分布的井字支撑架。

13、作为本发明的进一步改进，在步骤二中设置的l型幕墙柱节点分别与弧形钢梁、上幕墙柱以及下幕墙柱连接，具体为：l型幕墙柱节点包括上节点和下节点，所述上节点连接上幕墙柱与弧形钢梁，采用偏心扩大头外包梁箱连接节点；所述下节点连接下幕墙柱与弧形钢梁，采用偏心箱式连接节点。

14、作为本发明的进一步改进，所述l型幕墙节点采用对位设置竖向加劲钢板，在所述上节点、下节点连接范围内设置水平加劲板以使箱型密柱对接节点板精准对齐；下幕墙柱的顶端还设置有嵌入段，嵌入段包括四块钢板，下幕墙柱通过所述嵌入段与l型幕墙柱节点连接。

15、作为本发明的进一步改进，在步骤三中，每段弧形钢梁的焊接工艺具体为：从两边向中间焊接，对接口采用左右、上下对称焊接，分段采用跳焊。

16、作为本发明的进一步改进，在步骤四中对接口焊接作业的顺序为：先立焊、再平焊、最后仰焊，且在一个接口四面全部焊接完成后，再进行下一个接口。

17、作为本发明的进一步改进，在步骤五中得出合拢构件长度的具体方法为：对构件合拢部位的端口进行坐标精确测量，通过建立坐标体系对实测点进行坐标采集得出，同时需要控制合拢端口的错边量。

18、作为本发明的进一步改进，在步骤六中卸载临时支架的具体步骤为：首先拆除屋盖钢结构下部的井字支撑架，接着拆除弧形钢梁下部临时支撑架，最后拆除悬挑钢平台下部临时支撑架。

19、因此，本发明的主要有益效果在于：

20、（1）本发明提供的一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系，通过设置箱型密柱＋弧形钢梁＋屋盖钢结构＋悬挑钢平台组合而成的悬挑结构体系，大幅提升该曲面幕墙的结构受力性能，防止发生安装后的内力重分布现象；

21、（2）进一步地，通过l型幕墙柱节点及其连接安装方法使各结构相互贯通，提高安装控制精度；

22、（3）进一步地，通过将弧形钢梁分段测量焊接的方法步骤，解决弧形钢梁分段安装精度控制难题。

技术特征：

1.一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系，其特征在于，包括箱型密柱，所述箱型密柱依次连接安装有弧形钢梁、屋盖钢结构以及悬挑钢平台，所述箱型密柱包括多个下幕墙柱、上幕墙柱，所述弧形钢梁水平设于下幕墙柱的上端，所述屋盖钢结构通过上幕墙柱与弧形钢梁的上端连接，悬挑钢平台水平设置于弧形钢梁的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的安装方法，其特征在于，在步骤二中，每段弧形钢梁的连接处还设有临时支撑平台。

4.根据权利要求3所述的安装方法，其特征在于，所述临时支撑平台包括每段弧形钢梁连接处的上下两侧设置的井字支撑架，所述屋盖钢结构也设置有等距分布的井字支撑架。

5.根据权利要求2所述的安装方法，其特征在于，在步骤二中设置的l型幕墙柱节点分别与弧形钢梁、上幕墙柱以及下幕墙柱连接，具体为：l型幕墙柱节点包括上节点和下节点，所述上节点连接上幕墙柱与弧形钢梁，采用偏心扩大头外包梁箱连接节点；所述下节点连接下幕墙柱与弧形钢梁，采用偏心箱式连接节点。

6.根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于，所述l型幕墙节点采用对位设置竖向加劲钢板，在所述上节点、下节点连接范围内设置水平加劲板以使箱型密柱对接节点板精准对齐；下幕墙柱的顶端还设置有嵌入段，嵌入段包括四块钢板，下幕墙柱通过所述嵌入段与l型幕墙柱节点连接。

7.根据权利要求2所述的安装方法，其特征在于，在步骤三中，每段弧形钢梁的焊接工艺具体为：从两边向中间焊接，对接口采用左右、上下对称焊接，分段采用跳焊。

8.根据权利要求2所述的安装方法，其特征在于，在步骤四中对接口焊接作业的顺序为：先立焊、再平焊、最后仰焊，且在一个接口四面全部焊接完成后，再进行下一个接口。

9.根据权利要求2所述的安装方法，其特征在于，在步骤五中得出合拢构件长度的具体方法为：对构件合拢部位的端口进行坐标精确测量，通过建立坐标体系对实测点进行坐标采集得出，同时需要控制合拢端口的错边量。

10.根据权利要求2所述的安装方法，其特征在于，在步骤六中卸载临时支架的的具体步骤为：首先拆除屋盖钢结构下部的井字支撑架，接着拆除弧形钢梁下部临时支撑架，最后拆除悬挑钢平台下部临时支撑架。

技术总结
本发明涉及结构工程技术领域，具体涉及一种大跨度曲面幕墙密柱悬挑结构体系及其安装方法。曲面幕墙悬挑结构体系包括箱型密柱，所述箱型密柱依次连接安装有弧形钢梁、屋盖钢结构以及悬挑钢平台，基于该结构体系的安装方法，提高了弧形箱型钢梁分段安装精度，同时解决了该结构体系中弧形箱型钢梁的L型幕墙柱节点相互贯通与安装精度控制难题。

技术研发人员：周观根,施国飞,吴挺前,程志敏,朱熔基,许贤
受保护的技术使用者：浙江东南网架股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16