一种大跨度柱面网壳封闭罩棚结构的制作方法

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  本专利针对传统大跨度网壳施工中高空作业复杂、精度难控的问题，提出采用双向弹性板式橡胶支座实现地面化拼装。通过竖向与侧向支座协同支撑，结合预拉钢丝绳分段控制技术，将高空安装转化为地面操作，明显提升施工效率与结构稳定性。

  本实用新型涉及一种储煤棚或干煤棚，具体涉及一种大跨度柱面网壳封闭罩棚结构。

  为提高煤炭的利用率，减少环境污染，煤炭集运站、转运站、发电站，需要设置储煤棚或干煤棚以对煤炭堆放场地形成封闭的围护，这类大跨度大高度的封闭罩棚其科学经济合理的方案是采用大跨度柱面网壳结构。

  一般的柱面网壳结构底部的半封闭围护结构为混凝土墙柱结构，而网壳结构属于钢结构，钢结构和混凝土墙柱结构如何形成可靠连接，并实现网壳结构安全便捷准确的施工，是建造柱面网壳结构的核心问题。由于不同的支撑结构和节点连接方式，造成最终柱面网壳的可靠性也不同。且不同的连接方式的安装工艺也不相同，造成现有的柱面网壳结构存在如下问题：临时支承脚手架用量大，施工周期长；实施工程的成本高；高空作业量大，施工安全性差；施工拼装的累计误差问题突出；高空吊装对位拼接困难；临时承力支架的安全风险隐患突出；顶升装置的稳定问题突出；需用设备较多等等。对于特大、超高的大跨度柱面网壳，实施工程的成本和施工的难度依然比较大。

  本实用新型为解决现存技术存在的问题，提供了一种支撑稳定、连接可靠且施工方便的大跨度柱面网壳封闭罩棚结构。

  一种大跨度柱面网壳封闭罩棚结构，包括位于两端的独立混凝土基础和由独立混凝土基础支撑的网壳体，网壳体为球杆组件，杆与杆的连接处设置有节点螺栓球，独立混凝土基础上设置有用于支撑网壳体的双向弹性板式橡胶支座，双向弹性板式橡胶支座由竖向支座和侧向支座组成，竖向支座安装在独立混凝土基础的顶面，侧向支座安装在独立混凝土基础一侧向上伸出的侧面上，竖向支座和侧向支座都与支座螺栓球连接，并共同支撑支座螺栓球，支座螺栓球再与网壳体连接。竖向支座和侧向支座的转动中心与支座螺栓球的球心重合。

  所述的竖向支座包括嵌入独立混凝土基础顶面内的竖向支座预埋板，通过竖向支座锚栓与竖向支座预埋板连接的竖向支座底板，和固定在竖向支座底板上方的竖向支撑立板和竖向支座加劲肋。竖向支座底板与竖向支座预埋板之间设置有叠合橡胶垫。竖向支撑立板与竖向支座加劲肋垂直相交，两者的顶部均开有与支座螺栓球吻合的槽口。竖向支撑立板和竖向支座加劲肋顶部形成的槽口共同对支座螺栓球形成碗状支撑面。

  所述的侧向支座包括嵌入独立混凝土基础侧面内的侧向支座预埋板，通过侧向支座锚栓与侧向支座预埋板连接的侧向支座底板，和固定在侧向支座底板上的支撑立管，支撑立管通过杆件与支座螺栓球连接。侧向支座底板上设置有与支撑立管连接的水平加劲板和竖向加劲板，水平加劲板和竖向加劲板相互垂直。侧向支座底板与侧向支座预埋板之间设置有橡胶叠合板。

  本实用新型的大跨度柱面网壳封闭罩棚结构，采用双向弹性板式橡胶支座，两个支座的转动中心与支座螺栓球的球心重合，分工明确，传递合理，支撑稳定，连接可靠，与边界假定一致。本实用新型的柱面网壳封闭罩棚结构的安装过程无需搭建脚手架，利用吊车等举升装备做辅助工具，实现了安全、高效、经济的施工，工期短。

  以下，参照附图和具体实施例对本实用新型的大跨度柱面网壳封闭罩棚结构可以进行详细说明。

  图1 是本实用新型的大跨度柱面网壳封闭罩棚结构的俯视图；图2 是沿图1中A-A的剖视图。如图1和图2所示，本实用新型的大跨度柱面网壳封闭罩棚结构，包括位于两端的独立混凝土基础1和由独立混凝土基础1支撑的网壳体4，网壳体4为球杆组件，杆与杆的连接处设置有节点螺栓球，独立混凝土基础1上设置有用于支撑网壳体的双向弹性板式橡胶支座，双向弹性板式橡胶支座由竖向支座2和侧向支座3组成，竖向支座2安装在独立混凝土基础的顶面，侧向支座3安装在独立混凝土基础一侧向上伸出的侧面上，竖向支座2和侧向支座3都与支座螺栓球连接，并共同支撑支座螺栓球5，支座螺栓球5再与网壳体4连接。

  图3 是本实用新型的双向弹性板式橡胶支座的结构示意图。如图3所示，竖向支座2安装在独立混凝土基础1的顶面，包括嵌入独立混凝土基础1顶面内的竖向支座预埋板2.1，通过竖向支座锚栓2.4与竖向支座预埋板2.1连接的竖向支座底板2.3，和固定在竖向支座底板2.3上方的竖向支撑立板2.5和竖向支座加劲肋2.6。竖向支座底板2.3与竖向支座预埋板2.1之间设置有叠合橡胶垫2.2。

  竖向支撑立板2.5与竖向支座加劲肋2.6垂直相交，两者的顶部均开有与支座螺栓球5吻合的槽口。竖向支撑立板2.5和竖向支座加劲肋2.6顶部形成的槽口共同对支座螺栓球5形成碗状支撑面。槽口可以限制支座螺栓球5的移动，但允许其转动。

  侧向支座3安装在独立混凝土基础一侧向上伸出的侧面上，包括嵌入独立混凝土基础1侧面内的侧向支座预埋板3.7，通过侧向支座锚栓3.4与侧向支座预埋板3.7连接的侧向支座底板3.5，和固定在侧向支座底板3.5上的支撑立管3.1，支撑立管3.1通过杆件与支座螺栓球5连接。侧向支座底板3.5上设置有与支撑立管3.1连接的水平加劲板3.2和竖向加劲板3.3，水平加劲板3.2和竖向加劲板3.3相互垂直。侧向支座底板3.5与侧向支座预埋板3.7之间设置有橡胶叠合板3.6。

  步骤二，在地面上，由一端的支座起，将大跨度网壳的纵向中部宽度为1~2个柱距拼装6个节间的起始网壳（网壳体的一部分），组成初始单元。

  步骤三，通过吊车吊装初始单元，吊起后一端搁置于基础顶部的竖向支座2上，另一端放置于地面临时支撑上，其中，将支座螺栓球5搁置在竖向支座2顶部的槽口内。

  步骤四，为限制支座螺栓球5球心移动，加装侧向临时限位支座，和竖向支座2形成可旋转、但球心位置不可移动球铰支座。该临时支座由一块竖向限位板和两块水平加劲肋组成，焊接于预埋板，限位板延伸过球顶点，包裹至支座螺栓球5上半球部分，临时支座的安装应先定位再焊接。

  步骤五，利用吊车适当提升初始单元的末端，使拼接位置的高度适合地面安装施工的要求，相应对初始单元的另一端头进行累积拼装。通过吊车7预拼球杆组件直接重复对位拼接。将本应竖向高空拓展安装的网壳横向拓展安装，无需搭建脚手架。过程中用汽车吊微调球节点位置，确认无误后设置临时支撑点，每拼接一定长度后将初始单元的一端放置于地面，再将吊点位置逐步向另一端移动，并依次拼装初始单元延伸段构件。举升时吊挂的母拱上的位置要根据受力原理，选择在受力最合理、发生变形最小的位置。

  步骤六，当网壳拼装至跨度1/2处，进行第一预拉钢丝绳安装，同时拼装另一端端合拢网壳单元，在地面上拼接网架单元（五个球节间的长度），形成初始网壳，并用另一起重设备，依次按照自第一施工段至第五施工段的顺序将拼装好的吊装单吊装至竖向支座2上，并加装侧向临时支座。其中，通过安装预拉钢丝绳增强网壳的刚度，并防止网壳杆件出现超应力，网壳的一端作为固定点，多道钢索一端应张拉于支座附近的球上，使网壳结构与临时钢索形成局部稳定体系后再吊装。钢索张拉完毕后，应检测两端实际位置与理论偏差值，适当调整钢索拉力，使结构的整移在可控范围内，重复上述过程直到合拢段。同时，在起吊端两侧设置缆风绳，缆风绳的夹角不宜大于30°。

  步骤九，应用全站仪、经纬仪等测量工具进行高空测量定位。应用汽车吊和微调高强螺栓的方法，有效地控制和调节螺栓球节点的位置，保证安装精度。

  步骤十，两端初始单元间差一组杆件单元时，进行合拢拼装。为防止网架在提升时失稳，一端增加二台吊机；在横向两侧各设置2根缆风绳，以保证侧向稳定性；另对该端初始单元配置两台起吊吊机；另一端初始单元配置两台起吊吊机。提升两块初始单元到预定位置，再补齐2个已拼初始单元之间的构件，初始单元拼装完毕。

  步骤十一，待初始单元合拢块安装调试完毕后，全方面检查节点螺栓球位置及高强度螺栓的拧紧情况，检查杆件有无弯曲现象，压杆不得有缝隙，对拉杆套筒的缝隙，察觉缺陷要及时做好调整。而后，再焊接支座螺栓球与竖向支撑立板2.5和竖向支座加劲肋2.6之间的焊缝。至此整个母结构安装完成。

  步骤十二，采用高空悬挑法施工，沿着母结构纵向伸展推进，继续安装两个柱距后，拆除侧向临时限位支座的竖向限位板及水平加劲肋，替换上侧向支座3。

  步骤十三，依次安装与之邻近的别的部分网壳，直到完成整个大跨度柱面网壳的安装。