钢结构转换桁架的分段方法及分段式钢结构转换桁架技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及超高层民用建筑中钢结构的安装施工领域。
背景技术
现有技术中对大跨度的钢结构转换桁架采用分段吊装、空中拼接的技术，该技术存在工序穿插工期长、操作难度大的问题，且高空操作安全风险系数高、成本投入大。超高空、大吨位、大跨度钢结构转换桁架整体提升施工是民用建筑领域的首次大胆尝试，其中桁架构件尺寸多为BOX1000×950×80×80，跨度大、吨位大、高度高，传统的提升方案中预埋牛腿的上、下弦杆及配套的桁架上、下弦采用等长设计，采用该方案对钢结构转换桁架进行整体提升存在提升器安装困难、操作难度大、安全风险系数高的问题，安全质量无法保证。
发明内容
为了解决现有技术在钢结构转换桁架提升中存在的问题，本发明解决了钢结构转换桁架整体提升难题，通过采用牛腿上弦大于下弦的方法，保证了桁架的顺利提升，提高了桁架的安装效率，确保了工期和安全质量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：提出一种钢结构转换桁架的分段方法，包括以下步骤：
（1）桁架分段：根据施工工艺及施工机械设备的要求，对桁架进行分段，分为高空预埋段和地面拼装段，其中高空预埋段为两段对称分布的牛腿上弦及两段对称分布的牛腿下弦，且牛腿上弦长于牛腿下弦；地面拼装段为两段对称分布的桁架上弦分段、两段对称分布的桁架下弦分段、两段对称分布的消除应力分段及若干连接段，其中，桁架上弦分段短于桁架下弦分段；桁架上弦分段与牛腿上弦拼接，桁架下弦分段与牛腿下弦拼接，消除应力分段连接桁架上弦分段、桁架下弦分段、牛腿上弦及牛腿下弦；连接段与桁架上弦分段、桁架下弦分段拼接组成单榀桁架；
（2）确定牛腿上弦和牛腿下弦的长度差：
（a）根据桁架总体重量G和牛腿数量N计算出能够顺利提升桁架每个牛腿需承受的外力F1=G/N；
（b）为确保桁架提升时对牛腿上弦不产生单侧受力引起的桁架重心偏移，在牛腿上弦上设置提升平台，提升平台上在牛腿两侧各设置一个提升器，即每个牛腿上安装2台提升器，计算出每台提升器承受的拉力F2=F1/2；
(c)根据（a）、（b）步骤计算出的提升器所承受的外力选择合适的提升器，确定提升器的直径D；
(d)根据提升器直径参数确定设计的提升平台尺寸，提升平台尺寸要大于提升器直径D，给提升器的固定操作留出一定的操作空间；
(e)提升平台与牛腿的安装位置应根据确切的计算，找到提升过程中最安全位置设置平台；
（f）计算牛腿上弦与下弦长度差L：L=D+2a+b，其中，D为提升器直径，a为提升平台单侧与提升器边缘距离，b为提升平台与牛腿上弦边缘距离；
（3）确定桁架上弦分段及桁架下弦分段的长度差：桁架下弦分段长于桁架上弦分段，桁架下弦分段与桁架上弦分段的长度差与牛腿上弦与下弦的长度差相等。
采用权利要求1所述的钢结构转换桁架的分段方法的分段式钢结构转换桁架，由高空预埋段和地面拼装段组成，其中高空预埋段为两段对称分布的牛腿上弦及两段对称分布的牛腿下弦；地面拼装段为两段对称分布的桁架上弦分段、两段对称分布的桁架下弦分段及若干连接段，所述牛腿上弦的长度大于牛腿下弦的长度，桁架上弦分段的长度小于桁架下弦分段的长度，所述牛腿上弦与桁架上弦分段配合连接，所述牛腿下弦与桁架下弦分段配合连接。
所述桁架上弦分段、桁架下弦分段、牛腿上弦及牛腿下弦之间通过十字叉型的连接段连接。
本发明通过采用牛腿上弦长于牛腿下弦及桁架上弦分段短于桁架下弦分段的方法，满足了提升器的安装空间，为钢结构整体提升提供了足够的操作空间，首次解决了超高层民用建筑混凝土结构中钢结构的安装操作要点，此方法突破了传统思维，确保桁架顺利提升，克服了超高空、大吨位、大跨度钢结构转换桁架安装时工序穿插导致的工期延误、安装操作难度大、安全风险系数高等问题，保障了钢结构转换桁架的安装质量和安全性，提高了桁架的安装效率，作为全国首次公布的较成熟、具有较大创新推广意义的钢结构安装施工技术方法，此方法为后期此类大跨度、大吨位、超高空钢结构转换桁架的安装提供了一种可借鉴成熟可靠的分段施工方法。
采用该方法的分段式钢结构转换桁架，高空预埋端的牛腿上弦长于下弦，地面拼装端的桁架上弦分段短于桁架下弦分段，二者配套使用解决了桁架整体提升器的安装问题，其地面拼装段可组装后整体提升并与高空预埋段一次拼装完成单榀桁架的安装，与现有技术相比，有利于缩短工期，降低操作难度，提高钢结构转换桁架的安装效率。
附图说明
图1为本发明的分段式钢结构转换桁架的结构示意图；
图2为提升器的安装位置示意图；
图3为提升器在牛腿上弦上的安装位置示意图。
图中，1-牛腿上弦，2-牛腿下弦，3-消除应力分段，4-桁架上弦分段，5-桁架下弦分段，6-提升器，7-提升平台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
由于采用地面拼装整体提升的方法进行桁架安装，因此需要对桁架进行整体分段。考虑塔吊吊装性能和履带吊起重性能，根据桁架两侧结构形式特点，对桁架整进行分段。具体分段包括以下步骤：
（1）桁架分段：根据施工工艺及施工机械设备的要求对桁架进行分段，如图1所示，分为高空预埋段和地面拼装段，其中高空预埋段为两段对称分布的牛腿上弦1及两段对称分布的牛腿下弦2，且牛腿上弦1长于牛腿下弦2；地面拼装段为两段对称分布的桁架上弦分段4、两段对称分布的桁架下弦分段5、两段对称分布的消除应力分段3及若干连接段，其中，桁架上弦分段4短于桁架下弦分段5；桁架上弦分段4与牛腿上弦1拼接，桁架下弦分段5与牛腿下弦2拼接，消除应力分段3连接桁架上弦分段4、桁架下弦分段5、牛腿上弦1及牛腿下弦2；连接段与桁架上弦分段、桁架下弦分段拼接组成单榀桁架；
（2）确定牛腿上弦1和牛腿下弦2的长度差：
（a）根据桁架总体重量G和牛腿数量N计算出能够顺利提升桁架每个牛腿需承受的外力F1=G/N；
（b）为确保桁架提升时对牛腿上弦不产生单侧受力引起的桁架重心偏移，在牛腿上弦上设置提升平台7，如图2、3所示提升平台7上在牛腿两侧各设置一个提升器6，即每个牛腿上安装2台提升器6，计算出每台提升器6承受的拉力F2=F1/2；
(c)根据（a）、（b）步骤计算出的提升器所承受的外力选择合适的提升器，确定提升器的直径D；
(d)根据提升器直径参数确定设计的提升平台尺寸，提升平台尺寸要大于提升器直径D，给提升器的固定操作留出一定的操作空间；
(e)提升平台与牛腿的安装位置应根据确切的计算，找到提升过程中最安全位置设置平台；
（f）计算牛腿上弦与下弦长度差L：L=D+2a+b，其中，D为提升器直径，a为提升平台单侧与提升器边缘距离，b为提升平台与牛腿上弦边缘距离；
（3）确定桁架上弦分段及桁架下弦分段的长度差：桁架下弦分段长于桁架上弦分段，桁架下弦分段与桁架上弦分段的长度差与牛腿上弦与下弦的长度差相等。
采用上述分段方法的分段式钢结构转换桁架，包括高空预埋段和地面拼装段，其中高空预埋段为两段对称分布的牛腿上弦1及两段对称分布的牛腿下弦2；地面拼装段为两段对称分布的桁架上弦分段4、两段对称分布的桁架下弦分段5及若干连接段，其中桁架上弦分段4、桁架下弦分段5、牛腿上弦1及牛腿下弦2之间通过十字叉型的消除应力分段3连接。牛腿上弦1的长度大于牛腿下弦2的长度，桁架上弦分段4的长度小于桁架下弦分段5的长度。牛腿上弦1与桁架上弦分段4配合连接，牛腿下弦2与桁架下弦分段5配合连接，两段桁架上弦分段4之间、两段桁架下弦分段5之间及桁架上弦分段4与桁架下弦分段5之间均通过连接段连接。