專利名稱：傾斜三棱錐形桁架式框架結(jié)構(gòu)及其制作、安裝、測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木建筑工程領(lǐng)域中的塔桅結(jié)構(gòu)工程建造技術(shù)，特別涉及一種傾斜三棱錐形鋼管空間桁架式框架結(jié)構(gòu)斜塔及其建造方法，結(jié)構(gòu)類型為空間鋼結(jié)構(gòu)，具體為空間桁架式框架結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
國內(nèi)、外的高聳結(jié)構(gòu)主要有電視塔、無線電塔、微波塔、輸電線路塔、旅游、觀光、紀(jì)念塔，主要分為鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(包括預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu))。其中鋼結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)鋼材強(qiáng)度高、塑性和韌性好、具有勻質(zhì)等向體性能、可焊可裝配、整體穩(wěn)定性好、整體重量輕等。國內(nèi)、外采用“鋼結(jié)構(gòu)”的高塔建筑概況見下表。


鋼結(jié)構(gòu)桿件之間的連接主要有鉚接、焊接、螺栓連接等，最近20年的鋼塔均采用散裝法，法蘭盤螺栓連接?？梢娡跽孛瘛段覈摻Y(jié)構(gòu)電視塔設(shè)計與施工概況》。
現(xiàn)有技術(shù)的直線或折線形直塔，因?yàn)閺耐庥^上看具有穩(wěn)定性，沒有傾斜所產(chǎn)生的緊迫和震撼的感覺，而建造斜塔有一定的技術(shù)難度，其基礎(chǔ)、主體各單元分段加工和安裝具有較復(fù)雜的變形控制措施，需要進(jìn)行精確的工廠加工定位和現(xiàn)場安裝空中定位，而現(xiàn)有技術(shù)還沒有對建造斜塔提出一種成熟的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種傾斜三棱錐形桁架式框架結(jié)構(gòu)及其制作、安裝、測量方法，解決現(xiàn)有技術(shù)還沒有對建造斜塔提出一種成熟的技術(shù)方案的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種傾斜三棱錐形桁架式框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，包括有三棱錐錐臺部和三棱錐頂尖部；所述三棱錐錐臺部的三根棱線為由多個格構(gòu)柱單元通過法蘭連接而成的桁架柱，所述三根桁架柱的柱腳固定于作為所述三棱錐底面的一基臺上，一根桁架柱為受壓桁架柱并與所述三棱錐底面的夾角大于90°且小于110°，另外兩根桁架柱為受拉桁架柱并與所述底面的夾角大于50°且小于65°；所述三棱錐錐臺部還包括多個由格構(gòu)單元焊接而成的桁架梁，通過與所述三棱錐底面平行的方式分多個平行層在所述桁架柱之間通過法蘭連接；所述格構(gòu)柱單元由多根鋼管和法蘭焊接而成，所述格構(gòu)柱單元之間通過法蘭連接；所述三棱錐頂尖部為由鋼管焊接的一體結(jié)構(gòu)，所述三棱錐頂尖部的三根棱線為沿所述三棱錐錐臺部的桁架柱焊接延伸的鋼管。
上述的框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，每隔2或3個所述平行層設(shè)置一個加強(qiáng)層，并且在所述平行層之間還設(shè)置有斜撐。
上述的框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，在所述三棱錐錐臺部的外表面包覆有石材幕墻，在所述三棱錐頂尖部的外表面包覆有玻璃幕墻。
上述的框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，所述受壓桁架柱與所述三棱錐底面的夾角為99.68°，所述兩根受拉桁架柱與所述三棱錐底面的夾角為64.69°。
上述的框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，所述三根桁架柱的柱腳形成以所述受壓桁架柱的柱腳為頂點(diǎn)的等腰三角形，并且頂角為50°。
上述的框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于，所述等腰三角形的底邊為25.2米，高為27米，所述平行層的間距為12米，所述三棱錐錐臺部高73米。
為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供了一種上述框架結(jié)構(gòu)的制作、安裝方法，其特點(diǎn)在于，包括如下步驟步驟一，焊接制作用于組裝桁架柱和桁架梁的格構(gòu)柱單元，焊接制作由鋼管結(jié)構(gòu)組成的三棱錐頂尖部；步驟二，建造作為所述三棱錐底面的基臺；步驟三，吊裝所述格構(gòu)柱單元，于所述基臺上焊接組成所述桁架柱和桁架梁，組成所述三棱錐錐臺部；步驟四，將所述三棱錐頂尖部吊裝至所述錐臺部的頂端，使所述三棱錐頂尖部的三根棱線沿所述三棱錐錐臺部的三根桁架柱延伸對齊。
上述的方法，其特點(diǎn)在于，所述步驟三進(jìn)一步包括步驟31，進(jìn)行柱腳測量，吊裝位于柱腳與第一平行層之間的組成所述受壓桁架柱的第一節(jié)受壓桁架柱，吊裝組成所述兩根受拉桁架柱的兩根第一節(jié)受拉桁架柱；吊裝位于所述第一平行層并分別連接所述三根桁架柱的三根第一層桁架梁；步驟32，吊裝位于第一平行層與第二平行層之間的第二節(jié)受壓桁架柱和兩根第二節(jié)受拉桁架柱；吊裝位于所述第二平行層并分別連接所述三根桁架柱的三根第二層桁架梁；步驟33，安裝第一、二層桁架梁之間的面梁；步驟34，安裝現(xiàn)有層的上一層的桁架柱和桁架梁；步驟35，安裝所述上一層的桁架梁與所述現(xiàn)有層桁架梁之間的面梁；步驟36，重復(fù)步驟34、35，直到組成所述三棱錐錐臺部。
為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供了一種用于上述框架結(jié)構(gòu)的制作、安裝方法中的測量方法，其特點(diǎn)在于，包括如下步驟步驟91，在安裝每一層的桁架柱和桁架梁時，選一根桁架梁的中點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用懸吊鋼尺傳遞高程，測出所述基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高；步驟92，測量每一層的桁架柱和桁架梁的位置誤差，并進(jìn)行調(diào)整；步驟93，測量所述框架結(jié)構(gòu)的整體變形，在所述三棱錐頂尖部選定一選定點(diǎn)，在所述三棱錐底面所在平面的兩點(diǎn)架設(shè)經(jīng)緯儀，并保證所述經(jīng)緯儀在所述框架結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時能夠觀測到所述選定點(diǎn)，之后進(jìn)行多次觀測，把每次觀測的記錄進(jìn)行比較，計算出所述框架結(jié)構(gòu)的變形結(jié)果。
上述的測量方法，其特點(diǎn)在于，所述步驟92中的調(diào)整包括對超過垂直方向誤差限度的桁架柱，用卷揚(yáng)機(jī)向相反方向拉，合乎要求后，將桁架柱的法蘭間產(chǎn)生的間隙用斜墊片墊實(shí)。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于(1)應(yīng)用斜塔空間鋼結(jié)構(gòu)三棱錐形巨型管桁架結(jié)構(gòu)單元體加工制作技術(shù)，通過采用先進(jìn)的空間定位、加工和焊接工藝，解決了空間鋼結(jié)構(gòu)的加工制作難題；(2)針對工程特點(diǎn)，研究解決了空間鋼結(jié)構(gòu)斜塔的空間精確定位、高空分段組合吊裝等技術(shù)難題。
(3)采用斜塔鋼柱腳傾斜預(yù)埋錨栓技術(shù)。通過加工模具、采用全站儀控制，解決了傾斜預(yù)埋錨栓的質(zhì)量控制難題。
綜上所述通過復(fù)雜有序的桁架式框架構(gòu)件(桁框架梁、桁框架柱、撐桿、連系桿等)組成了嚴(yán)密的“空間桁架式框架結(jié)構(gòu)體系”，具有了足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，該傾斜鋼結(jié)構(gòu)可以滿足承受使用荷載(主要是水平風(fēng)荷載)，結(jié)構(gòu)的安全等級達(dá)到了規(guī)范要求的“二級”。


圖1為本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)的立面示意圖；圖2為本發(fā)明格構(gòu)柱單元的成型胎組裝前放樣立胎平臺面布置圖；圖3為本發(fā)明格構(gòu)柱單元的放樣立胎工裝簡圖；圖4為本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)的安裝場地周圍布設(shè)的閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)示意圖；圖5為本發(fā)明在安裝過程中的高程測量計算的示意圖；圖6為本發(fā)明安裝后的變形測量示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，為本發(fā)明的傾斜三棱錐形鋼管空間桁架式框架結(jié)構(gòu)的立面示意圖，本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)為一標(biāo)志塔，標(biāo)志塔為焊接鋼管空間桁架式框架結(jié)構(gòu)，為傾斜三棱錐形狀。73m以下由三根斜向格構(gòu)柱構(gòu)成，73m以上采用3根鋼管構(gòu)成，橫向配合鋼管橫梁和斜桿連接成整體，73m以下每隔12m設(shè)置加強(qiáng)桁架梁，并在層間設(shè)置斜撐。
標(biāo)志塔的底層水平截面即三棱錐底面的外輪廓為頂角為50°的等腰三角形，也就是本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)的三根桁架柱的柱腳形成以受壓桁架柱的柱腳為頂點(diǎn)的等腰三角形，等腰三角形的底邊為25.2米，高為27米。三根桁架柱于三棱錐底面的夾角為99.68°，兩根受拉桁架柱與所述三棱錐底面的夾角為64.69°鋼結(jié)構(gòu)斜塔基本構(gòu)件為鋼管和法蘭，組合成空間桁架梁、空間桁架柱，桁架梁之間為平面桁架，桁架梁和桁架柱分段焊接成一體，通過法蘭連接。
一、本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)主要工藝如下主體結(jié)構(gòu)鋼管管徑大于φ400均用Q345E鋼板卷焊；管徑小于φ400并大于φ180采用Q345C無縫鋼管，管徑小于并等于φ180者采用Q235C無縫鋼管。與法蘭節(jié)點(diǎn)有關(guān)的所有板材和螺栓均用Q345C鋼。
除法蘭節(jié)點(diǎn)以外的其余塔內(nèi)型鋼、節(jié)點(diǎn)板、鋼板均采用Q235B。
管徑大于φ400采用3000t液壓機(jī)卷管，3000t精裝機(jī)精整。采用雙面坡口埋弧自動焊焊接，焊縫采用超聲波探傷。塔柱主桿及桁架主桿采用火焰切割法進(jìn)行下料，下料尺寸允許偏差寬+1mm 長0-3mm。
加工坡口用半自動氣割打坡口，坡口面要求光滑，清除氧化皮，將缺棱部位磨平。預(yù)彎用相匹配的預(yù)彎模預(yù)彎，φ600規(guī)格采用650預(yù)彎模，φ450規(guī)格采用500預(yù)彎模，兩端安裝過渡塊，避免局部壓痕。折彎采用3000t壓力機(jī)，在折彎過程用計算機(jī)控制進(jìn)深量，折彎對點(diǎn)偏差不大于開口直徑，應(yīng)控制在20mm范圍內(nèi)。合縫板厚為16、20、24的管均采用自動合縫架合縫，板厚28的用3000t精整機(jī)進(jìn)行合縫，橢圓度、錯邊量、合縫間隙、扭曲度都是合縫段必須控制的指標(biāo)。精整選用600、450的精整模對Φ600、Φ450的管徑進(jìn)行精整，橢圓度偏差-1～2，長度每隔0.5m整一次，然后旋轉(zhuǎn)45°再整一次，如此循環(huán)將直線度偏差控制在3mm范圍以內(nèi)，精整前需將焊縫余高磨平，避免余高部分壓下時連帶壓深過渡。局部熱校直觀察管體的彎形情況(外凸或內(nèi)凹)，針對出現(xiàn)的情況選擇校直方法火焰法、機(jī)械法、機(jī)械法和火焰法相結(jié)合的三種方法進(jìn)行解決。
放樣立胎標(biāo)志塔單元體構(gòu)件為空間結(jié)構(gòu)，放樣精度需采用有效措施進(jìn)行控制。桁框架梁、柱的節(jié)點(diǎn)相貫線最多達(dá)9道，主管最大直徑600mm，最大壁厚28mm。在放樣之前，采用AutoCAD建立斜塔及其每個桁架構(gòu)件的三維模型，然后根據(jù)細(xì)部圖紙，在放樣平臺上對桁架構(gòu)件進(jìn)行1∶1實(shí)物放樣。如圖2所示，為成型胎組裝前放樣立胎平臺面布置圖。根據(jù)工藝卡及構(gòu)件圖中的水平方向標(biāo)注確定法蘭孔或板的位置，根據(jù)滑胎的角度標(biāo)識來調(diào)節(jié)好兩面角的位置，同時利用圓胎上原有的定位銷孔來定位。所立各胎支架在加固焊接后必須用余料進(jìn)行加固措施，預(yù)防組裝過程中碰撞變形；立完胎后必須進(jìn)行段檢合格后與工位操作人員進(jìn)行現(xiàn)場交接。
整體組裝放樣立胎，圖3為放樣立胎工裝簡圖確定各橫斜桿節(jié)點(diǎn)的投影位置；待樣全部放完后，將立胎用平放胎板調(diào)至適當(dāng)立胎位置避開節(jié)點(diǎn)管位置，且不影響吊錘使用。將板吊入后查看板下閃縫情況，要求與地面貼合良好，無縫隙，并用膨脹螺栓進(jìn)行地面緊固，并與水泥平臺拉地盤焊接到一起。將裝配好的支架放到預(yù)先設(shè)置的放置點(diǎn)處，利用水準(zhǔn)儀水平找正，進(jìn)行加固焊接。放樣完畢后根據(jù)各節(jié)點(diǎn)平面位置進(jìn)行檢樣、校樣合格后進(jìn)行下一步操作。對胎完畢后，依據(jù)工藝卡或構(gòu)件圖的標(biāo)示，確定節(jié)點(diǎn)法欄板或孔的位置。
格構(gòu)柱單元的兩端法蘭盤組裝焊接工藝如下主桿兩端法蘭盤組裝用大液壓滑胎組裝，組裝長度允許±2mm。兩端法蘭盤焊接應(yīng)用埋弧自動焊機(jī)(MZ-1-1000)、傾斜架工裝。
節(jié)點(diǎn)管組裝焊接順序先組裝主桿兩端法蘭盤→焊接兩端法蘭盤→組裝兩端法蘭盤徑板→焊接兩端兩端法蘭徑板→組裝主桿節(jié)點(diǎn)管、連板→焊接節(jié)點(diǎn)管及連板。主桿節(jié)點(diǎn)組裝前，先將節(jié)點(diǎn)組裝焊接完畢。
塔架組裝先放樣、立胎。塔體分三組胎具組裝，桁架三組胎具，共6套胎具同時操作，根據(jù)圖紙尺寸在平臺上放大樣。在鐵板上把胎板組裝好，組裝胎板時，用水準(zhǔn)儀打好水平。胎板立好后，將主桿吊到胎板上，同時緊固好兩端法蘭盤，再把橫桿對準(zhǔn)在比子上，準(zhǔn)確無誤后再讓電焊工把桿件點(diǎn)固定好。
設(shè)計要求管—管相貫節(jié)點(diǎn)均為一級焊縫，而且由于管結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q345鋼和鋼管壁較厚，給焊接帶來很大難度。設(shè)計要求凡是鋼管、鋼板的對接焊，鋼管法蘭的內(nèi)外環(huán)焊縫均要求一級焊縫，100％外觀檢測，100％超聲波探傷。而且大量的大口徑鋼管交叉焊縫，一部分節(jié)點(diǎn)為多次相貫焊縫非常密集，應(yīng)作好防變形措施。嚴(yán)格按照建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程JGJ81-91進(jìn)行焊縫的無損檢檢驗(yàn)(超聲波探傷、磁粉探傷)。對不合格的焊縫進(jìn)行返修，返修之后仍要通過檢測。
二、斜塔空間桁架式框架鋼結(jié)構(gòu)的安裝技術(shù)如下標(biāo)志塔結(jié)構(gòu)為焊接鋼管空間鋼結(jié)構(gòu)，主體三個面傾斜，受壓柱傾斜9.680，受拉柱傾斜25.310。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接采用法蘭。
1)施工方案確定斜塔鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件重，單個構(gòu)件十幾噸、二十多噸，并且為保證后續(xù)工序施工，附房結(jié)構(gòu)必須施工，吊車工作半徑加大。經(jīng)綜合考慮決定采用吊車吊裝。
2)工藝流程及操作方法施工工藝流程柱腳測量→吊裝第一節(jié)受壓柱→吊裝第一節(jié)受拉柱→吊裝第一節(jié)南北大梁→吊裝第一節(jié)東側(cè)大梁→吊裝第二節(jié)受壓柱→吊裝第二節(jié)受拉柱→吊裝第二節(jié)南北大梁→吊裝第二節(jié)東側(cè)大梁→安裝第一、二節(jié)大梁間的面梁→安裝上一層柱、梁→安裝上一層面梁→以此類推→吊裝塔尖。
北面的大梁51.997m以下均由80t吊車完成，東面、南面的梁和北面51.997m以上的由150t履帶吊完成。標(biāo)高73.000米～85.000米以下塔段分件吊裝。85m以上塔體整體吊裝。幕墻和避雷、航空燈以及泛光照明等所有設(shè)備必須在地面組裝好，整體吊裝。采用300t吊車吊裝，150t履帶吊配合摘鉤。
高強(qiáng)螺栓安裝高強(qiáng)螺栓連接副扭矩檢驗(yàn)應(yīng)在施擰1h后，48h內(nèi)完成。
檢驗(yàn)方法在螺尾端頭和螺母相對位置劃線，將螺母退回60度左右，用扭矩扳手測定擰回至原來位置時的扭矩值。該扭矩值與施工扭矩值的偏差在10％以內(nèi)為合格。
高強(qiáng)螺栓連接副終擰扭矩值按下式計算Tc＝K×Pc×d式中 Tc——終擰扭矩值(N.m)Pc——施工預(yù)拉力值標(biāo)準(zhǔn)值(kN)d——螺栓公稱直徑(mm)K——扭矩系數(shù)(0.11～0.15)高強(qiáng)螺栓連接副施擰預(yù)拉力值標(biāo)準(zhǔn)值三、斜塔空間鋼結(jié)構(gòu)測量控制技術(shù)如下標(biāo)志塔空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其安裝精度又要求非常高，預(yù)埋錨栓墊板法蘭中心標(biāo)高水平方向偏差值小于±5mm，垂直方向偏差值小于±2mm，角度偏差值小于±0.02°。
1)總體控制平面控制場地控制測量，按照高級控制低級、由整體到局部、先控制后碎部逐級控制的測量原則，結(jié)合場地、工程建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場通視條件及現(xiàn)場施工的需要，以城市導(dǎo)線點(diǎn)為高級控制點(diǎn)，沿場地周圍布設(shè)了一條閉合導(dǎo)線，作為首級控制導(dǎo)線網(wǎng)。導(dǎo)線全長中誤差高于1/40000，方位角閉合差小于±5n1/2″(n為導(dǎo)線點(diǎn)個數(shù))，平差后精度指標(biāo)測角中誤差小于±4″，邊長相對中誤差高于1/45000。圖4為安裝場地周圍布設(shè)的閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)示意圖軸線控制點(diǎn)的測放，按常規(guī)正倒鏡頭點(diǎn)法投測，并經(jīng)平差、復(fù)核后，采用直角坐標(biāo)法測放出其他線及墻體控制線等細(xì)部線。為了便于檢核，在各流水段內(nèi)應(yīng)以適當(dāng)密度設(shè)置預(yù)留點(diǎn)，對于標(biāo)志塔的點(diǎn)位檢查采用激光鉛直儀法進(jìn)行投點(diǎn)檢核。
2)豎向標(biāo)高控制從第一節(jié)到最后一節(jié)鋼柱連接的測量控制高程測量，圖5為高程測量計算的示意圖，在安裝每節(jié)時，選一根梁的中點(diǎn)G作為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用懸吊鋼尺傳遞高程，按照下面公式測出基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高Hm＝Hh+a+1+Δt+Δk
Hm所測中點(diǎn)的標(biāo)高；Hh地面上水準(zhǔn)點(diǎn)高程；鋼尺距離；Δt鋼尺溫度改正數(shù)；Δk鋼尺尺長改正數(shù)。
由于受現(xiàn)場條件的影響，不能都是用懸吊鋼尺傳遞高程法，最后決定用水管以所測基點(diǎn)為準(zhǔn)，對其他各點(diǎn)進(jìn)行抄平。具體方法是選30mφ10的透明水管，先將水管灌滿水(注意水管中不能有氣泡)，將兩端拉結(jié)，以防管內(nèi)水流出，將水管兩端的結(jié)打開，一端先靠在基準(zhǔn)點(diǎn)上，另一端靠在被測點(diǎn)H、I上，并慢慢移動水管(上或下)，使基準(zhǔn)點(diǎn)一端的水管中的水柱逐漸靠近基準(zhǔn)點(diǎn)，最后調(diào)整到該點(diǎn)處水柱的凹液面與基本準(zhǔn)點(diǎn)相平，用三角板量測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的高差，做好記錄，然后在安裝時進(jìn)行調(diào)整。
3)對受壓柱和受拉柱進(jìn)行測量控制，并使用如下糾偏措施對垂直度超差者，可用卷揚(yáng)機(jī)將塔柱向相反方向拉，當(dāng)合乎要求后，將塔柱法蘭產(chǎn)生的間隙用斜墊片墊實(shí)。
4)竣工后的變形測量參考圖6，為竣工后的變形測量示意圖。在塔頂選定一特殊點(diǎn)S點(diǎn)，保證塔發(fā)生變形時，在M、N點(diǎn)架設(shè)經(jīng)緯儀觀測S點(diǎn)時都能觀測到。具體方法是在圖中以“X”軸為坐標(biāo)系中的“X”軸，以“C”軸為坐標(biāo)系中的“Y”軸，所以只要每次觀測時計算出S點(diǎn)的坐標(biāo)，把每次觀測的記錄進(jìn)行比較，就可以計算出標(biāo)志塔的變形結(jié)果。圖中M點(diǎn)到N點(diǎn)的距離為2L，0是M點(diǎn)和N點(diǎn)的中點(diǎn)。當(dāng)標(biāo)志塔變形時，可以應(yīng)用數(shù)學(xué)公式根據(jù)α、β和2L等數(shù)據(jù)計算出S點(diǎn)的坐標(biāo)。推理如下由|MR|tagα＝|NR|tagβ＝|RS|、|MR|+|NR|＝2L推出|MR|與|NR|的距離，即得出S點(diǎn)的坐標(biāo)，由各次坐標(biāo)值得出變形結(jié)果。
綜上所述，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)體系形成的基礎(chǔ)上，對鋼結(jié)構(gòu)方案設(shè)計進(jìn)行深化設(shè)計，設(shè)計出每一個結(jié)構(gòu)單元的“上弦、下弦、腹桿、連接節(jié)點(diǎn)”等的詳細(xì)尺寸、位置、水平角、垂直角；對這種復(fù)雜的“斜三棱錐形的空間桁架式框架結(jié)構(gòu)斜塔”進(jìn)行空間鋼結(jié)構(gòu)桿件單元體加工，控制其精度，誤差小于2mm，保證焊接質(zhì)量(超聲波探傷達(dá)100％合格)，優(yōu)化組合出一種最合理的安裝順序，以利于現(xiàn)場安裝，對現(xiàn)場安裝過程中的塔體進(jìn)行臨時抗傾覆控制，最后完成鋼塔主體桿件安裝。并達(dá)到如下效果(1)應(yīng)用斜塔空間鋼結(jié)構(gòu)三棱錐形巨型管桁架結(jié)構(gòu)單元體加工制作技術(shù)，通過采用先進(jìn)的空間定位、加工和焊接工藝，解決了空間鋼結(jié)構(gòu)的加工制作難題；(2)針對工程特點(diǎn)，研究解決了空間鋼結(jié)構(gòu)斜塔的空間精確定位、高空分段組合吊裝等技術(shù)難題。
(3)采用斜塔鋼柱腳傾斜預(yù)埋錨栓技術(shù)。通過加工模具、采用全站儀控制，解決了傾斜預(yù)埋錨栓的質(zhì)量控制難題。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；凡是依本發(fā)明所作的等效變化與修改，都被本發(fā)明的專利范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種傾斜三棱錐形桁架式框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括有三棱錐錐臺部和三棱錐頂尖部；所述三棱錐錐臺部的三根棱線為由多個格構(gòu)柱單元通過法蘭連接而成的桁架柱，所述三根桁架柱的柱腳固定于作為所述三棱錐底面的一基臺上，一根桁架柱為受壓桁架柱并與所述三棱錐底面的夾角大于90°且小于110°，另外兩根桁架柱為受拉桁架柱并與所述底面的夾角大于50°且小于65°；所述三棱錐錐臺部還包括多個由格構(gòu)柱單元焊接而成的桁架梁，通過與所述三棱錐底面平行的方式分多個平行層在所述桁架柱之間通過法蘭連接；所述格構(gòu)柱單元由多根鋼管和法蘭焊接而成，所述格構(gòu)柱單元之間通過法蘭連接；所述三棱錐頂尖部為由鋼管焊接的一體結(jié)構(gòu)，所述三棱錐頂尖部的三根棱線為沿所述三棱錐錐臺部的桁架柱焊接延伸的鋼管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，每隔2或3個所述平行層設(shè)置一個加強(qiáng)層，并且在所述平行層之間還設(shè)置有斜撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述三棱錐錐臺部的外表面包覆有石材幕墻，在所述三棱錐頂尖部的外表面包覆有玻璃幕墻。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述受壓桁架柱與所述三棱錐底面的夾角為99.68°，所述兩根受拉桁架柱與所述三棱錐底面的夾角為64.69°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述三根桁架柱的柱腳形成以所述受壓桁架柱的柱腳為頂點(diǎn)的等腰三角形，并且頂角為50°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述等腰三角形的底邊為25.2米，高為27米，所述平行層的間距為12米，所述三棱錐錐臺部高73米。
7.一種如權(quán)利要求1所述的框架結(jié)構(gòu)的制作、安裝方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，焊接制作用于組裝桁架柱和桁架梁的格構(gòu)柱單元，焊接制作由鋼管結(jié)構(gòu)組成的三棱錐頂尖部；步驟二，建造作為所述三棱錐底面的基臺；步驟三，吊裝所述格構(gòu)柱單元，于所述基臺上焊接組成所述桁架柱和桁架梁，組成所述三棱錐錐臺部；步驟四，將所述三棱錐頂尖部吊裝至所述錐臺部的頂端，使所述三棱錐頂尖部的三根棱線沿所述三棱錐錐臺部的三根桁架柱延伸對齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟三進(jìn)一步包括步驟31，進(jìn)行柱腳測量，吊裝位于柱腳與第一平行層之間的組成所述受壓桁架柱的第一節(jié)受壓桁架柱，吊裝組成所述兩根受拉桁架柱的兩根第一節(jié)受拉桁架柱；吊裝位于所述第一平行層并分別連接所述三根桁架柱的三根第一層桁架梁；步驟32，吊裝位于第一平行層與第二平行層之間的第二節(jié)受壓桁架柱和兩根第二節(jié)受拉桁架柱；吊裝位于所述第二平行層并分別連接所述三根桁架柱的三根第二層桁架梁；步驟33，安裝第一、二層桁架梁之間的面梁；步驟34，安裝現(xiàn)有層的上一層的桁架柱和桁架梁；步驟35，安裝所述上一層的桁架梁與所述現(xiàn)有層桁架梁之間的面梁；步驟36，重復(fù)步驟34、35，直到組成所述三棱錐錐臺部。
9.一種用于權(quán)利要求7所述的框架結(jié)構(gòu)的制作、安裝方法中的測量方法，其特征在于，包括如下步驟步驟91，在安裝每一層的桁架柱和桁架梁時，選一根桁架梁的中點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，采用懸吊鋼尺傳遞高程，測出所述基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高；步驟92，測量每一層的桁架柱和桁架梁的位置誤差，并進(jìn)行調(diào)整；步驟93，測量所述框架結(jié)構(gòu)的整體變形，在所述三棱錐頂尖部選定一選定點(diǎn)，在所述三棱錐底面所在平面的兩點(diǎn)架設(shè)經(jīng)緯儀，并保證所述經(jīng)緯儀在所述框架結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時能夠觀測到所述選定點(diǎn)，之后進(jìn)行多次觀測，把每次觀測的記錄進(jìn)行比較，計算出所述框架結(jié)構(gòu)的變形結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟92中的調(diào)整包括對超過垂直方向誤差限度的桁架柱，用卷揚(yáng)機(jī)向相反方向拉，合乎要求后，將桁架柱的法蘭間產(chǎn)生的間隙用斜墊片墊實(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傾斜三棱錐形桁架式框架結(jié)構(gòu)及其制作、安裝、測量方法，該框架結(jié)構(gòu)包括有三棱錐錐臺部和三棱錐頂尖部；錐臺部的三根棱線為由多個格構(gòu)柱通過法蘭連接而成的桁架柱，桁架柱的柱腳固定于作為三棱錐底面的一基臺上，一根桁架柱為受壓桁架柱并與底面的夾角大于90°且小于110°，另外兩根桁架柱為受拉桁架柱并與底面的夾角大于50°且小于65°；錐臺部還包括多個由格構(gòu)單元焊接而成的桁架梁，通過與底面平行的方式分多個平行層在桁架柱之間通過法蘭連接；格構(gòu)柱單元由多根鋼管和法蘭焊接而成，格構(gòu)柱單元之間通過法蘭連接；頂尖部為由鋼管焊接的一體結(jié)構(gòu)，三棱錐頂尖部的三根棱線為沿三棱錐錐臺部的桁架柱焊接延伸的鋼管。
文檔編號E04B1/58GK1737313SQ200410009458
公開日2006年2月22日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者陸道淵, 翁偉, 于建中, 焦安亮, 宋仁海, 魏順元, 劉瑞萍, 郝世斌, 王冬, 徐愛杰, 張正強(qiáng) 申請人:中國建筑第八工程局第一建筑公司青島分公司, 華東建筑設(shè)計研究院有限公司, 青島東方鐵塔有限公司, 青島海爾資產(chǎn)經(jīng)營有限公司