大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系及施工方法与流程

本发明涉及钢铝组合结构，具体涉及一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系及施工方法。

背景技术：

1、现有自由曲面结构体系中多采用钢结构实现，但钢结构运用在近海腐蚀环境中易生锈，存在安全隐患，并且高空中的钢结构构件后期维保也比较困难。此外，大曲率的自由曲面常用铸钢节点实现，铸钢节点生产周期长、加工难、容易腐蚀。中国专利cn111255138b中公开了一种连续多跨大跨高空铝合金网壳结构的施工方法，其中提到的是铝合金单层网壳结构体系，由于是单层体系，所以较难实现大曲率的曲面弧度，并且该专利的结构体系对下部支撑及布置要求高，运用场景多为高空连廊，较单一，而且该专利的单层结构体系无法表达出类似渔网等复杂造型所需要的多层次的建筑表现力。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中单层网壳体系难以实现大曲率的曲面弧度建筑结构以及不耐腐蚀的问题，提出了一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系及施工方法，可实现与建筑概念一致的丰富曲面造型，并且具有良好耐腐蚀性。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

3、一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，包括：

4、下部支撑体系、下弦大曲率铝网壳、不锈钢支撑和上弦铝网壳；

5、所述下部支撑体系包括位于结构体系四周的框架梁；

6、所述下弦大曲率铝网壳为自由曲面结构，由下弦铝合金单元拼接构成，边缘的下弦铝合金单元连接在所述框架梁上；

7、所述上弦铝网壳为平面结构，由上弦铝合金单元拼接构成，边缘的上弦铝合金单元通过用不锈钢制成的l型转接件固定连接在所述框架梁上；

8、所述上弦铝网壳通过所述不锈钢支撑连接在所述下弦大曲率铝网壳上方；

9、所述下弦大曲率铝网壳与所述不锈钢支撑连接处形成下弦连接节点，所述下弦连接节点包括带折角铝合金下节点板、不锈钢加劲圆筒和不锈钢下连接板；

10、所述带折角铝合金下节点板根据所述下弦连接节点处下弦杆件的折角预先模压成型为具有相同的弯折角；

11、所述不锈钢加劲圆筒通过刨平顶紧方式轴向安装在上下两侧的所述带折角铝合金下节点板之间，所述不锈钢加劲圆筒径向通过不锈钢径向连接板与所述下弦杆件的腹板通过不锈钢环槽铆钉连接；

12、所述不锈钢下连接板铆接在所述带折角铝合金下节点板上侧，所述不锈钢支撑固定在所述不锈钢下连接板上侧。

13、进一步地，所述边缘的上弦铝合金单元的连接端外侧固定连接有不锈钢节点板，所述l型转接件与所述不锈钢节点板固定连接。

14、进一步地，所述边缘的下弦铝合金单元通过可调节位置的抗剪铰接板与所述框架梁铰接。

15、进一步地，所述上弦铝合金单元和所述下弦铝合金单元由菱形杆件单元、三角形杆件单元中的至少一种拼接而成。

16、进一步地，若所述弯折角大于120度，将两块所述带折角铝合金下节点板分别固定在所述下弦杆件的上下两侧的翼缘上；若所述弯折角小于45度，两块所述带折角铝合金下节点板不与所述下弦杆件固定。

17、进一步地，所述带折角铝合金下节点板形成为三段平板结构，第一段平板结构贴附于所述下弦连接节点一侧的所述下弦杆件上，第二段平板结构与所述不锈钢加劲圆筒轴向垂直，第三段平板结构贴附于所述下弦连接节点另一侧的所述下弦杆件上。

18、进一步地，所述上弦铝网壳与所述不锈钢支撑连接处形成上弦连接节点，所述上弦连接节点包括铝合金上节点板和不锈钢上连接板；

19、所述铝合金上节点板分别固定在所述上弦连接节点处上弦杆件的上下两侧的翼缘上，所述不锈钢上连接板固定在位于下侧的所述铝合金上节点板下侧，所述不锈钢支撑固定在所述不锈钢上连接板下侧。

20、进一步地，所述不锈钢上连接板经预开孔并与所述不锈钢支撑焊接固定，所述不锈钢上连接板与所述铝合金上节点板通过单边盲拉钉进行连接。

21、另一方面，本发明还请求保护一种用于前述所述一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系的施工方法，包括以下步骤：

22、s1：钢结构施工

23、将全部钢结构框架柱、框架梁分段，每段长度<17.5m；将钢结构框架柱、框架梁分段运输至施工现场，在平整场地搭设钢胎架，根据吊装限值，进行整体吊装或分段吊装；

24、所述整体吊装或分段吊装施工包括：

25、s11吊装就位后塔吊先不脱钩，通过钢结构框架柱端部预留的对接耳板，采用高强度螺栓进行临时连接；

26、s12安装完成后在框架柱的四个方向张拉揽风绳，揽风绳底部将锚杆打入地下1.5m来保证缆风绳稳固不动；缆风绳采用直径8mm钢丝绳，缆风绳与地面夹角应为30°-45°；

27、s13下节柱安装焊接后，吊装上节柱，安装就位后，塔吊不松钩，通过加长30cm对接耳板进行临时固定，穿入高强度螺栓，拉设缆风绳固定；

28、s2：双层曲面铝合金空间桁架结构施工

29、在不同施工区域，所述双层曲面铝合金空间桁架结构的施工分为拼装施工与分段吊装施工两种；

30、所述拼装施工包括：

31、搭设下弦盘扣式脚手架；拼装下弦大曲率铝网壳；继续向上搭设下弦盘扣式脚手架，拼装上弦铝网壳及不锈钢支撑；

32、所述分段吊装施工包括双层网壳整体转运吊装和网壳单元块单层吊装，所述双层网壳整体转运吊装包括：

33、在地面拼装时将下弦大曲率铝网壳、不锈钢支撑和上弦铝网壳焊接为整体，并在下弦大曲率铝网壳的节点盘焊接2根工字钢，呈l形布置，每侧工字钢布设3个临时措施，通过所述临时措施将上弦铝网壳临时搁置于框架梁上，将所述临时措施与框架梁进行临时加固，之后进行塔吊换钩，将网壳吊装就位；

34、所述网壳单元块单层吊装包括：

35、吊装下弦大曲率铝网壳前，铺设安全网及钢丝绳，吊装下弦大曲率铝网壳后，根据坡度铺设钢踏板，并通过铁丝捆绑为整体，防止滑移，铺设钢踏板时需根据不锈钢支撑位置进行避让；

36、吊装上弦铝网壳及不锈钢支撑时，先将上弦钢牛腿临时搁置板与钢梁定位板进行固定，并调整不锈钢支撑与不锈钢节点板的位置，测量校准后进行焊接，焊接时周边钢踏板上铺设防火布，进行成品保护；焊接过程中严禁脱钩。

37、相比于现有技术，本发明一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系及施工方法取得了如下有益技术效果：

38、本发明的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，适用于复杂空间网格结构，尤其可用于近海沿海等高腐蚀环境，该结构施工便捷，同时具有很高的承载力和转动刚度，结构体系轻盈，尤其适用于近海城市的空间建筑。

技术特征：

1.一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，所述边缘的上弦铝合金单元（7）的连接端外侧固定连接有不锈钢节点板（8），所述l型转接件（9）与所述不锈钢节点板（8）固定连接。

3.根据权利要求1所述的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，所述边缘的下弦铝合金单元（6）通过可调节位置的抗剪铰接板（10）与所述框架梁（5）铰接。

4.根据权利要求1所述的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，所述上弦铝合金单元（7）和所述下弦铝合金单元（6）由菱形杆件单元、三角形杆件单元中的至少一种拼接而成。

5.根据权利要求1所述的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，若所述弯折角大于120度，将两块所述带折角铝合金下节点板（14）分别固定在所述下弦杆件的上下两侧的翼缘上；若所述弯折角小于45度，两块所述带折角铝合金下节点板（14）不与所述下弦杆件固定。

6.根据权利要求1所述的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，所述带折角铝合金下节点板（14）形成为三段平板结构，第一段平板结构贴附于所述下弦连接节点一侧的所述下弦杆件上，第二段平板结构与所述不锈钢加劲圆筒（15）轴向垂直，第三段平板结构贴附于所述下弦连接节点另一侧的所述下弦杆件上。

7.根据权利要求2所述的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，所述上弦铝网壳（4）与所述不锈钢支撑（3）连接处形成上弦连接节点，所述上弦连接节点包括铝合金上节点板（12）和不锈钢上连接板（13）；

8.根据权利要求7所述的大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系，其特征在于，所述不锈钢上连接板（13）经预开孔并与所述不锈钢支撑（3）焊接固定，所述不锈钢上连接板（13）与所述铝合金上节点板（12）通过单边盲拉钉（18）进行连接。

9. 一种用于权利要求7所述一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提供一种大曲率自由曲面双层铝合金与不锈钢组合体系及施工方法，属于钢铝组合结构技术领域，包括：下部支撑体系、下弦大曲率铝网壳、不锈钢支撑和上弦铝网壳；所述下部支撑体系包括位于结构体系四周的框架梁；所述下弦大曲率铝网壳为自由曲面结构，由下弦铝合金单元拼接构成，边缘的下弦铝合金单元连接在所述框架梁上；所述上弦铝网壳为平面结构，由上弦铝合金单元拼接构成，边缘的上弦铝合金单元通过用不锈钢制成的L型转接件固定连接在所述框架梁上；所述上弦铝网壳通过所述不锈钢支撑连接在所述下弦大曲率铝网壳上方。本发明的组合体系，可实现与建筑概念一致的丰富曲面造型，并且具有良好耐腐蚀性。技术研发人员：欧阳元文,刘小蔚,梁大海受保护的技术使用者：上海通正铝结构建设科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5