CN116556570B - 一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其中屋盖结构为不规则曲面建筑，整体呈三角形，两个底角分别为高净空结构单元和大跨度结构单元，顶角为变截面结构单元，单元之间还设置有有第一天窗单元、第二天窗单元和中心区单元等；本发明通过各区的划分，明确了各单元的施工区和合拢区，而且通过先施工高净空结构单元、大跨度结构单元和变截面结构单元，后在天窗处合拢；既便捷了施工，又合理规划了施工场地；通过高净空结构单元的设置，其组合梁系统为大跨度梁体、变截面设置且中部设置有高净空，利于保证如会议场所式高净空大跨度的需求；且高净空结构单元中的附属框架系统，还为边悬挑单元提供了悬挑安装基础。

Description

一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法

技术领域

本发明属于钢结构技术领域，特别涉及一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法。

背景技术

在现有建筑结构中，钢结构的应用越来越广泛。因为钢结构在造型和跨度上的优异特点，使其常常被用于展厅、会议场馆或者体育馆等场地。对于应用于会议场馆来说，需要满足多种需求，不仅要具备大跨度的要求，其高净空和外形不规则曲面的设置也需要其满足。一般的大跨度梁体多是通过增高梁体高度、桁架体系或者网壳等实现的，上述方法不仅损失了房屋的净空，而且对于桁架或者网壳其施工复杂，吊装工艺繁琐极不便于施工；尤其在高净空处还存在大跨度和大截面的梁体如何进行安装连接，且不同功能厅、天窗或者异形结构之间的连接安装，更需要针对性的设置。再者，对于整体多样式的钢结构屋盖的安装工艺更是鲜有涉及。

发明内容

本发明提供了一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的大跨度高净空和变截面的设计连接、不同功能厅和结构体之间的对接安装以及与周边悬挑之间的安装连接等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构为不规则曲面建筑，整体呈三角形，两个底角分别为高净空结构单元和大跨度结构单元，顶角为变截面结构单元，高净空结构单元和大跨度结构单元之间顺接有第一天窗单元，高净空结构单元和变截面结构单元之间顺接第二天窗单元；三角形的中心位置为中心区单元，与中心区单元连接并连接于变截面结构单元和跨度结构单元之间的入口单元；三角形周边围绕设置有边悬挑单元，边悬挑单元呈桃形起伏设置；

所述高净空结构单元和大跨度结构单元均为四边形，且四边形与边悬挑单元连接的边呈波浪状双曲率变化；变截面结构单元为梯形桩，其两腰处与边悬挑单元连接且呈波浪状双曲率变化；

所述高净空结构单元包含组合梁系统、位于边悬挑单元和组合梁系统之间的高第一附属框架系统和高第二附属框架系统、连接组合梁系统和第一天窗单元之间的高承托框架系统和高悬连系统；其中，组合梁系统包含成排设置的组合主梁、连接于相邻组合主梁之间的组合次梁，组合主梁和组合次梁连接呈网格状；且在组合主梁临近第二天窗单元一端下方连接有组合立柱和组合封边梁；

所述组合主梁包含组合主中梁、连接于组合主中梁两侧的组合主变截面梁以及连接于每个组合主变截面梁外侧的主梁两侧的组合主侧梁；

所述组合主中梁的梁高小于组合主变截面梁的梁高，且组合主中梁梁底标高对应净空设置标高；所述组合主变截面梁长度上梁高呈渐变状，梁底标高由中心向两侧逐渐降低；

所述大跨度结构单元包含大跨度梁系统、连接于大跨度梁系统与边悬挑单元之间的大跨附属框架系统以及连接于大跨度梁系统与第一天窗单元之间的大跨悬连系统；

所述变截面结构单元包含变截面梁系统、连接于变截面梁系统远离第一天窗单元一侧的变截面第一附属框架系统以及顺接变截面梁系统且与两侧的边悬挑单元连接的变截面第二附属框架系统；

组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、根据屋面钢结构特点划分为四大施工段，其中高净空结构单元为一个施工区域、大跨度结构单元为一个施工区域、变截面结构单元为一个施工区域、中心区单元和入口单元为一个施工区域；每个施工区域同步进行施工；

步骤二、待地下室混凝土结构施工完成，安装地上钢柱；地上框架柱包含钢管混凝土柱和钢柱两种形式，采用竖向分段吊装技术，根据塔吊吊重进行分节，全部通过塔吊单机吊装；

步骤三、高净空结构单元的组合主梁和变截面结构单元的变截面主梁施工时，通过搭设支撑架，塔吊高空拼装就位；待组合楼板浇筑完成，形成组合作用后拆除卸载；大跨度结构单元的大跨度主梁采用塔吊地面拼装，焊接成整体后塔吊抬吊就位；中心区单元通过拼装吊装，入口单元的入口主梁通过地面拼装而后整体吊装；其他构件均通过整体吊装的形式进行安装；

步骤四、待高净空结构单元的高悬连系统施工完成和大跨度结构单元的大跨悬连系统安装完成，在第一天窗单元处合拢安装；待高净空结构单元的高第一附属框架系统安装完成和变截面结构单元的变截面梁系统安装完成后在第二天窗单元处合拢安装；

步骤五、最后安装边悬挑单元，通过临时支撑和将边悬挑单元分区段进行交替安装施工，由此完成组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构的整体施工。

进一步的，在高第一附属框架系统、大跨附属框架系统、变截面第一附属框架系统上还设置有夹层，夹层位于各结构单元下方；夹层单独对应设置有夹层钢梁，夹层钢梁均对应不同单元上部的主梁和次梁设置；夹层钢梁先于高净空结构单元、大跨度结构单元和变截面结构单元的梁体的施工。

进一步的，所述高第一附属框架系统包含高第一附属变截面梁、沿高第一附属变截面梁顺接连接的高第一附属折线梁、连接于高第一附属折线梁外伸端的高第一附属封边梁、垂直连接于高第一附属变截面梁和高第一附属折线梁连接处的高第一附属次梁、间隔连接于高第一附属次梁下方的高第一附属立柱、以及间隔连接于高第一附属封边梁下方的高第一附属封边柱；

所述高第一附属变截面梁对应高承托框架系统中梁体顺接设置，且由高承托框架系统向外的梁高截面逐渐变小，高第一附属折线梁为等高截面梁且为折线梁；

所述高承托框架系统设置于组合梁系统两侧，高承托框架系统包含高承托主梁、高承托边主梁、连接于高承托主梁和高承托边主梁之间的高承托次梁、连接于高承托主梁下方的高承托立柱、以及连接于高承托边主梁下方的高承托边立柱；在高悬连系统一侧的高承托次梁呈水平设置，在高第一附属框架系统一侧的高承托次梁呈斜线布置；高承托次梁顺接组合主梁；在高第一附属框架系统一侧的高第一附属折线梁、高第一附属变截面梁、高承托次梁和组合主梁呈半拱形设置；高承托边主梁和高承托次梁之间还连接有高柱斜撑，高承托边主梁、高承托次梁和高第一附属立柱之间竖向间隔设置有高柱连梁；

所述高第二附属框架系统包含高第二附属主梁、连接于高第二附属主梁外伸端的高第二附属边封梁以及连接于高第二附属主梁和高第二附属边封梁连接处下方的高第二附属立柱；

所述高悬连系统包含高悬连主梁和连接于高悬连主梁外伸端的高悬连边封梁，所述高悬连主梁顺接高承托次梁设置；组合封边梁、高悬连边封梁、高第二附属边封梁、高第一附属边封梁顺接设置合围呈四边形，且合围的四边形均为弧形边。

进一步的，大跨度梁系统包含一排大跨度梁系统、顺接大跨度梁系统且与边悬挑单元连接的大跨附属框架系统、以及顺接大跨度主梁且与第一天窗单元连接的大跨悬连系统；

所述大跨度梁系统包含一排间隔设置的大跨度主梁、垂直连接于相邻大跨度主梁之间的大跨度次梁、以及连接于大跨度主梁和大跨度次梁下方的大跨度立柱；

所述大跨附属框架系统包含顺序连接大跨度主梁的大跨附属主梁、连接于大跨附属主梁外伸端的大跨附属边梁、以及连接于大跨附属边梁和大跨附属主梁之间的大跨附属立柱；

所述大跨悬连系统包含顺接大跨度主梁连接的大跨悬连主梁和连接于大跨悬连主梁外伸端的大跨悬连边梁；所述大跨悬连边梁、大跨附属边梁和临近入口单元的大跨附属主梁合围呈四边形，其中大跨悬连边梁、大跨附属边梁呈弧形设置。

进一步的，所述变截面梁系统包含一排变截面主梁、间隔连接于变截面主梁之间的变截面次梁、连接于变截面主梁的变截面立柱、以及连接于临近第一天窗单元处的变截面封边梁；所述变截面封边梁与变截面主梁之间通过变截面次梁连接；变截面主梁与组合次梁同向设置；

所述变截面第一附属框架系统包含一排变第一附属主梁、间隔连接于变第一附属主梁之间变第一附属次梁、以及连接于变第一附属主梁和变第一附属次梁连接处下方的变第一附属立柱；

所述变截面第二附属框架系统包含顺接变截面主梁的变第二附属主梁、连接于变第二附属主梁外伸端的变第二附属封梁、连接于变第二附属主梁之间的变第二附属次梁以及间隔连接于变第二附属次梁下方的变第二附属立柱；

所述变第二附属封梁、变截面主梁和变第二附属主梁合围呈四方形，其中变第二附属封梁为弧形梁。

进一步的，所述第一天窗单元包含连接于高悬连边封梁和大跨悬连边梁之间的第一天窗主梁、间隔连接于第一天窗主梁之间的第一天窗次梁、连接于第一天窗主梁与边悬挑单元之间的第一天窗悬连梁以及连接于第一天窗悬连梁外伸端的第一天窗封边梁；

间隔设置的第一天窗主梁的长度由内向外呈渐扩形设置，第一天窗次梁整体呈八字形状；

所述第一天窗主梁的梁高低于高悬连主梁和大跨悬连主梁的梁高，第一天窗主梁处设置降板。

进一步的，所述第二天窗单元包含连接于组合封边梁和变截面封边梁之间的第二天窗主梁、间隔连接于第二天窗主梁之间的第二天窗次梁、连接于第二天窗主梁与边悬挑单元之间的第二天窗悬连梁以及连接于第二天窗悬连梁外伸端的第二天窗封边梁；

间隔设置的第二天窗主梁的长度由内向外呈渐扩形设置，第二天窗次梁整体呈八字形状；

所述第二天窗主梁的梁高低于组合封边梁和变截面封边梁的梁高，第二天窗主梁处设置降板。

进一步的，所述中心区单元包含平行设置的两个中心区边梁、与中心区边梁合围矩形框的组合封边梁和变截面封边梁、连接于矩形框内部的中心区星梁、连接于中心区星梁内部的中心区星连梁、连接于中心区星梁与中心区边梁之间的中心区次梁以及设置于转角处或大跨度处的中心区嵌补梁；

所述中心区星梁为四叶草形，四叶草形中心区为的中心区星连梁为矩形中并在矩形内部设置有米字形的中心区嵌补梁。

进一步的，所述入口单元为直角三角形，两个直角边分别为中心区单元的中心区边梁和大跨度结构单元的大跨附属主梁，斜边为入口主梁、连接于入口主梁与中心区边梁和大跨附属主梁之间的入口次梁以及设置于直角三角形顶点的入口立柱。

进一步的，所述边悬挑单元包含顺接对应各单元的边悬挑主梁、连接于边悬挑主梁外伸端的边悬挑封梁、连接于大转角处的边悬挑加强梁和边悬挑嵌补梁、以及设置于含夹层单元的边悬挑角梁、以及边悬挑角梁间隔设置的对应边悬挑角立柱；所述边悬挑封梁在高度方向和水平方向均呈弧线形设置，整体呈波浪状或云朵形设置；

所述边悬挑角梁呈Y形分布，一个斜枝连接夹层，另一个斜枝连接各单元对应的梁体。

本发明的有益效果体现在：

1）本发明通过各区的划分，明确了各单元的施工区和合拢区，而且通过先施工高净空结构单元、大跨度结构单元和变截面结构单元，后在天窗处合拢；既便捷了施工，又合理规划了施工场地；

2）本发明通过高净空结构单元的设置，其组合梁系统为大跨度梁体、变截面设置且中部设置有高净空，利于保证如会议场所式高净空大跨度的需求；且高净空结构单元中的附属框架系统的设置不仅利于保证组合梁系统的受力稳固，还为边悬挑单元提供了悬挑安装基础；本发明通过大跨度结构单元和变截面结构单元的设置，利于保证整体场馆的多功能化，且变截面结构单元同样为大跨度设置；由此通过天窗单元将三个同样大跨度的单元进行整合连接，利于整体的均衡受力；

3）本发明通过边悬挑单元的设置，利于保证对整体屋盖的周边约束，同时保证了外部的多曲率的造型。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构俯视示意图；

图2是组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构立体示意图；

图3是高净空结构单元立体结构示意图；

图4是高净空结构单元结构俯视意图；

图5是组合梁系统及其连接示意图；

图6是大跨度结构单元结构立体示意图；

图7是大跨度结构单元结构俯视示意图；

图8是变截面结构单元立体示意图；

图9是变截面结构单元俯视示意图；

图10是第一天窗单元立体示意图；

图11是第二天窗单元立体示意图；

图12是中心区单元立体结构示意图；

图13是入口单元立体结构示意图；

图14是边悬挑单元立体结构示意图。

附图标记：1-高净空结构单元、11-组合梁系统、111-组合主梁、1111-组合主中梁、1112-组合主变截面梁、1113-组合主侧梁、112-组合次梁、113-组合立柱、114-组合封边梁、12-高第一附属框架系统、121-高第一附属变截面梁、122-高第一附属折线梁、123-高第一附属封边梁、124-高第一附属次梁、125-高第一附属立柱、126-高第一附属封边柱、13-高承托框架系统、131-高承托主梁、132-高承托边主梁、133-高承托次梁、134-高承托立柱、135-高承托边立柱、14-高悬连系统、141-高悬连主梁、142-高悬连边封梁、15-高第二附属框架系统、151-高第二附属主梁、152-高第二附属边封梁、153-高第二附属立柱、16-高柱斜撑、17-高柱连梁、2-大跨度结构单元、21-大跨度梁系统、211-大跨度主梁、212-大跨度次梁、213-大跨度立柱、22-大跨附属框架系统、221-大跨附属主梁、222-大跨附属边梁、223-大跨附属立柱、23-大跨悬连系统、231-大跨悬连主梁、232-大跨悬连边梁、3-变截面结构单元、31-变截面梁系统、311-变截面主梁、312-变截面次梁、313-变截面立柱、314-变截面封边梁、32-变截面第一附属框架系统、321-变第一附属主梁、322-变第一附属次梁、323-变第一附属立柱、33-变截面第二附属框架系统、331-变第二附属主梁、332-变第二附属次梁、333-变第二附属立柱、334-变第二附属封梁、4-第一天窗单元、41-第一天窗主梁、42-第一天窗次梁、43-第一天窗悬连梁、44-第一天窗封边梁、5-第二天窗单元、51-第二天窗主梁、52-第二天窗次梁、53-第二天窗悬连梁、54-第二天窗封边梁、6-中心区单元、61-中心区边梁、62-中心区星梁、63-中心区星连梁、64-中心区次梁、65-中心区嵌补梁、7-入口单元、71-入口主梁、72-入口次梁、73-入口立柱、8-边悬挑单元、81-边悬挑主梁、82-边悬挑封梁、83-边悬挑加强梁、84-边悬挑嵌补梁、85-边悬挑角梁、86-边悬挑角立柱。

具体实施方式

以某永久会址为例，主要使用功能为会议、相关配套及地下车库，包括主会场、宴会厅、多功能厅和前厅几个主要功能分区。地下2层，地上1层，局部夹层，结构最大高度12.80m。

地下结构形式为钢筋混凝土框架结构体系，地下柱均为外包混凝土钢管柱；地上采用钢管混凝土框架-支撑体系，屋面板为预制混凝土叠合板和钢筋桁架楼承板。屋盖为异形曲面钢框架结构。钢结构总量约8400吨。钢梁共计约2500根，构件材质主要为Q355B和Q460GJC。

如图1至图14所示，一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构为不规则曲面建筑，整体呈三角形，两个底角分别为高净空结构单元1和大跨度结构单元2，顶角为变截面结构单元3，高净空结构单元1和大跨度结构单元2之间顺接有第一天窗单元4，高净空结构单元1和变截面结构单元3之间顺接第二天窗单元5；三角形的中心位置为中心区单元6，与中心区单元6连接并连接于变截面结构单元3和跨度结构单元之间的入口单元7；三角形周边围绕设置有边悬挑单元8，边悬挑单元8呈桃形起伏设置；

本实施例中，高净空结构单元1和大跨度结构单元2均为四边形，且四边形与边悬挑单元8连接的边呈波浪状双曲率变化；变截面结构单元3为梯形桩，其两腰处与边悬挑单元8连接且呈波浪状双曲率变化；高净空结构单元1包含组合梁系统11、位于边悬挑单元8和组合梁系统11之间的高第一附属框架系统12和高第二附属框架系统15、连接组合梁系统11和第一天窗单元4之间的高承托框架系统13和高悬连系统14；其中，组合梁系统11包含成排设置的组合主梁111、连接于相邻组合主梁111之间的组合次梁112，组合主梁111和组合次梁112连接呈网格状；且在组合主梁111临近第二天窗单元5一端下方连接有组合立柱113和组合封边梁114。

本实施例中，组合主梁111包含组合主中梁1111、连接于组合主中梁1111两侧的组合主变截面梁1112以及连接于每个组合主变截面梁1112外侧的主梁两侧的组合主侧梁1113；组合主中梁1111的梁高小于组合主变截面梁1112的梁高，且组合主中梁1111梁底标高对应净空设置标高；组合主变截面梁1112长度上梁高呈渐变状，梁底标高由中心向两侧逐渐降低；

本实施例中，大跨度结构单元2包含大跨度梁系统21、连接于大跨度梁系统21与边悬挑单元8之间的大跨附属框架系统22以及连接于大跨度梁系统21与第一天窗单元4之间的大跨悬连系统23。

本实施例中，在高第一附属框架系统12、大跨附属框架系统22、变截面第一附属框架系统32上还设置有夹层，夹层位于各结构单元下方；夹层单独对应设置有夹层钢梁，夹层钢梁均对应不同单元上部的主梁和次梁设置；夹层钢梁先于高净空结构单元1、大跨度结构单元2和变截面结构单元3的梁体的施工。

本实施例中，高第一附属框架系统12包含高第一附属变截面梁121、沿高第一附属变截面梁121顺接连接的高第一附属折线梁122、连接于高第一附属折线梁122外伸端的高第一附属封边梁123、垂直连接于高第一附属变截面梁121和高第一附属折线梁122连接处的高第一附属次梁124、间隔连接于高第一附属次梁124下方的高第一附属立柱125、以及间隔连接于高第一附属封边梁123下方的高第一附属封边柱126。

本实施例中，高第一附属变截面梁121对应高承托框架系统13中梁体顺接设置，且由高承托框架系统13向外的梁高截面逐渐变小，高第一附属折线梁122为等高截面梁且为折线梁；高承托框架系统13设置于组合梁系统11两侧，高承托框架系统13包含高承托主梁131、高承托边主梁132、连接于高承托主梁131和高承托边主梁132之间的高承托次梁133、连接于高承托主梁131下方的高承托立柱134、以及连接于高承托边主梁132下方的高承托边立柱135；在高悬连系统14一侧的高承托次梁133呈水平设置，在高第一附属框架系统12一侧的高承托次梁133呈斜线布置；高承托次梁133顺接组合主梁111；在高第一附属框架系统12一侧的高第一附属折线梁122、高第一附属变截面梁121、高承托次梁133和组合主梁111呈半拱形设置；高承托边主梁132和高承托次梁133之间还连接有高柱斜撑16，高承托边主梁132、高承托次梁133和高第一附属立柱125之间竖向间隔设置有高柱连梁17。

本实施例中，高第二附属框架系统15包含高第二附属主梁151、连接于高第二附属主梁151外伸端的高第二附属边封梁152以及连接于高第二附属主梁151和高第二附属边封梁152连接处下方的高第二附属立柱153；高悬连系统14包含高悬连主梁141和连接于高悬连主梁141外伸端的高悬连边封梁142，高悬连主梁141顺接高承托次梁133设置；组合封边梁114、高悬连边封梁142、高第二附属边封梁152、高第一附属边封梁顺接设置合围呈四边形，且合围的四边形均为弧形边。

本实施例中，变截面结构单元3包含变截面梁系统31、连接于变截面梁系统31远离第一天窗单元4一侧的变截面第一附属框架系统32以及顺接变截面梁系统31且与两侧的边悬挑单元8连接的变截面第二附属框架系统33。变截面梁系统31包含一排变截面主梁311、间隔连接于变截面主梁311之间的变截面次梁312、连接于变截面主梁311的变截面立柱313、以及连接于临近第一天窗单元4处的变截面封边梁314；变截面封边梁314与变截面主梁311之间通过变截面次梁312连接；变截面主梁311与组合次梁112同向设置；

本实施例中，变截面第一附属框架系统32包含一排变第一附属主梁321、间隔连接于变第一附属主梁321之间变第一附属次梁322、以及连接于变第一附属主梁321和变第一附属次梁322连接处下方的变第一附属立柱323；变截面第二附属框架系统33包含顺接变截面主梁311的变第二附属主梁331、连接于变第二附属主梁331外伸端的变第二附属封梁334、连接于变第二附属主梁331之间的变第二附属次梁332以及间隔连接于变第二附属次梁332下方的变第二附属立柱333；变第二附属封梁334、变截面主梁311和变第二附属主梁331合围呈四方形，其中变第二附属封梁334为弧形梁。

本实施例中，大跨度梁系统21包含一排大跨度梁系统21、顺接大跨度梁系统21且与边悬挑单元8连接的大跨附属框架系统22、以及顺接大跨度主梁211且与第一天窗单元4连接的大跨悬连系统23；大跨度梁系统21包含一排间隔设置的大跨度主梁211、垂直连接于相邻大跨度主梁211之间的大跨度次梁212、以及连接于大跨度主梁211和大跨度次梁212下方的大跨度立柱213；大跨附属框架系统22包含顺序连接大跨度主梁211的大跨附属主梁221、连接于大跨附属主梁221外伸端的大跨附属边梁222、以及连接于大跨附属边梁222和大跨附属主梁221之间的大跨附属立柱223。

本实施例中，大跨悬连系统23包含顺接大跨度主梁211连接的大跨悬连主梁231和连接于大跨悬连主梁231外伸端的大跨悬连边梁232；大跨悬连边梁232、大跨附属边梁222和临近入口单元7的大跨附属主梁221合围呈四边形，其中大跨悬连边梁232、大跨附属边梁222呈弧形设置。

本实施例中，第一天窗单元4包含连接于高悬连边封梁142和大跨悬连边梁232之间的第一天窗主梁41、间隔连接于第一天窗主梁41之间的第一天窗次梁42、连接于第一天窗主梁41与边悬挑单元8之间的第一天窗悬连梁43以及连接于第一天窗悬连梁43外伸端的第一天窗封边梁44；间隔设置的第一天窗主梁41的长度由内向外呈渐扩形设置，第一天窗次梁42整体呈八字形状；第一天窗主梁41的梁高低于高悬连主梁141和大跨悬连主梁231的梁高，第一天窗主梁41处设置降板。

本实施例中，第二天窗单元5包含连接于组合封边梁114和变截面封边梁314之间的第二天窗主梁51、间隔连接于第二天窗主梁51之间的第二天窗次梁52、连接于第二天窗主梁51与边悬挑单元8之间的第二天窗悬连梁53以及连接于第二天窗悬连梁53外伸端的第二天窗封边梁54；间隔设置的第二天窗主梁51的长度由内向外呈渐扩形设置，第二天窗次梁52整体呈八字形状；第二天窗主梁51的梁高低于组合封边梁114和变截面封边梁314的梁高，第二天窗主梁51处设置降板。

本实施例中，中心区单元6包含平行设置的两个中心区边梁61、与中心区边梁61合围矩形框的组合封边梁114和变截面封边梁314、连接于矩形框内部的中心区星梁62、连接于中心区星梁62内部的中心区星连梁63、连接于中心区星梁62与中心区边梁61之间的中心区次梁64以及设置于转角处或大跨度处的中心区嵌补梁65；中心区星梁62为四叶草形，四叶草形中心区为的中心区星连梁63为矩形中并在矩形内部设置有米字形的中心区嵌补梁65。

本实施例中，入口单元7为直角三角形，两个直角边分别为中心区单元6的中心区边梁61和大跨度结构单元2的大跨附属主梁221，斜边为入口主梁71、连接于入口主梁71与中心区边梁61和大跨附属主梁221之间的入口次梁72以及设置于直角三角形顶点的入口立柱73。

本实施例中，边悬挑单元8包含顺接对应各单元的边悬挑主梁81、连接于边悬挑主梁81外伸端的边悬挑封梁82、连接于大转角处的边悬挑加强梁83和边悬挑嵌补梁84、以及设置于含夹层单元的边悬挑角梁85、以及边悬挑角梁85间隔设置的对应边悬挑角立柱86；边悬挑封梁82在高度方向和水平方向均呈弧线形设置，整体呈波浪状或云朵形设置；边悬挑角梁85呈Y形分布，一个斜枝连接夹层，另一个斜枝连接各单元对应的梁体。

结合图1至图14所示，进一步说明组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、根据屋面钢结构特点划分为四大施工段，其中高净空结构单元1为一个施工区域、大跨度结构单元2为一个施工区域、变截面结构单元3为一个施工区域、中心区单元6和入口单元7为一个施工区域；每个施工区域同步进行施工。

步骤二、待地下室混凝土结构施工完成，安装地上钢柱；地上框架柱包含钢管混凝土柱和钢柱两种形式，采用竖向分段吊装技术，根据塔吊吊重进行分节，全部通过塔吊单机吊装。

步骤三、高净空结构单元1的组合主梁111和变截面结构单元3的变截面主梁311施工时，通过搭设支撑架，塔吊高空拼装就位；待组合楼板浇筑完成，形成组合作用后拆除卸载；大跨度结构单元2的大跨度主梁211采用塔吊地面拼装，焊接成整体后塔吊抬吊就位；中心区单元6通过拼装吊装，入口单元7的入口主梁71通过地面拼装而后整体吊装；其他构件均通过整体吊装的形式进行安装。

步骤四、待高净空结构单元1的高悬连系统14施工完成和大跨度结构单元2的大跨悬连系统23安装完成，在第一天窗单元4处合拢安装；待高净空结构单元1的高第一附属框架系统12安装完成和变截面结构单元3的变截面梁系统31安装完成后在第二天窗单元5处合拢安装。

步骤五、最后安装边悬挑单元8，通过临时支撑和将边悬挑单元8分区段进行交替安装施工，由此完成组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构的整体施工。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构为不规则曲面建筑，整体呈三角形，两个底角分别为高净空结构单元（1）和大跨度结构单元（2），顶角为变截面结构单元（3），高净空结构单元（1）和大跨度结构单元（2）之间顺接有第一天窗单元（4），高净空结构单元（1）和变截面结构单元（3）之间顺接第二天窗单元（5）；三角形的中心位置为中心区单元（6），与中心区单元（6）连接并连接于变截面结构单元（3）和跨度结构单元之间的入口单元（7）；三角形周边围绕设置有边悬挑单元（8），边悬挑单元（8）呈桃形起伏设置；

所述高净空结构单元（1）和大跨度结构单元（2）均为四边形，且四边形与边悬挑单元（8）连接的边呈波浪状双曲率变化；变截面结构单元（3）为梯形桩，其两腰处与边悬挑单元（8）连接且呈波浪状双曲率变化；

所述高净空结构单元（1）包含组合梁系统（11）、位于边悬挑单元（8）和组合梁系统（11）之间的高第一附属框架系统（12）和高第二附属框架系统（15）、连接组合梁系统（11）和第一天窗单元（4）之间的高承托框架系统（13）和高悬连系统（14）；其中，组合梁系统（11）包含成排设置的组合主梁（111）、连接于相邻组合主梁（111）之间的组合次梁（112），组合主梁（111）和组合次梁（112）连接呈网格状；且在组合主梁（111）临近第二天窗单元（5）一端下方连接有组合立柱（113）和组合封边梁（114）；

所述组合主梁（111）包含组合主中梁（1111）、连接于组合主中梁（1111）两侧的组合主变截面梁（1112）以及连接于每个组合主变截面梁（1112）外侧的主梁两侧的组合主侧梁（1113）；

所述组合主中梁（1111）的梁高小于组合主变截面梁（1112）的梁高，且组合主中梁（1111）梁底标高对应净空设置标高；所述组合主变截面梁（1112）长度上梁高呈渐变状，梁底标高由中心向两侧逐渐降低；

所述大跨度结构单元（2）包含大跨度梁系统（21）、连接于大跨度梁系统（21）与边悬挑单元（8）之间的大跨附属框架系统（22）以及连接于大跨度梁系统（21）与第一天窗单元（4）之间的大跨悬连系统（23）；

所述变截面结构单元（3）包含变截面梁系统（31）、连接于变截面梁系统（31）远离第一天窗单元（4）一侧的变截面第一附属框架系统（32）以及顺接变截面梁系统（31）且与两侧的边悬挑单元（8）连接的变截面第二附属框架系统（33）；

组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、根据屋面钢结构特点划分为四大施工段，其中高净空结构单元（1）为一个施工区域、大跨度结构单元（2）为一个施工区域、变截面结构单元（3）为一个施工区域、中心区单元（6）和入口单元（7）为一个施工区域；每个施工区域同步进行施工；

步骤二、待地下室混凝土结构施工完成，安装地上钢柱；地上框架柱包含钢管混凝土柱和钢柱两种形式，采用竖向分段吊装技术，根据塔吊吊重进行分节，全部通过塔吊单机吊装；

步骤三、高净空结构单元（1）的组合主梁（111）和变截面结构单元（3）的变截面主梁（311）施工时，通过搭设支撑架，塔吊高空拼装就位；待组合楼板浇筑完成，形成组合作用后拆除卸载；大跨度结构单元（2）的大跨度主梁（211）采用塔吊地面拼装，焊接成整体后塔吊抬吊就位；中心区单元（6）通过拼装吊装，入口单元（7）的入口主梁（71）通过地面拼装而后整体吊装；其他构件均通过整体吊装的形式进行安装；

步骤四、待高净空结构单元（1）的高悬连系统（14）施工完成和大跨度结构单元（2）的大跨悬连系统（23）安装完成，在第一天窗单元（4）处合拢安装；待高净空结构单元（1）的高第一附属框架系统（12）安装完成和变截面结构单元（3）的变截面梁系统（31）安装完成后在第二天窗单元（5）处合拢安装；

步骤五、最后安装边悬挑单元（8），通过临时支撑和将边悬挑单元（8）分区段进行交替安装施工，由此完成组合式高净空大跨度变截面的屋盖结构的整体施工。

2.如权利要求1所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，在高第一附属框架系统（12）、大跨附属框架系统（22）、变截面第一附属框架系统（32）上还设置有夹层，夹层位于各结构单元下方；夹层单独对应设置有夹层钢梁，夹层钢梁均对应不同单元上部的主梁和次梁设置；夹层钢梁先于高净空结构单元（1）、大跨度结构单元（2）和变截面结构单元（3）的梁体的施工。

3.如权利要求2所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，所述高第一附属框架系统（12）包含高第一附属变截面梁（121）、沿高第一附属变截面梁（121）顺接连接的高第一附属折线梁（122）、连接于高第一附属折线梁（122）外伸端的高第一附属封边梁（123）、垂直连接于高第一附属变截面梁（121）和高第一附属折线梁（122）连接处的高第一附属次梁（124）、间隔连接于高第一附属次梁（124）下方的高第一附属立柱（125）、以及间隔连接于高第一附属封边梁（123）下方的高第一附属封边柱（126）；

所述高第一附属变截面梁（121）对应高承托框架系统（13）中梁体顺接设置，且由高承托框架系统（13）向外的梁高截面逐渐变小，高第一附属折线梁（122）为等高截面梁且为折线梁；

所述高承托框架系统（13）设置于组合梁系统（11）两侧，高承托框架系统（13）包含高承托主梁（131）、高承托边主梁（132）、连接于高承托主梁（131）和高承托边主梁（132）之间的高承托次梁（133）、连接于高承托主梁（131）下方的高承托立柱（134）、以及连接于高承托边主梁（132）下方的高承托边立柱（135）；在高悬连系统（14）一侧的高承托次梁（133）呈水平设置，在高第一附属框架系统（12）一侧的高承托次梁（133）呈斜线布置；高承托次梁（133）顺接组合主梁（111）；在高第一附属框架系统（12）一侧的高第一附属折线梁（122）、高第一附属变截面梁（121）、高承托次梁（133）和组合主梁（111）呈半拱形设置；高承托边主梁（132）和高承托次梁（133）之间还连接有高柱斜撑（16），高承托边主梁（132）、高承托次梁（133）和高第一附属立柱（125）之间竖向间隔设置有高柱连梁（17）；

所述高第二附属框架系统（15）包含高第二附属主梁（151）、连接于高第二附属主梁（151）外伸端的高第二附属边封梁（152）以及连接于高第二附属主梁（151）和高第二附属边封梁（152）连接处下方的高第二附属立柱（153）；

所述高悬连系统（14）包含高悬连主梁（141）和连接于高悬连主梁（141）外伸端的高悬连边封梁（142），所述高悬连主梁（141）顺接高承托次梁（133）设置；组合封边梁（114）、高悬连边封梁（142）、高第二附属边封梁（152）、高第一附属边封梁顺接设置合围呈四边形，且合围的四边形均为弧形边。

4.如权利要求3所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，大跨度梁系统（21）包含一排大跨度梁系统（21）、顺接大跨度梁系统（21）且与边悬挑单元（8）连接的大跨附属框架系统（22）、以及顺接大跨度主梁（211）且与第一天窗单元（4）连接的大跨悬连系统（23）；

所述大跨度梁系统（21）包含一排间隔设置的大跨度主梁（211）、垂直连接于相邻大跨度主梁（211）之间的大跨度次梁（212）、以及连接于大跨度主梁（211）和大跨度次梁（212）下方的大跨度立柱（213）；

所述大跨附属框架系统（22）包含顺序连接大跨度主梁（211）的大跨附属主梁（221）、连接于大跨附属主梁（221）外伸端的大跨附属边梁（222）、以及连接于大跨附属边梁（222）和大跨附属主梁（221）之间的大跨附属立柱（223）；

所述大跨悬连系统（23）包含顺接大跨度主梁（211）连接的大跨悬连主梁（231）和连接于大跨悬连主梁（231）外伸端的大跨悬连边梁（232）；所述大跨悬连边梁（232）、大跨附属边梁（222）和临近入口单元（7）的大跨附属主梁（221）合围呈四边形，其中大跨悬连边梁（232）、大跨附属边梁（222）呈弧形设置。

5.如权利要求4所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，所述变截面梁系统（31）包含一排变截面主梁（311）、间隔连接于变截面主梁（311）之间的变截面次梁（312）、连接于变截面主梁（311）的变截面立柱（313）、以及连接于临近第一天窗单元（4）处的变截面封边梁（314）；所述变截面封边梁（314）与变截面主梁（311）之间通过变截面次梁（312）连接；变截面主梁（311）与组合次梁（112）同向设置；

所述变截面第一附属框架系统（32）包含一排变第一附属主梁（321）、间隔连接于变第一附属主梁（321）之间变第一附属次梁（322）、以及连接于变第一附属主梁（321）和变第一附属次梁（322）连接处下方的变第一附属立柱（323）；

所述变截面第二附属框架系统（33）包含顺接变截面主梁（311）的变第二附属主梁（331）、连接于变第二附属主梁（331）外伸端的变第二附属封梁（334）、连接于变第二附属主梁（331）之间的变第二附属次梁（332）以及间隔连接于变第二附属次梁（332）下方的变第二附属立柱（333）；

所述变第二附属封梁（334）、变截面主梁（311）和变第二附属主梁（331）合围呈四方形，其中变第二附属封梁（334）为弧形梁。

6.如权利要求5所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，所述第一天窗单元（4）包含连接于高悬连边封梁（142）和大跨悬连边梁（232）之间的第一天窗主梁（41）、间隔连接于第一天窗主梁（41）之间的第一天窗次梁（42）、连接于第一天窗主梁（41）与边悬挑单元（8）之间的第一天窗悬连梁（43）以及连接于第一天窗悬连梁（43）外伸端的第一天窗封边梁（44）；

间隔设置的第一天窗主梁（41）的长度由内向外呈渐扩形设置，第一天窗次梁（42）整体呈八字形状；

所述第一天窗主梁（41）的梁高低于高悬连主梁（141）和大跨悬连主梁（231）的梁高，第一天窗主梁（41）处设置降板。

7.如权利要求6所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，所述第二天窗单元（5）包含连接于组合封边梁（114）和变截面封边梁（314）之间的第二天窗主梁（51）、间隔连接于第二天窗主梁（51）之间的第二天窗次梁（52）、连接于第二天窗主梁（51）与边悬挑单元（8）之间的第二天窗悬连梁（53）以及连接于第二天窗悬连梁（53）外伸端的第二天窗封边梁（54）；

间隔设置的第二天窗主梁（51）的长度由内向外呈渐扩形设置，第二天窗次梁（52）整体呈八字形状；

所述第二天窗主梁（51）的梁高低于组合封边梁（114）和变截面封边梁（314）的梁高，第二天窗主梁（51）处设置降板。

8.如权利要求7所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，所述中心区单元（6）包含平行设置的两个中心区边梁（61）、与中心区边梁（61）合围矩形框的组合封边梁（114）和变截面封边梁（314）、连接于矩形框内部的中心区星梁（62）、连接于中心区星梁（62）内部的中心区星连梁（63）、连接于中心区星梁（62）与中心区边梁（61）之间的中心区次梁（64）以及设置于转角处或大跨度处的中心区嵌补梁（65）；

所述中心区星梁（62）为四叶草形，四叶草形中心区为的中心区星连梁（63）为矩形中并在矩形内部设置有米字形的中心区嵌补梁（65）。

9.如权利要求8所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，所述入口单元（7）为直角三角形，两个直角边分别为中心区单元（6）的中心区边梁（61）和大跨度结构单元（2）的大跨附属主梁（221），斜边为入口主梁（71）、连接于入口主梁（71）与中心区边梁（61）和大跨附属主梁（221）之间的入口次梁（72）以及设置于直角三角形顶点的入口立柱（73）。

10.如权利要求9所述的一种组合式高净空大跨度变截面屋盖结构的施工方法，其特征在于，所述边悬挑单元（8）包含顺接对应各单元的边悬挑主梁（81）、连接于边悬挑主梁（81）外伸端的边悬挑封梁（82）、连接于大转角处的边悬挑加强梁（83）和边悬挑嵌补梁（84）、以及设置于含夹层单元的边悬挑角梁（85）、以及边悬挑角梁（85）间隔设置的对应边悬挑角立柱（86）；

所述边悬挑封梁（82）在高度方向和水平方向均呈弧线形设置，整体呈波浪状或云朵形设置；

所述边悬挑角梁（85）呈Y形分布，一个斜枝连接夹层，另一个斜枝连接各单元对应的梁体。