本发明属于钢网壳施工，具体涉及一种双曲面单层钢网壳结构及其施工方法。
背景技术：
1、近年来，各种异形结构的建筑层出不穷，钢结构作为可呈现各种复杂形状的结构，强度系数高，施工周期短，获得了大多数设计师的青睐。我们常见的网架钢结构形式有桁架结构、球铰结构等，相对于这些网架形式，结构占用空间较大，且在进行网架的施工时，一般需要大型吊装机械。对于搭设在塔楼与裙楼之间的钢网壳顶棚结构，由于空间受限，且裙楼自身由下至上逐渐呈收缩状，因此不便于采用大型吊装机械吊装。并且塔楼和裙楼侧的网架均呈现曲线型，配合钢网壳的竖向起拱则形成双曲面单层钢网壳形式。采用常规的桁架结构、球铰结构等，不便于双曲面单层钢网壳曲线形状的呈现。因此，需要提出一种能够便于进行高空散拼的双曲面单层钢网壳结构及其施工方法。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双曲面单层钢网壳结构，其结构设计合理，施工方法简便，通过采用矩管小杆件拼接焊形成单层曲面三角网架，并通过在塔楼与裙楼之间搭设满堂脚手架作为操作平台，将双曲面钢网壳结构按区域划分后，采用高空散拼的方式对每个区域进行施工，与传统的整体吊装施工相比，安全性得到提高，安全隐患减少，同时能够适用狭小空间，施工场地环境不限。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：包括设置在塔楼上翻梁上的塔楼钢圈梁、设置在裙楼上翻梁上的裙楼钢圈梁以及搭设在塔楼钢圈梁与裙楼钢圈梁之间的双曲面网架，所述塔楼钢圈梁为与塔楼上翻梁形状相匹配的曲线型钢圈梁，所述裙楼钢圈梁为与裙楼上翻梁形状相匹配的曲线型钢圈梁，所述裙楼钢圈梁位于塔楼钢圈梁的凸侧，所述双曲面网架为由两个封边梁、多个横向主梁、多个纵向主梁和多个次梁连接而成的双曲面单层三角网架，两个所述封边梁分别连接在塔楼钢圈梁和裙楼钢圈梁的两端之间，所述封边梁为由多根矩管拼接而成的直线型梁体，所述横向主梁、纵向主梁和次梁均为由多根矩管拼接而成的曲线型梁体；
3、所述塔楼上翻梁上设置有牛腿，所述塔楼钢圈梁通过多个双向滑动铰支座安装在牛腿上，所述裙楼钢圈梁通过多个固定铰支座安装在裙楼上翻梁上，所述裙楼上翻梁内预埋有多个用于承载裙楼钢圈梁的型钢柱，多个所述固定铰支座分别安装在多个型钢柱的顶部。
4、上述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述塔楼钢圈梁由多个第一塔楼钢圈梁拼接段和第二塔楼钢圈梁拼接段焊接而成，多个所述第一塔楼钢圈梁拼接段和第二塔楼钢圈梁拼接段交错布设；
5、所述裙楼钢圈梁由多个第一裙楼钢圈梁拼接段和多个第二裙楼钢圈梁拼接段焊接而成，多个所述第一裙楼钢圈梁拼接段和第二裙楼钢圈梁拼接段交错布设；
6、所述第一塔楼钢圈梁拼接段、第二塔楼钢圈梁拼接段、第一裙楼钢圈梁拼接段和第二裙楼钢圈梁拼接段均为钢箱梁。
7、上述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述第一塔楼钢圈梁拼接段的底部中间位置焊接有一块用于与双向滑动铰支座连接的钢垫板，所述第一裙楼钢圈梁拼接段的底部中间位置焊接有一块用于与固定铰支座连接的钢垫板。
8、上述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述塔楼钢圈梁和裙楼钢圈梁内均等间距设置有多个加劲肋。
9、上述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述型钢柱的顶部设置有一个锚板，所述锚板上设置有一个供固定铰支座安装的调平钢板，所述调平钢板低于裙楼上翻梁顶部布设。
10、上述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述牛腿为与塔楼上翻梁浇筑为一体的钢筋混凝土牛腿，所述牛腿的顶部预埋有多个供双向滑动铰支座安装的预埋钢板。
11、同时，本发明还公开了一种双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
12、步骤一、施工准备：根据双曲面单层钢网壳结构的设计要求，建立双曲面单层钢网壳结构的bim理论模型，导出双曲面单层钢网壳结构的施工图，并确定双向滑动铰支座以及固定铰支座的数量和安装位置；
13、步骤二、加工制作主梁、次梁和钢圈梁：
14、根据双曲面单层钢网壳结构的施工图，以封边梁、横向主梁、纵向主梁和次梁的连接节点作为划分依据，对每个封边梁、横向主梁、纵向主梁和次梁均进行分段加工后形成多根矩管，并对多根矩管进行编号；
15、分别根据步骤一中确定的固定铰支座和双向滑动铰支座的数量和安装位置，将裙楼钢圈梁与塔楼钢圈梁进行分段加工并进行编号；
16、步骤三、锚件预埋：在进行裙楼上翻梁的施工时，根据步骤一中确定的固定铰支座的数量和安装位置，在裙楼上翻梁内预埋多个型钢柱，同时使施工后的裙楼上翻梁在每个型钢柱的上方均形成一个缺口，在每个型钢柱的顶部均焊接一个锚板；
17、施工塔楼上翻梁，并在塔楼上翻梁上施工牛腿，在进行牛腿的施工时，根据步骤一中确定的双向滑动铰支座的数量和安装位置，在牛腿的表面锚固多个预埋钢板；
18、步骤四、支座安装：在每个锚板的上面均安装一个固定铰支座，在每个钢垫板的上面均安装一个双向滑动铰支座；
19、步骤五、钢圈梁安装：将步骤二中分段加工好的裙楼钢圈梁按照编号依次连接并支撑在多个锚板上，将步骤二中分段加工好的塔楼钢圈梁按照编号依次连接并支撑在多个钢垫板上；
20、步骤六、操作平台搭设：在塔楼与裙楼之间搭设满堂脚手架作为操作平台；
21、步骤七、施工双曲面单层钢网壳结构：依据双曲面单层钢网壳结构的施工图中的连接节点位置，采用全站仪在操作平台上打点定位，用25吨汽车吊将步骤二中加工的多根矩管吊运并按标号放置在操作平台上，采用高空散拼的方式将多根矩管依次焊接形成双曲面单层钢网壳结构；
22、步骤八、拆除操作平台。
23、上述的一种双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于：步骤二中，对每个横向主梁、纵向主梁和次梁均进行分段加工时，根据双曲面单层钢网壳结构的施工图，确定每个横向主梁、纵向主梁和次梁中每一个矩管两端的坡口角度，并对其两端进行坡口切割；
24、对裙楼钢圈梁与塔楼钢圈梁进行分段加工时，根据双曲面单层钢网壳结构的施工图，确定裙楼钢圈梁与塔楼钢圈梁中每一个分段两端的坡口角度，并对其两端进行坡口切割。
25、上述的一种双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于：步骤四中，安装固定铰支座时，在固定铰支座与锚板之间设置调平钢板，进而使得多个固定铰支座的顶部标高相同。
26、上述的一种双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于：步骤七中，采用高空散拼的方式将多根矩管依次焊接时，根据双曲面单层钢网壳结构在水平面的投影面积，将双曲面单层钢网壳结构由一端向另一端划分为a、b、c这三个区域依次进行施工，对每个区域进行施工时，均先进行横向主梁和纵向主梁的焊接后形成平行四边形网架结构，再进行次梁的焊接后形成三角形网架结构。
27、本发明与现有技术相比具有以下优点：
28、1、本发明通过采用封边梁、横向主梁、纵向主梁和次梁拼接形成单层曲面三角网架，并且每个梁体均采用多根矩管拼接而成，对于双曲面钢网壳结构，仅需要精准确定矩管小杆件的两端坡口角度，就能够保证横向主梁、纵向主梁和次梁的曲线形式，便于双曲面钢网壳结构曲线形状的呈现，灵活多变，使得双曲面单层钢网壳结构成型效果显著。
29、2、本发明通过采用矩管小杆件拼接焊形成单层曲面三角网架，并通过在塔楼与裙楼之间搭设满堂脚手架作为操作平台，并采用高空散拼的方式施工双曲面单层钢网壳结构，与传统的整体吊装施工相比，安全性得到提高，安全隐患减少，同时能够适用狭小空间，施工场地环境不限。
30、3、本发明通过对每个封边梁、横向主梁、纵向主梁和次梁均进行分段加工后形成多根矩管，并对多根矩管进行编号，再运输至施工现场进行安装，不仅能有效提高施工效率，同时还能提高双曲面钢网壳结构的曲面效果。
31、4、本发明通过将双曲面钢网壳结构先按区域划分后，并在每个区域内先将横向主梁和纵向主梁施工完毕，并与钢圈梁相连接，将矩管内力通过支座传递到主体结构上，然后再进行次梁的组合拼装，能有效确保钢网壳施工的安全，尽快将矩管内力等不利因素消除。
32、综上所述，本发明结构设计合理，施工方法简便，通过采用矩管小杆件拼接焊形成单层曲面三角网架，并通过在塔楼与裙楼之间搭设满堂脚手架作为操作平台，将双曲面钢网壳结构按区域划分后，采用高空散拼的方式对每个区域进行施工，与传统的整体吊装施工相比，安全性得到提高，安全隐患减少，同时能够适用狭小空间，施工场地环境不限。
33、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：包括设置在塔楼上翻梁（1）上的塔楼钢圈梁（3）、设置在裙楼上翻梁（8）上的裙楼钢圈梁（9）以及搭设在塔楼钢圈梁（3）与裙楼钢圈梁（9）之间的双曲面网架，所述塔楼钢圈梁（3）为与塔楼上翻梁（1）形状相匹配的曲线型钢圈梁，所述裙楼钢圈梁（9）为与裙楼上翻梁（8）形状相匹配的曲线型钢圈梁，所述裙楼钢圈梁（9）位于塔楼钢圈梁（3）的凸侧，所述双曲面网架为由两个封边梁（13）、多个横向主梁（14）、多个纵向主梁（15）和多个次梁（16）连接而成的双曲面单层三角网架，两个所述封边梁（13）分别连接在塔楼钢圈梁（3）和裙楼钢圈梁（9）的两端之间，所述封边梁（13）为由多根矩管拼接而成的直线型梁体，所述横向主梁（14）、纵向主梁（15）和次梁（16）均为由多根矩管拼接而成的曲线型梁体；
2.按照权利要求1所述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述塔楼钢圈梁（3）由多个第一塔楼钢圈梁拼接段（3-1）和第二塔楼钢圈梁拼接段（3-2）焊接而成，多个所述第一塔楼钢圈梁拼接段（3-1）和第二塔楼钢圈梁拼接段（3-2）交错布设；
3.按照权利要求2所述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述第一塔楼钢圈梁拼接段（3-1）的底部中间位置焊接有一块用于与双向滑动铰支座（4）连接的钢垫板（6），所述第一裙楼钢圈梁拼接段（9-1）的底部中间位置焊接有一块用于与固定铰支座（10）连接的钢垫板（6）。
4.按照权利要求1所述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述塔楼钢圈梁（3）和裙楼钢圈梁（9）内均等间距设置有多个加劲肋。
5.按照权利要求1所述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述型钢柱（11）的顶部设置有一个锚板（12），所述锚板（12）上设置有一个供固定铰支座（10）安装的调平钢板（7），所述调平钢板（7）低于裙楼上翻梁（8）顶部布设。
6.按照权利要求1所述的一种双曲面单层钢网壳结构，其特征在于：所述牛腿（2）为与塔楼上翻梁（1）浇筑为一体的钢筋混凝土牛腿，所述牛腿（2）的顶部预埋有多个供双向滑动铰支座（4）安装的预埋钢板（5）。
7.一种如权利要求1所述双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
8.按照权利要求7所述的一种双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于：步骤二中，对每个横向主梁（14）、纵向主梁（15）和次梁（16）均进行分段加工时，根据双曲面单层钢网壳结构的施工图，确定每个横向主梁（14）、纵向主梁（15）和次梁（16）中每一个矩管两端的坡口角度，并对其两端进行坡口切割；
9.按照权利要求7所述的一种双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于：步骤四中，安装固定铰支座（10）时，在固定铰支座（10）与锚板（12）之间设置调平钢板（7），进而使得多个固定铰支座（10）的顶部标高相同。
10.按照权利要求7所述的一种双曲面单层钢网壳结构的施工方法，其特征在于：步骤七中，采用高空散拼的方式将多根矩管依次焊接时，根据双曲面单层钢网壳结构在水平面的投影面积，将双曲面单层钢网壳结构由一端向另一端划分为a、b、c这三个区域依次进行施工，对每个区域进行施工时，均先进行横向主梁（14）和纵向主梁（15）的焊接后形成平行四边形网架结构，再进行次梁（16）的焊接后形成三角形网架结构。
