鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是指由多根桿件按照一定的網(wǎng)格方式通過節(jié)點銜接而成的空間結(jié)構(gòu)。構(gòu)成鋼網(wǎng)架的根本單元有三角錐,三棱體,正方體,截頭四角錐等,由這些根本單元可組合成平面形狀的三邊形,四邊形,六邊形,圓形或其他任何形體。具有空間受力、分量輕、剛度大、抗震性能好等長處;可用作體育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向大柱鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)距車間等修建的屋蓋。鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是一種屢次超穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu),正是因為結(jié)構(gòu)的屢次超穩(wěn)特征和相對其它結(jié)構(gòu)它所特有的造型靈敏程度。結(jié)構(gòu)內(nèi)力核算通常選用矩陣位移法。矩陣介次要依據(jù)工程情況而定,簡略的工程其矩陣介次也要達上萬次。雜亂一些的工程其矩陣介次難以數(shù)計。即使用核算機選用高斯迭代法,核算一次也要數(shù)小時。因為結(jié)構(gòu)內(nèi)力核算工作量大,施工圖規(guī)劃難度高,在核算機輔助規(guī)劃程度未完成之前,大大限制了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的推行使用。
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架在今天諸多的大型場館中得以施用,從修建學的角度講,這是修建結(jié)構(gòu)和修建資料上的一場革命。從修建物體的藝術(shù)觀感上講,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的多樣性造型變化,為人民群眾的生產(chǎn)、生活空間,增添了藝術(shù)感??臻g網(wǎng)架結(jié)構(gòu),具有施工資料輕、裝置便當?shù)乳L處。同時,因為修建資料是組合受力,它還有抗震性能好的特異成效。鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是現(xiàn)代修建科學百花園中的一支奇花。近十多年來,它在我國得以大面積的使用和推行,放眼望去,這道亮麗的城市風景線,正向著更加遼闊的地域伸延。
1鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的特點
網(wǎng)架是由許多桿架組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種。平板網(wǎng)架選用較多,其長處是:空間受力體系,桿件首要接受軸向力,受力合理,節(jié)省資料全體性能好,剛度大,抗震性能好。桿件類型較少,適于工業(yè)化生產(chǎn)。平板網(wǎng)架可分為穿插桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理,剛度更大。網(wǎng)架的高度與短跨之比一般為1/15左右。網(wǎng)架桿件一般選用鋼管,節(jié)點一般選用球節(jié)點。
2鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架吊裝
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架依據(jù)其結(jié)構(gòu)型式和施工條件的不同,可選用高空組裝法,全體裝置法或高空滑移法進行裝置。
2.1高空組裝法
鋼網(wǎng)架用高空組裝法進行裝置,是先在規(guī)劃方位處搭設組裝支架,然后用起重機把網(wǎng)架構(gòu)件分件(或分塊)上吊至空中的規(guī)劃方位,在支架上進行組裝。此法有時不需大型起重設備,但組裝支架用量大,高空作業(yè)多。因此,對高強度螺栓銜接的、用型鋼制作的鋼網(wǎng)架或螺栓球節(jié)點的鋼管網(wǎng)架較適合,現(xiàn)在仍有一些鋼網(wǎng)架用此法施工。
2.2全體裝置法
全體裝置法就是先將網(wǎng)架在地面上組裝成全體,然后用起重設備將其全體提高到規(guī)劃方位上加以固定。這種施工辦法不需高大的組裝支架,高空作業(yè)少,易確保焊接質(zhì)量,但需求的起分量大的起重設備,技術(shù)較雜亂。因此,此法對球節(jié)點的鋼網(wǎng)架(尤其是三向網(wǎng)架等桿件較多的網(wǎng)架)較適合。依據(jù)所用設備的不同,全體裝置法又分為多機抬吊法、拔桿提高法、千斤頂提高法及千斤頂頂升法等。
2.2.1 多機抬吊法
此法是用于高度和分量都不大的中、小型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。裝置前先在地面上對網(wǎng)架進行錯位組裝作業(yè)(即組裝方位與裝置軸線錯開一定間隔,以避開柱子的方位)。然后用多臺起重機(多為履帶式起重機或汽車式起重機)將組裝好的網(wǎng)架全體提高到柱頂以上,在空中移位后落下就位固定。
為防止網(wǎng)架全體提高時與柱子相碰,錯開的間隔取決于網(wǎng)架提高過程中網(wǎng)架與柱子或柱子牛腿之間的凈距,一般不得小于10~l125px,同時要考慮網(wǎng)架組裝的便利和空中移位時起重機工作的便利。需求時可與規(guī)劃單位協(xié)商,將網(wǎng)架的部分邊際桿件留下網(wǎng)架提高后再焊接,或改變部分影響網(wǎng)架提高的柱子牛腿。
鋼網(wǎng)架在金屬結(jié)構(gòu)廠加工之后,將單件拼成小單元的平面桁架或立體桁架運到工地,工地組裝即在組裝方位將小單元桁架拼成整個網(wǎng)架。網(wǎng)架組裝的關(guān)鍵,是操控好網(wǎng)架結(jié)構(gòu)軸線支座的尺寸(要預放焊接收縮量)和起拱要求。
網(wǎng)架焊接首要是球體與鋼管的焊接。一般選用等強度對接焊,為安全起見,在對焊處增焊6~8mm的貼角焊縫。管壁厚度大于4mm的焊件,接口宜作成坡口。為使對接焊縫均勻和鋼管長度稍可調(diào)整,可加用套管。組裝時先裝上、下弦桿,后裝斜腹桿,待兩榀桁架間的鋼管全部放入并矯正后,再逐根焊接鋼管。
2.2.2 拔桿提高法
球節(jié)點的大型鋼管網(wǎng)架的裝置,我國現(xiàn)在多用拔桿提高法。用此法施工時,網(wǎng)架先在地面上錯位組裝,然后用多根獨腳拔桿將網(wǎng)架全體提高到柱頂以上,空中移位,落位裝置。
(1)空中移位原理
空中移位是此法的關(guān)鍵??罩幸莆皇抢妹扛螚U兩側(cè)起重滑輪組中的水平力不等而使網(wǎng)架水平移動。
網(wǎng)架在空中移位時,要求至少有兩根以上的拔桿吊住網(wǎng)架,且其同一側(cè)的起重滑輪組不動,因此,在網(wǎng)架空中移位時只平移而不歪斜。因為同一側(cè)滑輪組不動,所以網(wǎng)架除平移外,還發(fā)生能夠操控圓周運動,而使網(wǎng)架發(fā)生少許的下降。網(wǎng)架空中移位的方向,與拔桿的安置有關(guān)。
(2)起重設備的挑選與安置
起重設備的挑選與安置是網(wǎng)架撥桿提高施工中的一個重要問題。內(nèi)容包含:拔桿挑選與吊點安置、纜風繩與地錨安置、起重滑輪組與吊點索具的穿法、卷揚機安置等。
拔桿的挑選取決于其所接受的荷載和吊點安置。網(wǎng)架裝置時的核算荷載為: Q=(K1 Q1+ Q2+ Q3)·K (kN) 式中: Q1——網(wǎng)架自重(kN);
K1——荷載系數(shù)1.1(如網(wǎng)架分量通過準確核算可取為1.0);
Q2——附加設備(包含桁條、通風管、腳手架等)的自重(kN);
Q3——吊具自重(kN);
K——由提高差異引起的受力不均勻系數(shù),如網(wǎng)架分量根本均勻,各點提高差異操控在250px以下時,此系數(shù)取值1.30。
網(wǎng)架吊點的安置不只與吊裝計劃有關(guān),還與提高時網(wǎng)架的受力性能有關(guān)。在網(wǎng)架提高過程中,不但某些桿件的內(nèi)力或許會超越規(guī)劃時的核算內(nèi)力,而且對某些桿件還或許引起內(nèi)力符號改變而使桿件失穩(wěn)。因此,應通過網(wǎng)架吊裝驗算來確認吊點的數(shù)量和方位。不過,在起重能力、吊裝應力和網(wǎng)架剛度滿足的前提下,應盡***削減拔桿和吊點的數(shù)量。
纜風繩的安置,應使多根拔桿彼此連成全體,以添加全體穩(wěn)定性。每根拔桿至少要有6根纜風繩,纜風繩要依據(jù)風荷載、吊重、拔桿偏斜、纜風繩初應力等荷載,按***晦氣情況組合后核算挑選。地錨亦需核算確認。
起重滑輪組的受力核算可按照實際受力情況進行,依據(jù)核算結(jié)果挑選滑輪的標準。
卷揚機的標準,要依據(jù)起重鋼絲繩的內(nèi)力大小確認。為削減捉升差異,盡***選用相同標準的卷揚機。
(3)軸線操控
網(wǎng)架組裝支柱的方位,應依據(jù)已裝置好的柱子的軸線準確量出,以消除柱子按裝時軸線差錯的堆集。
(4)拔桿撤除
網(wǎng)架吊裝后,拔桿被圍在網(wǎng)架中,宜用倒拆法撤除。此法即在網(wǎng)架上弦節(jié)點處掛兩副起重滑輪組吊住拔桿,然后由***下一節(jié)開始一節(jié)一節(jié)撤除撥桿。
2.2.3 電動螺桿提高法
電動螺桿提高法與升板法相似,它是利用升板工程施工使用的電動螺桿提高機,將在地面上組裝好的鋼網(wǎng)架全體提高至規(guī)劃標高。此法的長處是不需大型吊裝設備,施工簡潔。用電動螺桿提高機提高鋼網(wǎng)架,只能筆直提高不能水平移動。為此,規(guī)劃時要考慮在兩柱之間設托梁,網(wǎng)架的支點落在托梁上。因為網(wǎng)架提高時不進行水平移動,所以網(wǎng)架組裝不需錯位,可在原位進行組裝。
2.3
高空滑移法
網(wǎng)架屋蓋近年來選用高空平行滑移法施工的逐漸增多,它尤其適用于影劇院、禮堂等工程。這種施工辦法,網(wǎng)架多在修建物前廳頂板上設組裝渠道進行組裝(亦可在觀眾廳看臺上搭設組裝渠道進行組裝),待***個組裝單元(或***段)組裝完畢,即將其下落至滑移軌道上,用牽引設備向前滑移一定間隔。接下來在組裝渠道上組裝第二個單元(或第二段),拼好后連同***個組裝單元(或***段)一起向前滑移,如此逐段組裝不斷問前滑移,直至整個網(wǎng)架組裝完畢并滑移至就位方位。
組裝好網(wǎng)架的滑移,可在網(wǎng)架支座下設滾輪,使?jié)L輪在滑動軌道上滑動;亦可在網(wǎng)架支座下設支座底板,使支座底板沿預埋在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁上的預埋鋼板滑動。網(wǎng)架滑移可用卷揚機或手扳葫蘆牽引。依據(jù)牽引力大小及網(wǎng)架支座之間的桿件承載力,可選用一點或多點牽引。
網(wǎng)架滑移時,兩頭不同步值不應大于50mm。選用滑移法施工網(wǎng)架時,在滑移和組裝過程中,應對網(wǎng)架進行下列驗算:1)當跨度中心無支點時,桿件內(nèi)力和跨中撓度值;2)當跨度中心有支座時,桿件內(nèi)力、支點反力和撓度值。當網(wǎng)架滑移單元因為增設中心滑軌引起桿件內(nèi)力變號時,應采納暫時加固措施以防失穩(wěn)。用高空滑移法施工網(wǎng)架結(jié)構(gòu),因為網(wǎng)架組裝是在前廳頂板渠道上進行,削減了高空作業(yè)的風險;與高空組裝法比較,組裝渠道小,可節(jié)省資料,并能確保網(wǎng)架的組裝質(zhì)量;因為網(wǎng)架組裝用滑移施工,能夠與土建施工平行流水和立體穿插,因此能夠縮短整個工程的工期;高空滑移法施工設備簡略,一般不需大型起重裝置設備,所以施工費用亦可下降。
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的型態(tài)豪放舒展,它既涵蓋了古典修建的韻律美,又有現(xiàn)代造型藝術(shù)的浪漫性。因此,越來越多的修建師利用它的鞏固性和藝術(shù)性來規(guī)劃構(gòu)筑大型屋頂骨架。這種新穎美觀的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),為現(xiàn)代修建構(gòu)筑了新的物體形像。
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是現(xiàn)在國內(nèi)大型體育場館、工業(yè)廠房、影劇院、侯車廳等修建常用的屋蓋方式。這種新款式結(jié)構(gòu)的辦法是依賴鋼體本身的受力,用螺栓球把一根根鋼柱銜接在一起彼此交錯支撐,網(wǎng)結(jié)成各種形狀不一的屋蓋空間。從小至幾米的會議室到大至跨度幾百米的工業(yè)廠房,這些都是空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所適合的規(guī)模。