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(guò)節(jié)點(diǎn)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(zhǎng)處;可用作體育館、 影劇院、展覽廳、候車(chē)廳、體育場(chǎng)看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫(kù)、雙向大柱鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)距車(chē)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?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的屢次超穩(wěn)特征和相對(duì)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(jiǎn)略的工程其矩陣介次也要達(dá)上萬(wàn)次。雜亂一些的工程其矩陣介次難以數(shù)計(jì)。即使用核算機(jī)選用高斯迭代法,核算一次也要數(shù)小時(shí)。因?yàn)榻Y(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(jī)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(chǎng)館中得以施用,從修建學(xué)的角度講,這是修建結(jié)構(gòu)和修建資料上的一場(chǎng)革命。從修建物體的藝術(shù)觀(guān)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。空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),具有施工資料輕、裝置便當(dāng)?shù)乳L(zhǎng)處。同時(shí),因?yàn)樾藿ㄙY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(xué)百花園中的一支奇花。近十多年來(lái),它在我國(guó)得以大面積的使用和推行,放眼望去,這道亮麗的城市風(fēng)景線(xiàn),正向著更加遼闊的地域伸延。
1鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的特點(diǎn)
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(zhǎng)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(lèi)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(lèi)。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(diǎn)一般選用球節(jié)點(diǎn)。
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(jìn)行裝置。
2.1高空組裝法
鋼網(wǎng)架用高空組裝法進(jìn)行裝置,是先在規(guī)劃方位處搭設(shè)組裝支架,然后用起重機(jī)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(jìn)行組裝。此法有時(shí)不需大型起重設(shè)備,但組裝支架用量大,高空作業(yè)多。因此,對(duì)高強(qiáng)度螺栓銜接的、用型鋼制作的鋼網(wǎng)架或螺栓球節(jié)點(diǎn)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(shè)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(shè)備,技術(shù)較雜亂。因此,此法對(duì)球節(jié)點(diǎn)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(shè)備的不同,全體裝置法又分為多機(jī)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(jī)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(duì)網(wǎng)架進(jìn)行錯(cuò)位組裝作業(yè)(即組裝方位與裝置軸線(xiàn)錯(cuò)開(kāi)一定間隔,以避開(kāi)柱子的方位)。然后用多臺(tái)起重機(jī)(多為履帶式起重機(jī)或汽車(chē)式起重機(jī))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(shí)與柱子相碰,錯(cuò)開(kāi)的間隔取決于網(wǎng)架提高過(guò)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(shí)要考慮網(wǎng)架組裝的便利和空中移位時(shí)起重機(jī)工作的便利。需求時(shí)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(chǎng)加工之后,將單件拼成小單元的平面桁架或立體桁架運(yùn)到工地,工地組裝即在組裝方位將小單元桁架拼成整個(gè)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(xiàn)支座的尺寸(要預(yù)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(qiáng)度對(duì)接焊,為安全起見(jiàn),在對(duì)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(duì)接焊縫均勻和鋼管長(zhǎng)度稍可調(diào)整,可加用套管。組裝時(shí)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(diǎn)的大型鋼管網(wǎng)架的裝置,我國(guó)現(xiàn)在多用拔桿提高法。用此法施工時(shí),網(wǎng)架先在地面上錯(cuò)位組裝,然后用多根獨(dú)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(dòng)。
網(wǎng)架在空中移位時(shí),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(dòng),因此,在網(wǎng)架空中移位時(shí)只平移而不歪斜。因?yàn)橥粋?cè)滑輪組不動(dòng),所以網(wǎng)架除平移外,還發(fā)生能夠操控圓周運(yùn)動(dòng),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(shè)備的挑選與安置
起重設(shè)備的挑選與安置是網(wǎng)架撥桿提高施工中的一個(gè)重要問(wèn)題。內(nèi)容包含:拔桿挑選與吊點(diǎn)安置、纜風(fēng)繩與地錨安置、起重滑輪組與吊點(diǎn)索具的穿法、卷?yè)P(yáng)機(jī)安置等。
拔桿的挑選取決于其所接受的荷載和吊點(diǎn)安置。網(wǎng)架裝置時(shí)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(guò)準(zhǔn)確核算可取為1.0);
Q2——附加設(shè)備(包含桁條、通風(fēng)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(diǎn)提高差異操控在250px以下時(shí),此系數(shù)取值1.30。
網(wǎng)架吊點(diǎn)的安置不只與吊裝計(jì)劃有關(guān),還與提高時(shí)網(wǎng)架的受力性能有關(guān)。在網(wǎng)架提高過(guò)程中,不但某些桿件的內(nèi)力或許會(huì)超越規(guī)劃時(shí)的核算內(nèi)力,而且對(duì)某些桿件還或許引起內(nèi)力符號(hào)改變而使桿件失穩(wěn)。因此,應(yīng)通過(guò)網(wǎng)架吊裝驗(yàn)算來(lái)確認(rèn)吊點(diǎn)的數(shù)量和方位。不過(guò),在起重能力、吊裝應(yīng)力和網(wǎng)架剛度滿(mǎn)足的前提下,應(yīng)盡***削減拔桿和吊點(diǎn)的數(shù)量。
纜風(fēng)繩的安置,應(yīng)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(fēng)繩,纜風(fēng)繩要依據(jù)風(fēng)荷載、吊重、拔桿偏斜、纜風(fēng)繩初應(yīng)力等荷載,按***晦氣情況組合后核算挑選。地錨亦需核算確認(rèn)。
起重滑輪組的受力核算可按照實(shí)際受力情況進(jìn)行,依據(jù)核算結(jié)果挑選滑輪的標(biāo)準(zhǔn)。
卷?yè)P(yáng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn),要依據(jù)起重鋼絲繩的內(nèi)力大小確認(rèn)。為削減捉升差異,盡***選用相同標(biāo)準(zhǔn)的卷?yè)P(yáng)機(jī)。
(3)軸線(xiàn)操控
網(wǎng)架組裝支柱的方位,應(yīng)依據(jù)已裝置好的柱子的軸線(xiàn)準(zhǔn)確量出,以消除柱子按裝時(shí)軸線(xiàn)差錯(cuò)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(diǎn)處掛兩副起重滑輪組吊住拔桿,然后由***下一節(jié)開(kāi)始一節(jié)一節(jié)撤除撥桿。
2.2.3 電動(dòng)螺桿提高法
電動(dòng)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(dòng)螺桿提高機(jī),將在地面上組裝好的鋼網(wǎng)架全體提高至規(guī)劃標(biāo)高。此法的長(zhǎng)處是不需大型吊裝設(shè)備,施工簡(jiǎn)潔。用電動(dòng)螺桿提高機(jī)提高鋼網(wǎng)架,只能筆直提高不能水平移動(dòng)。為此,規(guī)劃時(shí)要考慮在兩柱之間設(shè)托梁,網(wǎng)架的支點(diǎn)落在托梁上。因?yàn)榫W(wǎng)架提高時(shí)不進(jìn)行水平移動(dòng),所以網(wǎng)架組裝不需錯(cuò)位,可在原位進(jìn)行組裝。
2.3
高空滑移法
網(wǎng)架屋蓋近年來(lái)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(shè)組裝渠道進(jìn)行組裝(亦可在觀(guān)眾廳看臺(tái)上搭設(shè)組裝渠道進(jìn)行組裝),待***個(gè)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(shè)備向前滑移一定間隔。接下來(lái)在組裝渠道上組裝第二個(gè)單元(或第二段),拼好后連同***個(gè)組裝單元(或***段)一起向前滑移,如此逐段組裝不斷問(wèn)前滑移,直至整個(gè)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(shè)滾輪,使?jié)L輪在滑動(dòng)軌道上滑動(dòng);亦可在網(wǎng)架支座下設(shè)支座底板,使支座底板沿預(yù)埋在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁上的預(yù)埋鋼板滑動(dòng)。網(wǎng)架滑移可用卷?yè)P(yáng)機(jī)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(diǎn)或多點(diǎn)牽引。
網(wǎng)架滑移時(shí),兩頭不同步值不應(yīng)大于50mm。選用滑移法施工網(wǎng)架時(shí),在滑移和組裝過(guò)程中,應(yīng)對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行下列驗(yàn)算:1)當(dāng)跨度中心無(wú)支點(diǎn)時(shí),桿件內(nèi)力和跨中撓度值;2)當(dāng)跨度中心有支座時(shí),桿件內(nèi)力、支點(diǎn)反力和撓度值。當(dāng)網(wǎng)架滑移單元因?yàn)樵鲈O(shè)中心滑軌引起桿件內(nèi)力變號(hào)時(shí),應(yīng)采納暫時(shí)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?yàn)榫W(wǎng)架組裝是在前廳頂板渠道上進(jìn)行,削減了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn);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?yàn)榫W(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(gè)工程的工期;高空滑移法施工設(shè)備簡(jiǎn)略,一般不需大型起重裝置設(shè)備,所以施工費(fèi)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(lái)越多的修建師利用它的鞏固性和藝術(shù)性來(lái)規(guī)劃構(gòu)筑大型屋頂骨架。這種新穎美觀(guān)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(guó)內(nèi)大型體育場(chǎng)館、工業(yè)廠(chǎng)房、影劇院、侯車(chē)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(lài)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(cuò)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(huì)議室到大至跨度幾百米的工業(yè)廠(chǎng)房,這些都是空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所適合的規(guī)模。