空间网架和混凝土无梁楼盖大跨度结构施工研究.pdf
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1、第四届 全 国现代结构工程学术研讨会 空间网架和混凝土无梁楼盖大跨度结构施工研究 杨冰 河北建设集团有限公司 , 石家庄市 场 摘要对空间网架和现浇硷预应力 空心无梁楼盖 大踌度结 构技术的应 用分析研究 , 得 到了速度快 , 结构效能高的优化 施工技术要点 。 关健词网架施工 , 结构效能 , 制作和安装方法 , 大跨度预应力空心无梁楼盖 , 施工质量 。 随着新计算理论 , 新结构材料及新工业技术的突破性进展 , 对现代建筑产生 了深远 的影 响 , 其中一个非 常显着的特征就是空 间结构的大量应用 。 空间结构能够满足建筑效果的要求 , 同时本身具有多方面 的优越 性 。 空间结构形式
2、多种多样 , 它们各自的承载性能及分析方法互不相 同 。 空 间 网架结构是 近几十年来发展 起来的新型结构 , 它是由许 多杆件按一定规律组成的高次超静定空间结构 。 它改变了一般平 面彬架 的受力 体系 , 能够承受各个方向的荷载 。 由于杆件之 间互相起支撑作用 , 它的整体性和稳定性好 , 空间刚度大 , 安全 度高 , 尤其对抗震 、大跨度等特殊功 能的建筑 , 更能发挥其优越性 。 空间网架结构的自重轻 , 用钢量省可以 利用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑 , 此外 , 还具有杆件规格划一 , 适宜于工厂生产和地面拼装 、整 体吊 装等优点 。 由于电子技术的发展 , 使空 间
3、网架结构的应 用更加 广泛 。 在 我 国 , 首先应用 于大跨度 的体育馆 中 , 随后 , 在一些中小跨度体育馆 、俱 乐部 、展览厅 和会议室等公共建筑屋盖中 , 也采用了网架结构 。 国内几 次大地震后 , 越来越 多的人认为 , 网架是地震区良好的抗震结构形式之一 。 目前正逐步应用于大跨度的工业 建筑 、影剧 院 、体育馆、会议厅、展览 中心和飞机库等建筑 。 一 、 空间网架施工方法分析 河北大学体育活动中心工程位于保定市合作路 , 河北建设集团有 限公司总 承包 , 屋 顶 网架 , 为椭圆形平 面 , 长轴米 , 短轴米 , 轴线面积平方米 , 网架分主 、 附两部 , 主网
4、架为正放四角锥 , 周边下弦支撑 , 附网架采用四角锥与三角锥混合分 格 , 上弦支撑 , 主附网架均 为钢管螺栓球连接网架 。 网架排水由结构找 坡 , 采用等高度四面起坡 , 四个坡面的坡度均为网架屋 盖为复合压型钢板 , 厚度 , 吊顶为轻质吊 顶 , 设轻质马道 。 钢管钢材 , 用高频焊管或无缝钢管钢球用号钢高强螺栓用钢锥头 、封 板 、套简、支座、支 托等配件钢 。 网架施工工期天 。 质量目标确保 省级优质工程 。 屋面工程施工期 间 , 正值各专业施工交叉作业高峰 , 因此采取强有力 的指挥调度及安全保证措施尤其重要 并且还要在工程 项 目经理部的统一协调领导下 , 同各施 工
5、单位密切配合 , 确保工程有序安全进行 。 一河北大学体育活动中心网架的制作方案 根据设计图纸认真核对其螺栓球加工 图 、杆件 包括锥头 、 封板 、高 强螺栓 、钢 球 、套筒 等零部件材料明 细表的型号 、尺 寸和数量 。 制定零部件制作的工艺规程 。 对进厂材料进行复查 , 如钢材的材质 、 规格进行符 合性检验 。 杆件加工制作杆件的下料方法 、杆件 的焊接 、杆 件除锈及刷防锈漆 、 杆件的打包包装封板 、 锥头 、螺栓球 的加 工制作 , 支托 、 支座及支座球的制作 。 二河北大学体育活动中心 网架工租安装 网架的安装是指拼装好的网架用各种施工方法将网架搁在设计位置上 。 根据网
6、架受力 和构造特点 , 施工技术条件 , 在满足质量 、安 全 、进 度的前提下综合确定 , 河北大学体育活动中心 网架工程安装采用满堂脚 手架高空散装法施工 。 网架安装前应对杆件和螺栓球进行对号核实 , 外形尺寸的检测 , 使杆件螺栓球的正负 偏差匹配使用 , 从而消除积累偏差 。 先安装网架两边支架 , 就位后暂不固定 , 用垫铁找平和标高调整 , 首先对 土建梁顶标高进行复测 , 同时准备好垫铁找平 , 并用经纬仪将安装轴线定好 , 先拼下弦杆及螺栓球 , 将下弦的 工业建筑年增刊 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishi
7、ng House. All rights reserved. http:/ 第四届 全 国现代结构工程学术研讨会 标高和轴线校正后 , 全部拧紧螺栓 , 起定位作用 。 开始连接腹杆时螺栓不宜拧紧 , 但必须使其与下弦节点连 接的螺栓松紧适度 , 以避免周围螺栓都上紧后 , 使安装误差积 累在一根杆上 , 而无法 拧紧 。 连接上弦时开始 不能拧紧 , 待安装几行后再拧紧 , 上下弦及 腹杆和螺栓球 拼成些 网架 , 形成 一排锥体后 , 进行调 整抄平和找 正 , 最后两边支座 固定 , 然后利用上述方法安装其余杆件 、锥 体 、 如此循环进行安装 , 在整个网架拼装完成后 , 必须进行 两
8、次以上 全面检查 , 看螺栓是 否 拧紧 , 对 下 弦支撑 等 内力平衡后 , 按分段逐段折 除 。 网架安装 完 毕后 , 对 网架位置进行测 量 , 可对 网架位置进行适当调 整 , 使其轴线与预埋钢板轴线重合 , 网架相邻支座高 差小 于 , 轴线位移不大于 , 网架定位后 , 把过渡板与支座用螺母锁紧 , 然后把过渡板与预埋钢板用 电焊 条焊接在一起 , 网架安装结束后 , 补刷 防锈底漆 , 质检人员必须 对网架局部及整体进行检验 , 并认 真做好检验记 录 。 网架施工采用等高度四面结构起坡 , 四个坡 面的坡度均为 , 不再 另外考虑施工起拱 , 用经纬仪和水准仪确定下弦球的位
9、置 。 网架实际挠度检测 , 施工过程中及施工完毕后进行 了次挠度检测 , 第一 次是 网架安装完成 , 第二 次是 网架上边的屋面板安装完毕 , 最后一次是 网架 内的通 风 、马道、 灯具 音响 、 吊具安装完毕之后进行的 。 该网架设计最大允许挠度 为 , 网架施 工完 毕的实际挠度 , 经过测量下弦中 央节点 、 四分点共 个节点标高 , 挠度值最大为 , 满足规范和设计要求 。 网架屋面排水措施 , 合理 的屋 面排水是大跨度结构确保使用功能的重要分项 , 河北 大学体育活动中心屋 面排水采用有组织排水 , 屋面随网 架结构由中间向四面起 坡 , 排水到周圈的天沟由落水管排 出 ,
10、排水槽沿周边连续布置 , 共设八个落水孔 , 孔径 , 以便安装巧落水管 。 彩板 、水槽 和泛水要做好连接 处理 , 一要牢固 , 二要严密 , 关键部位要打密 封胶 , 做到防水不渗漏 , 除彩板外 , 所有钢件均应做防腐处理 , 刷防腐漆两遍 、面 漆一遍 。 三经济学院学生食堂改造工程网架制作安装 石家庄 经济学院学生餐厅 改造工 程异形 网架结构 , 是在原旧食堂基础上 , 将两个旧圆形餐厅用钢网架连 成一体 , 形成一个大的扇形食堂为抽空四角锥网架 , 面积平 方米 , 扇形 , 焊接球形网架 , 四点 支承于四根 钢柱上 , 现场焊接拼装 , 网架的焊接方法 , 采用小拼单元法
11、, 焊接 时为控 制变形 及消除焊接应力 , 采用先横杆 后立杆 , 最后斜杆 的顺序施焊 。 小单元上各球节点同一次只能焊一个焊口 , 然 后转移到另一个球节点 , 特别 注意不 论任何情况下 , 都不能同时施焊同一杆件的两端焊缝 。 焊接拼装小单元 , 拼接顺序从 中间向两边发 展 , 留有空档使连接杆件的焊口能 自由收缩 , 减少焊接应 力 。 单元连接过程中保证球 节点空间位置 , 减少误 差积累 。 因网架跨度比较小 , 构造简单 , 所以地面砖垫层施工完毕即进行网架 就地焊接拼装 , 同时砌筑外 围 护墙 。 网架吊装该工程外围护墙顶标高 , 墙外为花园 , 距外墙为校 园绿树 ,
12、 并且墙的散水外有一道 下水管道 。 考虑以上 因素 , 为了不破坏周围环境 , 给网架 的整体吊装带来了不小的困难 。 原准备用二台 汽车吊抬吊即可 , 现在用二台汽车 吊抬 吊臂长都不能满足整体吊装要求 , 通过计算用二台吊车才 可能抬吊成 功 。 由于以上吊车 , 首先进出厂费用 较高 , 另外校 园便道上多有埋深很浅的水管和电缆 , 大 吨位吊车无法人场 , 必须采用其他的 吊装方 法 。 结合具体施 工现场 , 根据多年来的施 土经验 , 采用二台 汽车吊和二部独角拔杆进行整体吊装 。 从 吊车进厂至吊装就位完毕 , 仅仅用 了个小时 。 二 、 大跨度网架施工方案的对比 通过对河北
13、 大学体育活动中心螺栓球 网架施工与石家庄经济学 院学生食堂焊接球网架工程 的施工 , 可 知根据不 同类型的网架 , 采用不同的安装方法 , 该两种不同的安装方法均取得了较好 的施工效果 。 河北大学体育活动中心 网架采用满堂脚手架高空散装法施工 , 既加快了工程进度 , 又保证 了拼装精度 。 网架组装时 , 要求对每个节点进行准确定位 , 每个下弦球相应都要进行支顶 , 而下弦球各点标高不同 , 难以搭 设统一的高度 , 搭设稳定 的满堂红脚 手架是保证网架组装精度的前提 。 根据本工程 的特点 , 主要控制下弦球 的标高和位移 , 在每个下弦球对应的下 面搭设一个支承柱 , 每个支承柱
14、由四根直径 , 脚手管与纵横向 水平杆剪刀撑组 成 , 扣件连接 , 柱顶部插 人四根 螺旋式顶托 , 托住厚 , 钢板柱帽 , 用以调 节支承 网架下弦球的高度 。 石家庄经济学院学生食堂 网架工程 , 采用现场焊接拼装整体吊装 , 避免了高空焊接 , 提高了焊接的效率 , 缩短了工程工期 , 保证了工程质量 。 工业建筑年增刊 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/ 第四届 全 国现代结构工程学术研讨会 三 、 不同支承条件和边界条件对网架整体效能的影
15、响 通过对 网架效能 的实验研究得 出结论 总结如下 网架的总体性能很大程度上依赖于杆件布置方 向 , 对平板 网架类型结构 , 杆件的扭转刚度对 内力的 影响很小 , 分析 中可以忽略 。 在 网架是正方形情况下 , 对正交斜放 网架和三 向网架的直接比较 表明 , 正交斜放网架与更普通的体 系相比有许多 的优点 。 对方形平面 的网架而言 , 正交斜放网架比三向网架好 , 三向网架挠度小但用料多 , 因 为与两个斜方 向杆件比较 , 三 向网架 中与两边平行的杆件不能完全利用 。 对 网架形式的比较表明 , 应力分布受荷载和支承条件的影 响 , 斜放四角锥网架和抽空四角锥网架有 几项优点
16、, 因为它们趋向于减少腹杆数 缩短 了上弦受压杆 的 长度 , 因此降低了屈曲破 坏的可能性 增 加了 下弦杆 的长度 , 而下 弦杆不会发生屈曲 , 体现了长杆受拉 , 短杆受压 , 杆件受力合理 。 且整个结构的节点数也 有减少 。 用边梁加固不一定获得最经济合理 的网架 , 对三向网架 , 边梁 只勉强地改善高跨比和挠度 , 但得不 到最轻的结构 。 从结果 的比较 中得知 , 似乎在荷载 、跨 度 、结构形 式这些可 比条件中 , 按照跨高比等于时 , 对四边简支或边续角支承 的网架高度较合理 , 而跨 高比等于时 , 对四角支承的网架更合适 。 平板网架的边缘支承对杆件内力影 响 一
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