螺栓球节点网架在大型雨篷工程中的应用.doc

螺栓球节点网架在大型雨篷工程中的应用摘要 本工程通过对大型网架雨篷系统设计、安装施工方法的比选，在工程设计、施工中充分利用了螺栓球节点网架的优点，使本工程按期、保质的完成了施工任务，创造了一定的社会和经济效益。关键词螺栓球节点网架结构选型制作安装中图分类号 tu356 文献标识码 a 文章编号 10094539the application of space trusses with bolted spherical joints to large awninglin jun(xiamen highway bureau of fujian province，xiamen 361009，china)abstractthis project through large space trusses awning design, comparison and selection of construction method of installation, in engineering design, construction and full use of the advantages of bolted spherical joints frame. this project completed on time and the quality of the construction tasks, creating a certain degree of social and economic benefits.key wordsbolted spherical joints；space trusses；structural types；fabrication and erection1引言网架结构在我国的工程中已使用了几十年，其设计水平和施工手段已相当成熟。网架结构在工程上的大量使用,皆因其能够做到跨度大、耗钢量低、承载能力高、能够根据建筑设计要求实现不同的造型等特点。螺栓球节点网架是一种较新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系。螺栓球连接节点图示见图1。由于其具有主要以下6种优点选型灵活，可根据建筑的要求设计出各种曲面、造型。空间刚度大、抗震性能好。受力明确，杆件规律性强，网格划一。用钢量省，工程造价低。构件可在工厂批量生产。网架节点间距离小，上、下弦层间有一定空间，屋面及其它配套设置安装方便。因此，近年来螺栓球节点网架作为新型的网架结构在钢结构工程中得到越来越多的应用。本文以厦门市公路局道路研发中心大型网架雨篷工程为研究对象，介绍了螺栓球节点网架在屋盖空间网格系统中的应用，分析网架结构选型、安装施工方法的比选，供设计选型和安装施工参考。图 1 螺栓球连接节点图示2工程概况厦门市公路局道路研发中心工程由一座22层主楼及3层裙楼组成，主楼与裙楼为分开的两座单体建筑物。室外主楼与裙楼交接处的大型雨篷采用螺栓球节点网架，网架结构型式为双层、正放四角锥网架，厚2.0m。网架平面尺寸：28.64m*24.34m，覆盖面积：392m2。网架平面布置图见图2(1)材料选用：钢管:选用gb700中的q235-b钢，采用高频焊管或无缝钢管；高强螺栓：选用40cr；钢球：螺栓球选用gb699中的45号钢；封板锥头：选用q235-b钢，钢管直径大于75时须用锥头连接焊缝以及锥头的任何截面应与连接的钢管等强，厚度应保证强度和变形的要求；套筒：选用选用q235-b钢，截面应与相应杆件截面相同；焊条：q235-b钢与q235-b钢之间选用e43，q235-b钢与45号钢之间选用e50。(2)网架设计技术参数：上弦层静荷载1.00kn/m*m，上弦层活荷载0.50kn/m*m，下弦层活荷载0.30kn/m*m；荷载作用在节点上，杆件不承受横向荷载；计算机程序自动形成网架自重；网架工程采用空间网格结构计算机辅助设计系统mst(2004)，进行满应力优化设计。图 2 网架平面布置图3雨篷网架结构选型网架结构的主要网格形式有3种：(1)由交叉桁架体系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架等。(2)由四角锥体系组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架等。(3)由三角锥体系组成的三角锥网架、抽空三角锥网架等。各种网架形式的组成特征及受力特点见表1表1 各种网架形式的组成特征及受力特点从表1中可以看出：正放四角锥网架具有空间刚度较大且受力较均匀，上、下弦杆等长，有利于定型化生产等一系列优点，因此本工程雨篷网架结构型式选定为双层、正放四角锥网架。正放四角锥网架图示见图3。图 3 正放四角锥网架图示雨篷网架平面投影为三角形，建筑造型类似于马鞍形，结构形式空间通透感强、造型美观。结构为多点柱支撑，支撑分布在主楼和裙楼边线上，支撑点间距4.05m，最大跨度为28.64m。针对该工程造型复杂多变、悬挑较大等特点，采用正放四角锥网架既可满足建筑造型要求，又可减少施工难度、保证制作及施工质量，充分利用空间钢结构的优点，减少用钢量，节省造价投资。网格划分为2.864m*2.864m，矢高2.0m，支承点采用柱帽形式，使支座附近杆件内力分布较均匀，避免出现大杆件，进一步确保结构的安全性。4网架雨篷结构安装施工4.1 安装现场的测量工作由于本网架结构现场安装方法的特殊性，一旦安装过程出现偏差或积累误差过大，超出设计、规程或规范的允许范围，返工工作将十分困难。因此在覆盖支座范围网架安装结束及每一部分网架安装结束时，必须对选定的若干节点测量其水平偏差及挠度值，同时在安装过程中不定时随机抽查节点，测量其水平偏差及挠度值，发现问题要及时分析、查找原因，采取相应措施并立即整改。测量工作所用仪器为全站仪。因网架结构上摆放棱镜较困难，棱镜所测数据无可靠保证，施工单位采取的测量方法是：(1)节点上贴反光片。(2)选定已知两点作为测量基点，测定同一个节点的方位角，通过计算得出测量数据。方法1较直接、准确，但反光片的摆放有一定难度；方法2测量较方便，可随时测量，但测量数据需经过计算得出。通过上述方法的配合使用，较好地完成了本工程的测量控制任务。4.2 网架雨篷结构安装方法的确定网架结构常用的安装方法有高空散装法和整体吊装法。由于整体吊装法对机具要求较高，不适用于本工程。高空散装法必须在网架结构下搭设临时施工支承平台，将结构构件垂直提升到施工平台上，在作业平台上进行构件的组、拼装，搭设施工用平台的量很大，且高空作业多，易发生质量、安全事故。根据本工程的实际情况，最终选用“地面局部组装，高空吊装法”：即将网架分成两部分，先在地面组装第一