大跨度空间钢管桁架操作平台

大跨度空间钢管桁架结构平台［摘要］本文通过工程实例的具体分析，介绍了空间钢管桁架操作平台的施工方法，该方法利用了桁架结构中各杆的主要内力为轴力，且在杆件的横截面上分布均匀，杆件的材料能得到充分的利用，具有自重轻、承载大的特点，巧妙地解决了大跨度操作平台强度、刚度上的设计难点。［关键词］大跨度、强度、刚度、空间钢管桁架嘉茂购物中心•赛罕二期改造项目，原建筑为商业建筑，现状西侧为三层，东北部五层。改造后需拆除原东部四层、五层，在西侧原三层屋顶处加建局部四层，该工程1/轴3至轴与轴至轴处为中庭（如图所示），此处需在处设置屋面（如图2所示），为保证施工在安全状态下正常进行且不影响一至三层商场的正常营业，需在19.2处6设置安全防护平台兼做装饰施工平台。图：中庭部位防护兼装饰操作平台剖面图由于中庭东西向跨度 .南北向跨度 属于大跨度，造成了操作平台强度及刚度上的设计难点，为解决这一难题，我们考虑了多套方案，并对各个可行方案进行优化，最终决定采用空间钢管桁架结构操作平台。一、施工方案的确定为了完成大跨度操作平台的搭设任务，我们考虑了三个施工方案。方案一：从一层搭设满堂脚手架操作平台，至;方案二：以工字钢为主龙骨，横跨 ,18钢管 为次龙骨，搭设操作平台；方案三：以钢管桁架结构为主梁，横跨 @1X 钢管为次梁，搭设操作平台。经分析，方案一需搭设落地式扣件钢管脚手架，工程量大，施工周期长，且影响下层正常营业；方案二则以工字钢为主龙骨，由于跨度达.造成跨中弯曲应力、挠度值偏大，经计算显示，需选用 a [m 及以上型号工字钢才能满足强度及刚度要求，但由于工字钢自重大（ 5造成安拆困难，造价偏高；方案三与方案一比较，工程量小，周期短，且不影响下层正常营业。方案三与方案二比较，具有自重轻（N,安拆方便，造价低的特点，特别适宜大跨度结构。而钢管桁架结构，根据受力特性和杆件布置不同，又可分为平面钢管桁架结构和空间钢管桁架结构。平面钢管桁架结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内，结构平面外刚度较差，侧向稳定性难以保证，且难以满足强度及刚度要求，而空间钢管桁架结构，稳定性好，强度及刚度大。综合以上因素，我们决定采用空间钢管桁架结构搭设操作平台。二、平台的力学计算1、计算模型的确定初设桁架桁高7桁宽 3节间长度两端其余m跨度如图所示上、下弦杆选用eX钢管，腹杆选用e8 钢管。桁架中距，上铺e8钢管，中距，满铺 厚脚手板（如图所示）。ex钢管 为次梁，承受构件自重、脚手板自重及施工荷载，为简化，不考虑次梁的连续性，取一跨按简支

梁作为计算单元，取宽度为次梁间距的负荷载带作为荷载计算单元，按均布线荷载传递给次梁；空间管桁架结构@100为0主梁，承受构件自重、次梁传递的集中荷载，次梁传递给主梁的荷载面积为0,将次梁传来的集中荷载及构件自重简化为作用在节点上的集中荷载，将两端支座一端简化为固定铰支座，另一端简化为可动铰支座。由于空间管桁架结构由两片桁架组成，为计算简便，取其中一片为验算对象，上述荷载相应减为一半。--J-*1300^1000^1000^1000^1000^1000/oooJ000J000^1000J000JOOO^1000^1000*1300d J「*1「*1「*1「<1「*1「*1「*115&00「 討「*1「*1「*1「 d「 *i「#图3：空间管桁架立面、平面图、次梁验算已知：50厚木板自重

m2,eX 钢管自重，抗弯截面模量

，截面惯性矩，弹性模量

，施工荷载-----1=1.Om----------图：次梁计算简图1)荷载计算线恒载标准值：40m?X线活载标准值：20X线荷载设计值：XX式中：1.为2恒载分项系数；1.为4活载分项系数2)验算弯曲强度最大正应力发生在跨中弯矩最大的截面上X X636弯曲强度满足要求其中：[6]=215为钢管许用应力值3)验算抗弯刚度梁的最大挠度在跨中

xx xN/2mxm121904=抗弯刚度满足要求其中：为钢管允许挠度值、主梁验算已知：e x钢管自重 ,截面积4截面惯性矩m弹性模量图：主梁计算简图（）（）荷载计算桁架自重（折算为集中荷载）：xx （xmm2x各3节0点由次梁传来恒载标准值：

各节点由次梁传来活载标准值：xx各节点集中荷载设计值：1.x2(438.4N+5x82400N0)单片桁架19-各3节0点集中荷载设计值、18、31节点由次梁传来恒载标准值：4002xN1/.m1x51mm+38x.14m18、31节点由次梁传来活载标准值：20002xN1/.m1x51mm=230018、31节点集中荷载设计值：1.x2(498.4N+5x82430N0)单片桁架1、831节点集中荷载设计值：、17、32节点由次梁传来恒载标准值：4002xN0/.m6x51mm+38x.14m17、32节点由次梁传来活载标准值：20002xN0/.m6x51mm=130017、32节点集中荷载设计值：1.x2(298.4N+5x81430N0)单片桁架2节点集中荷载设计值：（2）强度及刚度验算本计算过程采用由清华大学土木系研究开发的结构力学求解器进行辅助计算。、各杆件轴力计算结果，如图所示图6桁架杆件轴力图（）由图可知：66强度满足要求。、杆件最大位移发生在跨中部位（单元），如图所示

由图可知：刚度满足要求通过以上分析、计算可知，采用空间钢管桁架结构搭设平台，能够满足强度、刚度及稳定性要求。三、空间管桁架平台搭设1、在中庭上部钢结构施工前，原中庭屋面上满铺压型钢板防护，中庭四周设置 高安全防护栏杆，上挂安全密目网，根部设置木踢脚板。、待 处钢梁施工完毕，在 轴至轴之间安置钢管桁架，中距，与、 焊接牢固，桁架下挂安全平网，上铺ex 脚手钢管@ ,与桁架焊接牢固，提高整体稳定性，满铺 厚木脚手板。3、桁架预处理：为减小平台使用过程