球形網(wǎng)架施工工藝及技經(jīng)分析

趙玉青

0 引言

螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架是一種新型的屋蓋承重結(jié)構(gòu)，屬于多次超靜定空間結(jié)構(gòu)體系，它改變了一般平面架結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，能夠承受來自各方面的荷載。這種平板形網(wǎng)架，結(jié)構(gòu)新穎美觀，桿件規(guī)律性強(qiáng)，網(wǎng)格劃一，整體性好，空間剛度大，抗震性能好，桿件之間全部采用螺栓連接，便于安裝，操作簡便，受力明確。它廣泛用于體育館、展覽廳、餐廳、候車室、倉庫及單層多跨工業(yè)廠房等屋蓋承重結(jié)構(gòu)。

1 工程概況

大同市普德藥業(yè)倉庫屋蓋采用3 m×3 m網(wǎng)格的正放四角錐球形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，跨度為66 m，上弦支座標(biāo)高為27.00 m，下弦標(biāo)高為25.20 m，矢高2.5 m，用小立柱雙面找坡上鋪3 m×3 m小槽板的屋蓋系統(tǒng)。

2 安裝方法

主廠房球形網(wǎng)架根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可拆分成每跨的單元形式，因此，在施工過程中可供選擇的方法較多。如先在地面組合開始一跨，待第一跨安裝后，后續(xù)部分直接在空中展開組合;也可先安裝間隔的兩跨，兩跨間在空中補(bǔ)跨，如此依次進(jìn)行施工。在平電工程中，主廠房球形網(wǎng)架采用了每跨的單元地面組合用1500TM吊裝的方法依次進(jìn)行安裝。

3 施工工藝

1)球形網(wǎng)架在組合前，應(yīng)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座定位軸線、標(biāo)高、水平度及支座錨固位置進(jìn)行放線測(cè)量，用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺進(jìn)行實(shí)測(cè)。

具體控制見表1。

表1 支承面頂板、支座錨栓位置允許偏差 mm

2)支承墊塊的種類、規(guī)格、擺放位置和朝向必須符合設(shè)計(jì)要求。因桿件內(nèi)力和節(jié)點(diǎn)變形都是根據(jù)支座節(jié)點(diǎn)在一定約束條件下進(jìn)行計(jì)算的，而支承墊塊的種類、規(guī)格、擺放位置和朝向的改變都會(huì)對(duì)網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的約束條件產(chǎn)生直接的影響。如支座點(diǎn)的位置和朝向分布有周邊支承、點(diǎn)支承、周邊支承與點(diǎn)支承相結(jié)合、三邊支承一邊開口、兩邊支承兩邊開口等。如果支座點(diǎn)的位置和朝向改變必然會(huì)改變支承點(diǎn)的分布情況，最終會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)架結(jié)構(gòu)邊界條件的改變。

3)網(wǎng)架支座形式在施工中不得隨意改變或者代用。如球形、板式橡膠支座等的改變，則會(huì)改變邊界約束條件，邊界約束的改變又必然會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系形式，有可能使不變體系變成可變體系，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

4)網(wǎng)架支座的過渡板在施工中不得隨意改變或者代用。該錨栓的必須錨栓，該板焊的板焊，必須符合設(shè)計(jì)要求，否則可能使自由約束變?yōu)閺椥约s束或者由固定約束變?yōu)閺?qiáng)迫約束，最終會(huì)導(dǎo)致拉桿變?yōu)閴簵U，使桿件超過允許應(yīng)力，喪失穩(wěn)定形成病態(tài)網(wǎng)架。

5)網(wǎng)架組合。a.網(wǎng)架在地面分為小拼單元進(jìn)行拼裝，拼裝時(shí)桿件應(yīng)自然緊固，不得強(qiáng)迫緊固，并必須保證桿件軸線在同一平面內(nèi)相交于節(jié)點(diǎn)中心，以保證桿件的良好受力。b.網(wǎng)架拼裝前，應(yīng)保證桿件表面干凈，不得有疤痕以免影響桿件應(yīng)力。拼裝后，螺栓球節(jié)點(diǎn)的縫隙用油膩?zhàn)犹钋秶?yán)密，并應(yīng)將多余的螺栓孔封口。c.網(wǎng)架拼裝時(shí)必須按要求進(jìn)行起拱。d.網(wǎng)架拼裝時(shí)，要嚴(yán)格控制節(jié)點(diǎn)中心偏差(≤2.0 mm);螺栓球節(jié)點(diǎn)與鋼管中心的偏移(≤2.0 mm);桿件的彎曲矢高(L/1 000，且不應(yīng)大于5.0 mm);弦桿長度(±2.0 mm);錐體高度(±2.0 mm);上弦桿件對(duì)角線長度(±3.0 mm)。

6)網(wǎng)架安裝后，在總拼完成后及屋面工程完成后應(yīng)分別測(cè)定其撓度值，所測(cè)的撓度值不得超過設(shè)計(jì)的1.15倍。

7)網(wǎng)架安裝時(shí)，不準(zhǔn)交叉作業(yè)，外圍施工和人行道必須搞好外圍防護(hù)，物料不能集中堆放。

4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為高次超靜定結(jié)構(gòu)，傳力明確，屋面整體剛度均勻，在變柱距時(shí)，傳力環(huán)節(jié)少，能有效地調(diào)整變柱距后的受力不均衡。

2)耗鋼量小:網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按空間受力分析，各桿件的材料力學(xué)性能可得到充分的利用，比平面桁架支撐系受力合理。

3)采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)時(shí)，建筑造型美觀，降低空間高度。網(wǎng)架屋面減輕了結(jié)構(gòu)自重，整個(gè)屋蓋輕巧，矢高為鋼屋架的3/5～4/5，降低了倉庫的高度。

4)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗震性能比平面桁架好。

5)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工期短，安裝需小型機(jī)械即可。

6)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件類型、規(guī)格少，節(jié)點(diǎn)種類少而簡單。

7)平面鋼桁架的特點(diǎn):常規(guī)的屋面體系為平面受力體系，平面外的剛度及穩(wěn)定靠復(fù)雜的支撐體系來保證，支撐的桿件強(qiáng)度得不到充分的發(fā)揮，因此耗鋼量大。且桿件類型、規(guī)格繁多;節(jié)點(diǎn)種類多而復(fù)雜。體系傳力路線長，節(jié)點(diǎn)連接部分薄弱，容易應(yīng)力集中，對(duì)抗震及抵抗行車的水平力、約束汽機(jī)房外側(cè)柱均不利。鋼桁架、屋面板自重大，需大型機(jī)械進(jìn)行安裝。

8)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、鋼桁架市場(chǎng)價(jià)比較見表2。鋼桁架:6 750元/t，鋼筋混凝土大型屋面板:1 350元/m3，網(wǎng)架:7 000元/t，鋼筋混凝土小槽板:900元/m3。

表2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與鋼桁架市場(chǎng)價(jià)比較結(jié)果

5 結(jié)語

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有節(jié)省成本，施工簡單、工期短、建筑造型美觀、剛度均勻等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中，能夠收到極好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ GB 50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］ 張 恒.單層球面網(wǎng)殼的靜力穩(wěn)定性分析［J］.山西建筑，2010，36(7):57-58.