網(wǎng)架上弦螺栓球支座桿端干涉問題的處理

文/ 趙伯海 江蘇省第一工業(yè)設(shè)計院股份有限公司 江蘇徐州 221000

1、工程概況

連云港某鋼鐵公司原料棚平面投影尺寸為244.4＊157米，橫向為80+77米跨度共兩跨，采用鋼管混凝土柱柱網(wǎng)和焊接球加螺栓球混合雙坡網(wǎng)架，網(wǎng)架矢高3.2～5.5米，周圈采用間距20米的D1220＊14鋼管混凝土柱上弦支撐，內(nèi)部采用間距40米的D1620＊16鋼管混凝土柱柱帽支撐。

2、支座節(jié)點

2.1 支座設(shè)計

本工程恒荷載起控制作用，支座節(jié)點以壓力為主，選用“十”字形和“井”字形加勁板的重型壓力支座，支座高度取900和1350毫米，周圈上弦支撐處鋼柱柱頭收縮成椎體連接網(wǎng)架支座，經(jīng)計算和放樣，滿足工程需求并有效避開了桿件和鋼柱的干涉。

2.2 支座干涉

實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)上弦支座處支座桿件雖有效避開了鋼柱柱頭和支座底板，但因網(wǎng)架腹桿角度太小導(dǎo)致網(wǎng)架腹桿桿配件和支座加勁板干涉，尤以屋脊處嚴(yán)重，查詢網(wǎng)架屋脊處支座球直徑D220，兩主受力腹桿D159＊6配置M36螺栓的無紋螺母與支座-30mm厚加勁板干涉，導(dǎo)致桿件無紋螺母和支座加勁板干涉不能正常旋緊到位而產(chǎn)生安全隱患。

2.3 干涉分析

網(wǎng)架設(shè)計軟件雖能智能優(yōu)化配置節(jié)點，避免高強螺栓和網(wǎng)架桿件的干涉，但對支座處后加的支座勁板不能有效碰撞檢查，查詢桿件內(nèi)力腹桿受力也較弦桿大，符合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系的受力特征，網(wǎng)架屋脊處矢高最大，達(dá)到5.5米，網(wǎng)格尺寸一定而導(dǎo)致腹桿角度最小，干涉支座加勁板處腹桿角度僅為39度，是產(chǎn)生干涉的主要原因。

2.4 干涉處理

問題發(fā)現(xiàn)時，網(wǎng)架生產(chǎn)已基本完成，為最小代價解決該問題且還不能改變網(wǎng)格尺寸和球與桿件的規(guī)格及長度，采用了以下方式：

a：加勁板有-30mm厚改為-25mm，支座材質(zhì)有Q235B提升為Q355B。

b：無紋螺母端部切削20mm成錐形

2.5 驗證分析

幾何放樣后，采用此方式處理可有效避免碰撞干涉，并留有一定的間隙防止焊縫焊腳影響。

受力分析，查詢D159腹桿最不利受力為拉力263.9kN，壓力-75.5kN，桿件承受拉力時高強螺栓發(fā)揮作用，無紋螺母不受力，本修改過程不改變螺栓及擰入深度，符合空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ7-2010規(guī)定，M36高強螺栓可承受拉力為351.3kN，原支座處高強螺栓有較大的安全裕度也滿足關(guān)鍵桿件及配件要求，故最大拉力時高強螺栓、桿件與球符合原設(shè)計不做驗算。壓力起控制作用時，屬較少出現(xiàn)的荷載組合，但也有一定的概率，該種工況組合下高強螺栓退出工作，無紋螺母發(fā)揮作用。取腹桿最大壓力-75.5kN來驗算無紋螺母，修改后的無紋螺母是修改后的標(biāo)準(zhǔn)件沒有好的驗算方式，通過實體建模并細(xì)部分析驗證無紋螺母，驗證結(jié)如見下圖：

結(jié)果表明，切削端口處應(yīng)力最大，結(jié)果為107.3N/mm^2,小于無紋螺母允許抗壓強度400.0 N/mm^2。證明該處理方式可行。

取最不利支座反力設(shè)計值建模細(xì)部分析驗證支座加勁板的安全性，驗證結(jié)果見下圖：

結(jié)果表明支座加勁板受力影響最大，最大應(yīng)力105.77 N/mm^2小于設(shè)計應(yīng)力295.0 N/mm^2，中部增加-20mm厚筋板來保證高加勁板的穩(wěn)定也發(fā)揮了協(xié)同作用并不可忽視。

分析結(jié)果表面，采用此方式處理，支座既能有效消除干涉，安全也有一定的富裕度，是生產(chǎn)施工進行過程中性價比很高的一種后處理方式。工程建成并投產(chǎn)，經(jīng)過一年多的使用驗證結(jié)果完好，證明該種處理方式是可行的。

結(jié)語：

實際工程設(shè)計中，廣大設(shè)計人員已經(jīng)注意到網(wǎng)架和主體結(jié)構(gòu)的干涉，但上弦支撐時網(wǎng)架支座和桿件干涉問題容易遺漏，待到施工過程中發(fā)現(xiàn)時已不便調(diào)整，通過本文可知，上弦支撐網(wǎng)架支座處以腹桿拉力為主，通常腹桿較弦桿截面大，利用高強螺栓抗拉性能好的特性可在不修改桿件和球規(guī)格基礎(chǔ)上解決問題。

雖然該種處理方式可有效解決問題，但也屬事后處理，實際工程中設(shè)計初期可以通過調(diào)加大網(wǎng)架網(wǎng)格尺寸、下弦網(wǎng)格內(nèi)縮、加高支座、增大支座球直徑、削減主體結(jié)構(gòu)柱頭或改變上弦支撐為下弦支撐等方式均能有效避免和減少干涉，并通過實體放樣將問題前期消化，避免事后修改更為安全可靠。