球形网架施工工艺及技经分析

2012-11-05赵玉青

山西建筑 2012年2期

赵玉青

0 引言

螺栓球节点网架是一种新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系，它改变了一般平面架结构的受力状态，能够承受来自各方面的荷载。这种平板形网架，结构新颖美观，杆件规律性强，网格划一，整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间全部采用螺栓连接，便于安装，操作简便，受力明确。它广泛用于体育馆、展览厅、餐厅、候车室、仓库及单层多跨工业厂房等屋盖承重结构。

1 工程概况

大同市普德药业仓库屋盖采用3 m×3 m网格的正放四角锥球形网架结构，跨度为66 m，上弦支座标高为27.00 m，下弦标高为25.20 m，矢高2.5 m，用小立柱双面找坡上铺3 m×3 m小槽板的屋盖系统。

2 安装方法

主厂房球形网架根据结构形式可拆分成每跨的单元形式，因此，在施工过程中可供选择的方法较多。如先在地面组合开始一跨，待第一跨安装后，后续部分直接在空中展开组合;也可先安装间隔的两跨，两跨间在空中补跨，如此依次进行施工。在平电工程中，主厂房球形网架采用了每跨的单元地面组合用1500TM吊装的方法依次进行安装。

3 施工工艺

1)球形网架在组合前，应对网架结构支座定位轴线、标高、水平度及支座锚固位置进行放线测量，用经纬仪、水准仪、钢尺进行实测。

具体控制见表1。

表1 支承面顶板、支座锚栓位置允许偏差 mm

2)支承垫块的种类、规格、摆放位置和朝向必须符合设计要求。因杆件内力和节点变形都是根据支座节点在一定约束条件下进行计算的，而支承垫块的种类、规格、摆放位置和朝向的改变都会对网架节点的约束条件产生直接的影响。如支座点的位置和朝向分布有周边支承、点支承、周边支承与点支承相结合、三边支承一边开口、两边支承两边开口等。如果支座点的位置和朝向改变必然会改变支承点的分布情况，最终会导致网架结构边界条件的改变。

3)网架支座形式在施工中不得随意改变或者代用。如球形、板式橡胶支座等的改变，则会改变边界约束条件，边界约束的改变又必然会导致结构体系形式，有可能使不变体系变成可变体系，导致结构失稳。

4)网架支座的过渡板在施工中不得随意改变或者代用。该锚栓的必须锚栓，该板焊的板焊，必须符合设计要求，否则可能使自由约束变为弹性约束或者由固定约束变为强迫约束，最终会导致拉杆变为压杆，使杆件超过允许应力，丧失稳定形成病态网架。

5)网架组合。a.网架在地面分为小拼单元进行拼装，拼装时杆件应自然紧固，不得强迫紧固，并必须保证杆件轴线在同一平面内相交于节点中心，以保证杆件的良好受力。b.网架拼装前，应保证杆件表面干净，不得有疤痕以免影响杆件应力。拼装后，螺栓球节点的缝隙用油腻子填嵌严密，并应将多余的螺栓孔封口。c.网架拼装时必须按要求进行起拱。d.网架拼装时，要严格控制节点中心偏差(≤2.0 mm);螺栓球节点与钢管中心的偏移(≤2.0 mm);杆件的弯曲矢高(L/1 000，且不应大于5.0 mm);弦杆长度(±2.0 mm);锥体高度(±2.0 mm);上弦杆件对角线长度(±3.0 mm)。

6)网架安装后，在总拼完成后及屋面工程完成后应分别测定其挠度值，所测的挠度值不得超过设计的1.15倍。

7)网架安装时，不准交叉作业，外围施工和人行道必须搞好外围防护，物料不能集中堆放。

4 网架结构的优点

1)网架结构为高次超静定结构，传力明确，屋面整体刚度均匀，在变柱距时，传力环节少，能有效地调整变柱距后的受力不均衡。

2)耗钢量小:网架结构按空间受力分析，各杆件的材料力学性能可得到充分的利用，比平面桁架支撑系受力合理。

3)采用网架结构时，建筑造型美观，降低空间高度。网架屋面减轻了结构自重，整个屋盖轻巧，矢高为钢屋架的3/5～4/5，降低了仓库的高度。

4)网架结构抗震性能比平面桁架好。

5)网架结构工期短，安装需小型机械即可。

6)网架结构杆件类型、规格少，节点种类少而简单。

7)平面钢桁架的特点:常规的屋面体系为平面受力体系，平面外的刚度及稳定靠复杂的支撑体系来保证，支撑的杆件强度得不到充分的发挥，因此耗钢量大。且杆件类型、规格繁多;节点种类多而复杂。体系传力路线长，节点连接部分薄弱，容易应力集中，对抗震及抵抗行车的水平力、约束汽机房外侧柱均不利。钢桁架、屋面板自重大，需大型机械进行安装。

8)网架结构、钢桁架市场价比较见表2。钢桁架:6 750元/t，钢筋混凝土大型屋面板:1 350元/m3，网架:7 000元/t，钢筋混凝土小槽板:900元/m3。