大跨度网架在某工厂联合工房中的应用

周剑飞 霍亚超

大跨度网架在某工厂联合工房中的应用

周剑飞 霍亚超

随着经济的快速发展，各地卷烟厂正经历着一轮技改的过程，新产品、新装备、新工艺对建筑结构的要求也越来越高，特别是大跨度网架结构在本轮技改的制丝工房和卷包工房中的大量使用，对设计和施工提出了更高的要求。本文基于宁波卷烟厂十二五易地技改的实际工程，对制丝工房和卷包工房的设计施工进行了详细的分析介绍，可对同类型的其它建筑起到参考作用。

一、工程概况及结构形式

工程位于宁波市奉化区工业区，抗震设防烈度为6度。制丝、卷包工房主体结构为钢筋混凝土柱网架结构，网架结构找坡，最小矢高2.0m，最大矢高约4.0m，主要柱距9m，主要跨度27m、36m、45m。屋面采用发泡水泥复合板，网架下弦球下吊公用专业管线及钢格栅、吊顶等。

二、设计及施工控制点

1.工艺复杂

新建烟厂采用三条大产量制丝线另外膨胀烟丝车间，卷包车间除卷包外还布置有滤棒成型车间，工艺流程特别多，配合的管线特别复杂。

2.温度应力

平面最长长度为323m，在正常使用条件下，会产生较大的温度应力，应采取措施控制温度应力，以免对结构产生有害位移，同时也应注意地震作用的影响。

3.大跨度

制丝工房的最大跨度为45m，而矢高又较小，产生的应力及挠度非常大。

三、网架建筑结构设计

1.总体布置

制丝车间为单层厂房，按抗震缝（兼作伸缩缝）将制丝车间划分为A区、B区两个区。A区:横向三跨（33m+45m+27m+30m），边柱柱距9m，中柱柱距（从南向北依次为）：4×27m+36m。钢筋砼柱，屋面承重结构采用正放四角锥螺栓球网架结构，网格3×3m，下弦球中心标高12.5m，屋面板采用发泡水泥复合板。B区:中柱柱距（从南向北依次为）：36m+27m+36m+2×27m，其余同A区。卷包车间同制丝车间，仅跨度相对于制丝车间稍小。

2.荷载取值（不含自重）

上弦部分：屋面恒载1.10kN/m2，屋面活载0.50kN/m2，基本风压0.50kN/m2，天沟雨水活载3.00kN/m2（加载在天沟所在两上弦球），网架考虑雪荷载影响四周4米范围内0.60kN/m2。下弦部分：制丝车间吊挂恒载0.40 kN/m2，吊挂活载1.80kN/m2；卷包车间吊挂恒载0.50kN/m2，吊挂活载1.80kN/m2，成品烟输送设备活载2.00kN/m2。所有荷载均作用在节点上，杆件为轴向受力，不承受弯矩。挠度控制值为小于1/250（网架短跨）。

3.材料

钢管材质设计要求符合《碳素结构钢》GB700规定的Q235B钢。且外径小于180mm的杆件采用符合GB3092规定的高频焊接钢管，外径不小于180mm的杆件采用符合GB/T 8162-2008规定的无缝钢管。螺栓球采用GB699规定的45号钢锻造，表面应光滑无裂纹无过烧。高强螺栓采用《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T16939-1997规定的40Cr钢。封板、锥头材质均应符合GB700规定，钢号与杆件一致。焊条:Q235B钢与Q235B钢焊接时，焊条应选用 E43XX型；45号钢与Q235B钢焊接时，焊条应选用 E43XX型；45号钢与45号钢焊接时，焊条应选用 E50XX型。

4.焊缝

网架杆件钢管与两端封板或锥头之间的对接焊接加工，先用钢管自动切割剖口机床下料并剖口（30°），再采用二氧化碳气体保护焊工艺在网架杆件双头自动焊接机床上完成。网架杆件的焊缝质量应达到《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002所规定的二级焊缝标准。钢管与钢管的对接焊缝应为一级焊缝。杆件应尽量避免接长，如需接长一根杆件只允许有一条对接接长焊缝，且焊缝距节点或端头距离不得小于500mm，对接杆件总数不应超过杆件总数的10%，并不得集中布置。

5.除锈

网架杆件应清除氧化皮和锈蚀等污染物，除锈等级为Sa2.5，涂刷水性无机富锌底漆两道，总厚不小于75μm，网架吊装完毕后刷中间漆环氧云铁磁漆两道，厚度不小于50μm，防火涂料必须与中间漆可配套使用。网架的构件（包括螺栓球，杆件，高强螺栓，支座等）应在工厂内制作，并应有检验合格记录。网架球及螺栓的加工，由厂方按机械行业标准自行加工或选购，但均应满足网架设计及施工阶段受力、变形等要求。

6.加工安装技术要求

支承面处预埋钢板必须水平，位置准确，其中心线对定位轴线的偏差不大于10mm，支承面标高允许偏差±5mm。钢管的拼接：一根杆件只允许一个拼接，压杆要求在两端L/3范围内。杆件焊接要求钢管壁厚≤6时，不打坡口；钢管孔壁厚＞6时，打坡口钢管壁厚误差严格控制在10%之内。构件焊接必须等强度，除角焊缝外，不得低于二级焊缝要求，焊缝不得夹渣、气泡，焊缝强度应高出母材强度，支座球必须采用E5016或E5015焊条，且球加热到150°C方能施焊。网架杆件不允许吊挂荷载，吊挂荷载只允许加于网架球节点上。网架安装建议采用滑架安装施工方法，以确保安装精度及初始挠度满足要求。

四、设计及施工措施

1.消音器移位

在风管通往生产辅房的位置设置有消音器，设备厂家向联合工房所供的ZP100消音器较重的为2700x1250，有效长度2000mm，重量为1006kg，在相邻轴距间要布置3个，这对于网架来说属于较大重量，工程实际做法是首先分散消音器的布置，并在框架柱上做支架来分散消音器的重量。

2.施工过程吊挂

对于网架杆件来说，只能承受轴向力，若给予杆件其它方向的荷载，则会对网架产生有害的作用，在设计文件中是明确禁止在杆件上吊挂任何物品的，所有需吊挂的东西都需吊挂在上弦球、下弦球上。主要吊挂物品的处理方式有：虹吸排水管，吊挂于天沟下方的上弦球上，上弦球预留有螺栓孔；在下弦球上设置吊杆，并在吊杆之间设置横担，来安装风管和部分水管；在下弦球上设置吊杆，在吊顶以上设置吊挂于吊杆上的钢格栅，在钢格栅中安装水管、电缆桥架等，在钢格栅下部安装房间吊顶。

3.施工过程挠度监测

整个工程过程中要求三次测量挠度数据，第一次为网架安装完成后，未加载屋面板及任何其它荷载的情况下；第二次为安装完屋面板后，未加载其它荷载的情况下；第三次为竣工验收前。第一次挠度有理论挠度值和实际挠度值对比后可以反映网架本身的安装质量；第二次测量也可以计算出理论值和实际值对比后反映网架的受力性能；第三次因活荷载加至什么程度并不明确，难以计算出理论值，但是测量结果可以反映网架的实际应用效果，反推出活载加载的水平。

4.采用抗震支座

为应对实际使用过程中网架产生的位移，支座采用抗震支座，首先在柱顶预埋钢板，钢板上设置过渡板，支座的核心部分是过渡板之上的氯丁橡胶垫，橡胶垫块厚度为64mm，为分层状材料，11mm厚橡胶主材和3mm厚钢板间隔设置，既保证其强度又保证其可靠的位移性能。使支座处下弦球不传递弯矩，达到铰接的要求。支座的设置可在保证可靠连接的前提下尽量地减少各部分之间的相互作用，结构受力更明确。

五、结语

本文介绍了工程中的实际情况，对设计施工难点进行了阐述，分别是单柱荷载大、大跨度、下吊管线复杂、施工工艺流程复杂；分别在总体布置、荷载取值、材料、焊缝、除锈、加工安装技术要求等方面介绍了网架的建筑结构设计要点；并在消音器移位处理、施工吊挂、挠度监测、抗震支座等方面提出相应的设计、施工措施。对于大跨度网结构的设计施工积累了一定的经验，一定程度上满足了日趋复杂的工程实际要求。

（作者单位：周剑飞，浙江中烟工业有限责任公司；霍亚超，机械工业第六设计研究院有限公司 ）