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大跨度多层曲面焊接球网壳结构质量控制要点

2018-02-14马银朋

建材与装饰 2018年3期
关键词:球网网壳杆件

杨 婷 马银朋

(中建七局第四建筑有限公司 陕西省西安市 710000)

随着现代化进程加进的需要,大跨度空间网壳结构建筑层出不穷,网壳结构形式造型新颖,多种多样,可是相对于其他发达国家而言,多层以及超多层的大型网壳结构的建筑建设实施难度较高,在国内就比较少见了。针对多层以及超多层的大型曲面焊接球网壳结构的各个质量控制要点,在一定程度上提升我国在大跨度空间网壳结构上的技术能力和水平,加快建设进程发展及建筑质量的保证,保证网壳结构施工质量,提高施工管理水平,以满足我国现代化建设的需要。

1 网壳结构概念分析

1.1 网壳结构应用分析

网壳结构是曲面型的网格结构,是由曲面形板和边缘结构组成的空间结构,具有杆系结构和薄壳结构的特性,网状结构的整体性强,稳定性好,防震性好,空间刚度大,由于网壳结构高度较小,能够利用较小的杆形构件拼装成大跨度的建筑,最大限度的利用到建筑结构空间。此外,还具有着覆盖跨度大,施工简便,受力合理,可创造新颖的建筑造型的优点。由于网壳结构具备众多优良特性的特点,被广泛的应用在诸如影剧院、体育馆、大会堂、游泳馆、博物馆等大型建筑之中,是具有着广阔前景的空间结构。

1.2 网壳结构选型特点分析

网壳结构的选型应该对应建筑的使用功能、美学、工程的平面形状和尺寸、空间利用、边界条件、荷载类别和大小、屋面构造、节点体系、材料、制作和施工等多个因素综合考虑。对于高、大跨度的网壳结构需要与建筑紧密配合,使网壳结构和建筑造型一致,和周围的环境相协调,整体比例适当。在网壳网格数和网格尺寸的选择上,网格尺寸太大,对压杆的稳定不利,网格的尺寸太小,构件数和节点增多,增加了用钢量。矢跨比越大,网壳表面的面积就越大,屋面用材量多,侧推力小。对于支承条件来说,包括支承的位置、数目、种类和楼层的支承标高等,支承数量越大,杆件内力分布就越均匀,支承的刚性越大,节点挠度越小,网壳的横向稳定性越高,但是节点和基础的造价就会越高。

1.3 网壳结构定性分析

在施工规程中,对网壳的结构都有一定的要求以及标准,包括了网壳的形式、厚度、挠度,杆件的计算长度系数、焊接空心求节点的承载力等。网壳结构的最大挠度值不应超过短向跨度的1/400,由于网壳的竖向刚度较大,一般情况下均能满足此要求。在构建完成后,还需要对结构的强度进行验收验算、稳定性验算、刚度验算等,对网壳结构的温度应力和装配应力都有明确的规定和要求。此外,还有对网壳的抗震计算。

1.4 多层焊接球网壳结构特性分析

针对网壳的曲面结结构特征,支承数量、位置和形式,按高斯曲率分类,可分为零高斯曲率网壳、正高斯曲率网壳和负高斯曲率网壳,按层数可分为单层网壳结构、双层和多层网壳结构。多层焊接球网壳结构是多由多个层次的网壳结构组成的,具有网壳结构的特性,同时也有不一样的特性和难点,属于多层的、空间跨度大的、曲面焊接球节点的网壳结构,分主体结构和局部结构,遵照变形协调,卸载均衡的原理。网壳结构施工内容涉及广,多层焊接球网壳结构有着更大的施工难度,只有采取合理有效、切实可行的预控措施,才能正确的把握该结构施工质量的控制要点,保证施工质量。

2 质量控制要点分析

2.1 减少杆件所对接的数量,优化组合

通过上文针对网壳结构及多层焊接球网壳结构的特性的分析,网壳结构组合形式的设计以及施工是影响着建筑质量尤为关键和重要的一个环节,是多层焊接球网壳结构质量控制要点之一。根据网壳结构的技术规范要求,结构构件对接焊缝可以设置在压弯杆件和受压杆件间,对接时采用无损探伤检验对焊缝进行检验,每一根杆件都只允许存在一条对接焊缝,对接杆件的总数不能超过杆件总数的1/5,为了确保结构的强度,设计方也需要有意识的为施工方准备项目网架结构的内力表,以进一步标示明确所有不能够对接的杆件。有经验的网壳设计人员都知道,干间对接会导致网壳刚性及脆性增强,韧性被减弱,对网壳结构的工程质量来说是利大于弊的,由此,减少网壳结构里杆件的对接数量,是保证工程质量的关键点之一。我们可以通过计算机,输入所有将应用到的杆件的长度、规格和数量等的数据进行排序筛选、汇总分类的方式,对不同规格的杆件进行组合优化,选择最优的定尺数据,以最大限度的减少网壳结构内杆件的对接数量,提高网壳结构韧性。

2.2 实时监控施工过程以控制安装过程累计误差

大跨度的多层焊接球网壳结构因其跨度大、曲面、多层等的特性,安装构建相较单层网壳结构更为繁杂,一定程度的提高了网架安装施工难度。实施监控施工过程,控制安装过程中,多个构件安装所产生的累计误差,是保证网壳整体结构质量好坏的关键点。根据现场施工实际作业情况的数据,高空散装是施工常选用的方案,其施工的工艺虽然不鲜见,可是怎样才能保证大跨度、多层、曲面特性等的网架结构在安装时,对每个构建够进行有效控制以确保整体结构质量却是一个难度较高的点。

3 建设施工过程的质量控制要点

3.1 突出重点以有效控制网壳底层坐标

突出大跨度的多层焊接球网壳结构施工重点,以达到有效控制网壳结构底层指标质量的目的,其中,尤为重要的是对底层的焊接球节点的定位。首先我们需要采用全站仪作焊接球定位的方式对坐标图纸进行坐标转换,然后通过钢尺实测,来确保网壳结构内每一个空间框架的对角线长度符合施工标准不超差,在施工的过程中,特别是对每个球节点标高的控制,使用脚手架作为承重,增加重要节点部位在双卡口、双杆等的沉降,以预防节点出现沉陷的现象。在散装的过程中,经过不断观测,及时的消除坐标体系中各个方向的偏差值,以保证基础层,即底层的定位准确。做好网壳重点底层的精度控制,是高空散装施工技术的基础和关键。

3.2 严格按照规程施工以避免累积误差对建设质量的影响

严格按照规程,有序的施工,始终遵循由中心向两侧,由底层向上层安装工序的原则,达到逐步的消除累计误差的目的。根据网架施工的实际需要,在散装的过程中,及时的消除累积误差是保证主体在拼装过程中安全稳定的一个重要环节。严格按照国家的相关规程标准及要求,杆件的不圆度、长度以及断面对管轴垂直度,焊接球的不圆度和直径,球节点中杆和求的组对中点偏移等都是极容易产生误差值的点,不重视组装产生的偏差,将会直接导致在组对过程累计误差,导致组装无法继续进行。只有严格按照规程,在有序的安装过程中不断的进行调整纠正,才能够及时的有效的消除累计误差,进而提高网壳施工质量。

3.3 监控施工过程以控制组对单位质量

在施工的过程中,实时监控每一个组对单位的组装,进行整体的观测和调整,以最大限度的减少每一个单元之间产生的误差,确保环向角度准确,纵向一条线。拼装大跨度的网壳结构,要严格的按照规程进行施工,实时监控整个施工过程,采取有效的措施,及时的逐步消除在施工过程中产生的累计误差,是保证网架整体结构拼装质量的重点。要遵循合理的焊接程序,确保杆件在焊接过程中不产生变形,可以采取由中心向两侧,由底层向上层的施焊顺序,先焊接弦杆,后焊接腹杆,先焊接底部,后焊接盖面。另外,焊接完成后还需要经过实测检查,确保焊接质量以及焊接组件角度正确,要符合规范要求。

4 结语

大跨度的多层焊接球网壳结构的建筑建设实施难度较高,我国涉及的仍然不够全面,施工质量控制仍然没有做到最好。网壳结构施工内容涉及广,多层焊接球网壳结构有着更大的施工难度,只有采取合理有效、切实可行的预控措施,才能正确的把握该结构施工质量的控制要点,保证施工质量。

[1]李永红,樊云鹏.大跨度多层曲面焊接球网壳结构质量控制要点[J].施工技术,2012(14).

[2]武兵,周春勇.大跨度双层空间椭球面钢网壳结构综合施工技术[J].施工技术,2016(21).

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