鋼結構網架是指由多根桿件按照一定的網格方式通過節(jié)點銜接而成的空間結構。構成鋼網架的根本單元有三角錐,三棱體,正方體,截頭四角錐等,由這些根本單元可組合成平面形狀的三邊形,四邊形,六邊形,圓形或其他任何形體。具有空間受力、分量輕、剛度大、抗震性能好等長處;可用作體育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向大柱鋼網架結構距車間等修建的屋蓋。鋼結構網架是一種屢次超穩(wěn)定空間結構,正是因為結構的屢次超穩(wěn)特征和相對其它結構它所特有的造型靈敏程度。結構內力核算通常選用矩陣位移法。矩陣介次要依據工程情況而定,簡略的工程其矩陣介次也要達上萬次。雜亂一些的工程其矩陣介次難以數計。即使用核算機選用高斯迭代法,核算一次也要數小時。因為結構內力核算工作量大,施工圖規(guī)劃難度高,在核算機輔助規(guī)劃程度未完成之前,大大限制了網架結構的推行使用。
鋼結構網架在今天諸多的大型場館中得以施用,從修建學的角度講,這是修建結構和修建資料上的一場革命。從修建物體的藝術觀感上講,網架結構的多樣性造型變化,為人民群眾的生產、生活空間,增添了藝術感??臻g網架結構,具有施工資料輕、裝置便當等長處。同時,因為修建資料是組合受力,它還有抗震性能好的特異成效。鋼結構網架是現代修建科學百花園中的一支奇花。近十多年來,它在我國得以大面積的使用和推行,放眼望去,這道亮麗的城市風景線,正向著更加遼闊的地域伸延。

1鋼結構網架的特點
網架是由許多桿架組成的網狀結構,是高次超靜定的空間結構。網架結構可分為平板網架和曲面網架兩種。平板網架選用較多,其長處是:空間受力體系,桿件首要接受軸向力,受力合理,節(jié)省資料全體性能好,剛度大,抗震性能好。桿件類型較少,適于工業(yè)化生產。平板網架可分為穿插桁架體系和角錐體系兩類。角錐體系受力更為合理,剛度更大。網架的高度與短跨之比一般為1/15左右。網架桿件一般選用鋼管,節(jié)點一般選用球節(jié)點。
2鋼結構網架吊裝
鋼結構網架依據其結構型式和施工條件的不同,可選用高空組裝法,全體裝置法或高空滑移法進行裝置。
2.1高空組裝法
鋼網架用高空組裝法進行裝置,是先在規(guī)劃方位處搭設組裝支架,然后用起重機把網架構件分件(或分塊)上吊至空中的規(guī)劃方位,在支架上進行組裝。此法有時不需大型起重設備,但組裝支架用量大,高空作業(yè)多。因此,對高強度螺栓銜接的、用型鋼制作的鋼網架或螺栓球節(jié)點的鋼管網架較適合,現在仍有一些鋼網架用此法施工。
2.2全體裝置法
全體裝置法就是先將網架在地面上組裝成全體,然后用起重設備將其全體提高到規(guī)劃方位上加以固定。這種施工辦法不需高大的組裝支架,高空作業(yè)少,易確保焊接質量,但需求的起分量大的起重設備,技術較雜亂。因此,此法對球節(jié)點的鋼網架(尤其是三向網架等桿件較多的網架)較適合。依據所用設備的不同,全體裝置法又分為多機抬吊法、拔桿提高法、千斤頂提高法及千斤頂頂升法等。
2.2.1 多機抬吊法
此法是用于高度和分量都不大的中、小型網架結構。裝置前先在地面上對網架進行錯位組裝作業(yè)(即組裝方位與裝置軸線錯開一定間隔,以避開柱子的方位)。然后用多臺起重機(多為履帶式起重機或汽車式起重機)將組裝好的網架全體提高到柱頂以上,在空中移位后落下就位固定。
為防止網架全體提高時與柱子相碰,錯開的間隔取決于網架提高過程中網架與柱子或柱子牛腿之間的凈距,一般不得小于10~l125px,同時要考慮網架組裝的便利和空中移位時起重機工作的便利。需求時可與規(guī)劃單位協(xié)商,將網架的部分邊際桿件留下網架提高后再焊接,或改變部分影響網架提高的柱子牛腿。
鋼網架在金屬結構廠加工之后,將單件拼成小單元的平面桁架或立體桁架運到工地,工地組裝即在組裝方位將小單元桁架拼成整個網架。網架組裝的關鍵,是操控好網架結構軸線支座的尺寸(要預放焊接收縮量)和起拱要求。
網架焊接首要是球體與鋼管的焊接。一般選用等強度對接焊,為安全起見,在對焊處增焊6~8mm的貼角焊縫。管壁厚度大于4mm的焊件,接口宜作成坡口。為使對接焊縫均勻和鋼管長度稍可調整,可加用套管。組裝時先裝上、下弦桿,后裝斜腹桿,待兩榀桁架間的鋼管全部放入并矯正后,再逐根焊接鋼管。
2.2.2 拔桿提高法
球節(jié)點的大型鋼管網架的裝置,我國現在多用拔桿提高法。用此法施工時,網架先在地面上錯位組裝,然后用多根獨腳拔桿將網架全體提高到柱頂以上,空中移位,落位裝置。
(1)空中移位原理
空中移位是此法的關鍵??罩幸莆皇抢妹扛螚U兩側起重滑輪組中的水平力不等而使網架水平移動。
網架在空中移位時,要求至少有兩根以上的拔桿吊住網架,且其同一側的起重滑輪組不動,因此,在網架空中移位時只平移而不歪斜。因為同一側滑輪組不動,所以網架除平移外,還發(fā)生能夠操控圓周運動,而使網架發(fā)生少許的下降。網架空中移位的方向,與拔桿的安置有關。
(2)起重設備的挑選與安置
起重設備的挑選與安置是網架撥桿提高施工中的一個重要問題。內容包含:拔桿挑選與吊點安置、纜風繩與地錨安置、起重滑輪組與吊點索具的穿法、卷揚機安置等。
拔桿的挑選取決于其所接受的荷載和吊點安置。網架裝置時的核算荷載為: Q=(K1 Q1+ Q2+ Q3)·K (kN) 式中: Q1——網架自重(kN);
K1——荷載系數1.1(如網架分量通過準確核算可取為1.0);
Q2——附加設備(包含桁條、通風管、腳手架等)的自重(kN);
Q3——吊具自重(kN);
K——由提高差異引起的受力不均勻系數,如網架分量根本均勻,各點提高差異操控在250px以下時,此系數取值1.30。
網架吊點的安置不只與吊裝計劃有關,還與提高時網架的受力性能有關。在網架提高過程中,不但某些桿件的內力或許會超越規(guī)劃時的核算內力,而且對某些桿件還或許引起內力符號改變而使桿件失穩(wěn)。因此,應通過網架吊裝驗算來確認吊點的數量和方位。不過,在起重能力、吊裝應力和網架剛度滿足的前提下,應盡***削減拔桿和吊點的數量。
纜風繩的安置,應使多根拔桿彼此連成全體,以添加全體穩(wěn)定性。每根拔桿至少要有6根纜風繩,纜風繩要依據風荷載、吊重、拔桿偏斜、纜風繩初應力等荷載,按***晦氣情況組合后核算挑選。地錨亦需核算確認。
起重滑輪組的受力核算可按照實際受力情況進行,依據核算結果挑選滑輪的標準。
卷揚機的標準,要依據起重鋼絲繩的內力大小確認。為削減捉升差異,盡***選用相同標準的卷揚機。
(3)軸線操控
網架組裝支柱的方位,應依據已裝置好的柱子的軸線準確量出,以消除柱子按裝時軸線差錯的堆集。
(4)拔桿撤除
網架吊裝后,拔桿被圍在網架中,宜用倒拆法撤除。此法即在網架上弦節(jié)點處掛兩副起重滑輪組吊住拔桿,然后由***下一節(jié)開始一節(jié)一節(jié)撤除撥桿。
2.2.3 電動螺桿提高法
電動螺桿提高法與升板法相似,它是利用升板工程施工使用的電動螺桿提高機,將在地面上組裝好的鋼網架全體提高至規(guī)劃標高。此法的長處是不需大型吊裝設備,施工簡潔。用電動螺桿提高機提高鋼網架,只能筆直提高不能水平移動。為此,規(guī)劃時要考慮在兩柱之間設托梁,網架的支點落在托梁上。因為網架提高時不進行水平移動,所以網架組裝不需錯位,可在原位進行組裝。
2.3
高空滑移法
網架屋蓋近年來選用高空平行滑移法施工的逐漸增多,它尤其適用于影劇院、禮堂等工程。這種施工辦法,網架多在修建物前廳頂板上設組裝渠道進行組裝(亦可在觀眾廳看臺上搭設組裝渠道進行組裝),待***個組裝單元(或***段)組裝完畢,即將其下落至滑移軌道上,用牽引設備向前滑移一定間隔。接下來在組裝渠道上組裝第二個單元(或第二段),拼好后連同***個組裝單元(或***段)一起向前滑移,如此逐段組裝不斷問前滑移,直至整個網架組裝完畢并滑移至就位方位。
組裝好網架的滑移,可在網架支座下設滾輪,使?jié)L輪在滑動軌道上滑動;亦可在網架支座下設支座底板,使支座底板沿預埋在鋼筋混凝土結構梁上的預埋鋼板滑動。網架滑移可用卷揚機或手扳葫蘆牽引。依據牽引力大小及網架支座之間的桿件承載力,可選用一點或多點牽引。
網架滑移時,兩頭不同步值不應大于50mm。選用滑移法施工網架時,在滑移和組裝過程中,應對網架進行下列驗算:1)當跨度中心無支點時,桿件內力和跨中撓度值;2)當跨度中心有支座時,桿件內力、支點反力和撓度值。當網架滑移單元因為增設中心滑軌引起桿件內力變號時,應采納暫時加固措施以防失穩(wěn)。用高空滑移法施工網架結構,因為網架組裝是在前廳頂板渠道上進行,削減了高空作業(yè)的風險;與高空組裝法比較,組裝渠道小,可節(jié)省資料,并能確保網架的組裝質量;因為網架組裝用滑移施工,能夠與土建施工平行流水和立體穿插,因此能夠縮短整個工程的工期;高空滑移法施工設備簡略,一般不需大型起重裝置設備,所以施工費用亦可下降。
鋼結構網架的型態(tài)豪放舒展,它既涵蓋了古典修建的韻律美,又有現代造型藝術的浪漫性。因此,越來越多的修建師利用它的鞏固性和藝術性來規(guī)劃構筑大型屋頂骨架。這種新穎美觀的網架結構,為現代修建構筑了新的物體形像。
鋼結構網架是現在國內大型體育場館、工業(yè)廠房、影劇院、侯車廳等修建常用的屋蓋方式。這種新款式結構的辦法是依賴鋼體本身的受力,用螺栓球把一根根鋼柱銜接在一起彼此交錯支撐,網結成各種形狀不一的屋蓋空間。從小至幾米的會議室到大至跨度幾百米的工業(yè)廠房,這些都是空間網架結構所適合的規(guī)模。