螺栓球节点网架在大型雨篷工程中的应用.pdf

2012年10月第10期
城市道桥与防泆
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螺栓球节点网架在大型雨篷工程中的应用
林军
(福建省厦门市公路局,福建厦『门361009)
摘要:该文介绍了某工程通过对大型网架雨篷系统设计、安装施工方法的比选,在工程设计、施工中充分利用了螺栓球节点网
架的优点,使该项工程按期、保质地完成了施工任务,创造了一定的社会和经济效益。
关键词;螺栓球节点;网架;结构选型;制作安装
中图分类号:TU356文标识码;B·文章编号:1009-716(2012)10-0171-03
层主楼及3层裙楼组成,主楼与裙楼为分开的两
0引言
座单体建筑物。室外主楼与裙楼交接处的大型雨篷
网架结构在我国的工程中已使用了几十年,采用螺栓球节点网架,网架结构型式为双层、正放
其设计水平和施工手段已相当成熟。网架结构在四角锥网架,厚2.0m。网架平面尺寸:28.64m
工程上的大量使用,皆因其能够做到跨度大、耗钢24.34m,覆盖面积:392m2。网架平面布置见图2
量低、承载能力高、能够根据建筑设计要求实现不所示
同的造型等特点。
螺栓球节点网架是一种较新型的屋盖承重结
构,属于多次超静定空间结构体系。螺栓球连接节
主楼框
40060
4DX60
40X600.
点见图1所示。该结构具有以下6种主要优点
(1)选型灵活,可根据建筑的要求设计出各种曲
面、造型。(2)空间刚度大、抗震性能好。(3)受力明
确,杆件规律性强,网格划一。(4)用钢量省,工程造
价低。(5)构件可在工厂批量生产。(6)网架节点间
距离小,上、下弦层间有一定空间,屋面及其它配套
设置安装方便。因此,近年来螺栓球节点网架作为
新型的网架结构在钢结构工程中得到越来越多的
应用。本文以厦门市公路局道路研发中心大型网架
雨篷工程为研究对象,介绍了螺栓球节点网架在屋
盖空间网格系统中的应用,分析网架结构选型、安
图2网架平面布置图(单位:mm)
装施工方法的比选,供设计选型和安装施工参考。1.1材料选用
钢管:选用GB700中的Q235-B钢,采用高频
封
焊管或无缝钢管;高强螺栓:选用40Cr;钢球:螺栓
球选用CB699中的45号钢;封板锥头:选用
紧囿螺钉
Q235-B钢,钢管直径大于75mm时须用锥头连接
焊鏠,以及锥头的任何截面应与连接的钢管等强
厚度应保证强度和变形的要求;套筒:选用
离强度栓
Q235-B钢,截面应与相应杄件截面相同;焊条
Q235-B钢与Q235-B钢之间选用F43,Q235-B钢
图1螺栓球连接节点示意图
与45号钢之间选用E50。
工程概况
1.2网架设计技术参数
上弦层静荷载100kN/m,上弦层活荷载O50kNm
厦门市公路局道路研发中心工程由一座22下弦层活荷载0.30kNm2;荷载作用在节点上,杆
件不承受横向荷载;计算机程序自动形成网架自
收稿日期:2012-08-
作者简介:林军(1976-),男,福建人,工程师,从事建筑结构
重;网架工程采用空间网格结构计算机辅助设计
设计与施工安装技术工作。
系统MST(2004),进行满应力优化设计。
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2012年10月第10期
2雨篷网架结构选型
锥网架既可满足建筑造型要求,又可减少施工难
度、保证制作及施工质量,充分利用空间钢结构的
网架结构的主要网格形式有3种:
优点,减少用钢量,节省造价投资。网格划分为
(1)由交叉桁架体系组成的两向正交正放网架、2.864mx2.864m,矢高2.0m,支承点采用柱帽形
炳向正交斜放网架、两向斜交斜放网架等。
式,使支座附近杆件内力分布较均匀,避免出现大
(2)由四角锥体系组成的正放四角锥网架、正杆件,进一步确保结构的安全性。
(3)由三角维体系组成的三角锥网架、抽空三3网架雨篷结构安装施工
角锥网架等。
3.1安装现场的测量工作
各种网架形式的组成特征及受力特点见表1
由于该网架结构现场安装方法的特殊性,一旦
所列。
安装过程出现偏差或积累误差过大,超出设计、规
从表1中可以看出:正放四角锥网架具有空间程或规范的允许范围,返工工作将十分困难。因此
刚度较大且受力较均匀,上、下弦杆等长,有利于在覆盖支座范围网架安装结束及每一部分网架安
定型化生产等一系列优点,因此该工程雨篷网架装结束时,必须对选定的若干节点测量其水平偏
结构型式选定为双层、正放四角锥网架。正放四角差及挠度值,同时在安装过程中不定时随机抽查
锥网架见图3所示。
节点,测量其水平偏差及挠度值,发现问题要及时
雨篷网架平面投影为三角形,建筑造型类似于分析、査找原因,采取相应措施并立即整改。
马鞍形,结构形式空间通透感强、造型美观。结构
测量工作所用仪器为全站仪。因网架结构上摆
为多点柱支撑,支撑分布在主楼和裙楼边线上,支放棱镜较困难,棱镜所测数据无可靠保证,施工单
撑点间距4.05m,最大跨度为28.64m。针对该工位采取的测量方法是:
程造型复杂多変、悬挑较大等特点,采用正放四角
(1)节点上贴反光片
表1各种网架形式的组成特征及受力特点一览表
网架形式
组成方式及特征
结构特点
注意事项
由2个分别平行于边界方向的平面桁架交叉平面内几何可变。周边支承接网格为几何可变体系,一般在其上
两向正交组成。上、下弦均为正放,上下弦的长度相等,近正方形平面,受力均匀,杆件弦(或下弦)平面周边设置水平支
正放网架且上下弦和腹杆位于同一垂直平面内,在两向内力差别不大。随边长比加大,撑杆件,使其有效地传递水平荷
平面桁架的交点处有一根公用的竖杆。
单向受力特征明显。
交叉桁
架体系两向正交几何特征同上,只是将它在建筑平面上放置侧度较两向正交正放网架大。
矩形平面时,受力较均匀。网注意处理桁架角部可能产生的较
斜放网架转动45°角,即上、下弦杆均斜放。
大拉力
架四角支座处有向上的拉力。
两向斜交由两个方向的平面桁架交又组成,但其交角刚度较两向正交正放网架大。适用于梯形或扇形建筑平面。一般
斜放网架不是正交,即上、下弦杄均斜放。
矩形平面时,受力较均匀。
只在建筑上有特殊要求时才选用。
正放四以倒置四角锥为组成单元。上、下弦平面内的空间刚度比其他四角锥网架
锥网架网格均呈正方形,上弦网格的形心与下弦网格及两向网架为大。受力比较上、下弦杆等长。有利于定型化生
产,屋面规格少。
的角点投影重合,无垂直腹杆。
均匀,适用范國广。
四角维王放抽除周边网格中的锥体不变外,其余网格可根
空间刚度较正放四角锥网架
为小,下弦杆内力增大。受压节点汇交杆件少,上弦节点处6
体系空四角据网架的支承情况有规律地抽掉一些锥体而
上弦杆短,受拉下弦杆长,能根,下弦节点处8根,节点构造简
锥网架成。
充分发挥杄件截面的作用。
应注意当周边无刚性连系杆时,会
斜放四角以倒置四角锥为组成单元,上弦网格正交斜空间刚度较正放四角锥网架
H现锥体绕Z轴旋转的不稳定情
锥网架放,而下弦网格与边界平行。
为