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浅谈曲面球形网架施工工艺技术

2019/08/08 阅读:

摘要:曲面球形网架结构具有成本低、施工周期短、刚度均匀以及建筑造型美观等优点,在我国大多数建筑工程施工中广泛应用。本文从网架整体受力更加科学合理、网架结构自身抗震性能良好以及提升建筑造型的视觉美观效果三个方面入手,对曲面球形网架结构优势展开分析。在此基础上,对其施工工艺应用作出阐述。

关键词:曲面球形网架结构;施工工艺;技术分析

前言

曲面球形网架属于新型屋盖承重结构中的一种,作为多次超静定空间结构体系,曲面球形网架在改变常规平面架结构受力状态的基础上,进一步强化了其本身的能荷载能力,因此得到广泛关注。在具体的曲面球形网架施工过程中,为了最大程度上确保施工质量,对于曲面球形网架施工工艺一般有着较高的要求。

1曲面球形网架结构优势

1.1网架整体受力更加科学合理

曲面球形网架结构是当前建筑领域中常见的一类高次超静定结构体系,由于此类建筑结构屋面整体的刚度受力均匀,所以在很大程度上简化了柱距变化时的传力环节。因此,在网架建筑施工过程中,灵活应用曲面球形网架结构,可以有效规避协调柱距变化导致的受力不均衡问题。与此同时,通过对网架结构空间受力情况的科学研究,可以发现结构内各杆件材料力学性能实现了利用率的最大化。对于平面桁架支撑结构来说,网架整体受力更加科学合理,对于保证建筑施工质量和延长建筑使用年限,具有重要的现实意义。

1.2网架结构自身抗震性能良好

对比分析曲面球形网架结构与常规屋面体系,可以发现常规屋面体系本身作为平面受力体系,其自身的平面外刚度与稳定性,一般要求借助复杂支撑体系的支持。这一设计思路,会在很大程度上对于杆件强度产生负面影响,也会导致耗钢量的进一步增加。出于对平面钢桁架杆件类型、规格、节点种类繁多这一因素的考虑,为了有效降低结构受力线路长等问题产生的影响,为了确保结构整体的抗震性能,采取曲面球形网架结构施工工艺十分必要。钢桁架和屋面板自重较大,吊装作业一般需要大型机械。

1.3提升建筑造型的视觉美观效果

在建筑工程设计施工过程中,对于曲面球形网架结构的应用,大大降低了建筑物的空间高度,促进了建筑物整体视觉美观效果的提升。同时考虑到曲面球形网架结构本身自重较低,从而也在一定程度上确保了屋盖施工的便捷性与轻巧性。此外。曲面球形网架结构施工工期要求较低,一般只需要借助小型机械便可以完成一系列的安装任务。加上网架结构杆件规格类型、节点种类相对较少,所以直接决定了曲面球形网架结构本身简单性的应用优势特征。

2曲面球形网架施工工艺要求

综合分析来看,曲面球形网架施工工艺要求主要包括以下几个方面:(1)顶板与锚栓位置偏差。曲面球形网架施工之前,一般需要借助准仪、钢尺以及经纬仪等工具,对支承面顶板、支座锚栓位置进行确定。这一过程中,要求支承面顶板、支座锚栓位置偏差需要控制在合理的范围内,如表1所示。(2)支撑垫块设计安装要求。曲面球形网架施工工艺对于支撑垫块设计安装的要求,主要体现在三个方面。即:支撑垫块设计安装的种类与规格要求、支撑垫块设计安装的支座点朝向与位置要求、网架支座形式要求。以网架支座形式为例,要求施工过程中不得随意更改或者代用网架支座。比如:假设随意改变球形橡胶支座,则会直接导致边界约束条件的变化,进而对曲面球形网架结构整体的稳定性产生较大的影响。(3)整体结构稳定性要求。为了确保曲面球形网架施工质量,需要提高对整体结构稳定性要求的认识。期间,综合考虑曲面球形网架结构特征,对于网架施工中的拼装组合,需要遵循相应的操作规范。比如:网架拼装时,应该将节点中心偏差控制在≤2.0mm这一范围;螺栓球节点与钢管中心两组之间的偏差,需要控制在≤2.0mm)范围内;杆件的弯曲矢高一般控制在L/1000;弦杆长度误差要求控制在±2.0mm范围内;锥体高度误差要求控制在±2.0mm等等。

3曲面球形网架施工技术

3.1施工前准备阶段

曲面球形网架施工过程中,为了最大程度上保证相关施工工作的顺利开展以及提升整体施工质量,落实施工前期的准备工作十分关键。施工前期的准备工作内容主要包括以下几点:①相关位置的测量。以网架结构支座定位轴线、水平度、标高等位置为例,需要借助水准仪、钢尺以及经纬仪等工具来完成相应的测量工作。只有原支撑结构检查符合相关规定之后,方可展开后续的安装工作;②考虑到杆件内力和节点变形是支座节点特定约束条件下完成计算的,因此要求相关支承垫块的规格、类型以及摆放位置,均需要符合设计标准。比如:支座点的位置和朝向分布有周边支承、点支承、两边支撑两边开口等,假设支座点位置与朝向发生改变,则会对支承点分布产生相应的影响,不利于网架结构边界条件稳定。

3.2网架螺栓链接方式

曲面球形网架施工过程中,网架螺栓链接一般分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种方式:(1)普通螺栓连接。网架普通螺栓连接工序实施之前,要求结合实际情况确定采用粗制螺栓或者精制螺栓哪种方式。一般情况下,粗制螺栓适用于二类孔,而精制螺栓则适合一类孔。(2)高强度螺栓连接。对比来看,高强度螺栓连接这一方式具有显著的安装便捷和工艺操作简单的优势,因此在网架施工过程中有着较为广泛的应用。但是由于螺栓连接因开孔对构件截面会产生一定的削弱,且被连接的构件需要相互搭接或另加拼接板、角钢等连接件,所以导致耗材增加,其构造也更为复杂。在具体安装之前,要求对所附试件的抗滑移系数进行复检,确定合格之后方可开始安装。比如:全面清除飞边、毛刺以及焊接飞溅物,保证摩擦面的干燥与整洁,禁止雨中作业。其次,完成板叠接触面间隙的处理,对于间隙超过3mm的情况,要求增加垫板。最后,高强度大六角头螺栓连接副应出厂批号复验扭矩系数,从而确保连接施工质量。

3.3网架螺栓链接过程中质量问题的处理

在具体的网架螺栓链接施工过程中,容易受到外部因素的影响而出现相应的质量问题。对此,为了最大程度上确保网架螺栓链接施工质量可以满足要求,本文针对常见的网架螺栓链接施工质量问题及其处理方式作出分析。第一,网架安装误差问题。网架安装施工过程中,要求摩擦面连接处钢板保持平直,同时板边与孔边位置不存在毛刺,以此来保证摩擦面的紧贴效果。第二,螺栓固定质量问题。要求高强度螺栓在初拧、复拧以及终拧操作过程中,严格遵循从接头中心顺序逐渐向着两端位置进行紧固这一施工顺序。

4总结

综上所述,曲面球形网架施工工艺的出现以及广泛应用,具有显著的经济效益与技术效益高等优势特征。在具体的施工工作中,为了有效保证曲面球形网架施工质量与效果,应该在充分掌握曲面球形网架施工工艺要求的基础上,结合实际对曲面球形网架施工工艺进行优化与创新,从而实现其工艺应用价值的最大化。

参考文献

[1]雷秀清.大跨度螺栓球形网架拼接与安装施工技术[J].建材与装饰,2018(52):2-3.

[2]李青山.曲面球形网架施工工艺及技术分析[J].山西建筑,2014,40(29):111-112.

作者:姜玉刚 单位:山西潞安工程有限公司

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