網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析_圖文

1、浙江建筑第23卷第3期2006年3月網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析曾貴元1,-t紅Y-2(1.浙江省湖州城市規(guī)劃設(shè)計研究院,浙江湖州313000;2.浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司,浙江杭州310012摘 要:從結(jié)構(gòu)計算、支座設(shè)計和干涉三個方面分析了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計中常常出現(xiàn)的問題,并提出了相應(yīng)的解決辦法。 關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);網(wǎng)架結(jié)構(gòu);荷載計算;支座設(shè)計;干涉中圖分類號:TU356文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:10083707(200603001403網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單,構(gòu)件生產(chǎn)工廠化,施 工工期短,近年來在體育館、展覽館、大型商場、車 站、飛機(jī)庫、工廠車間等建筑中獲得廣泛應(yīng)用¨“。 結(jié)構(gòu)計算軟件

2、如浙江大學(xué)MSTCAD日1、北京云光 SFCAD等不斷完善成熟,使設(shè)計更加方便。在本文 中,筆者從以下三個方面分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計中常常 出現(xiàn)的問題,并提出相應(yīng)的解決辦法。1結(jié)構(gòu)計算分析1.1荷載計算跨度大、排水不暢時應(yīng)考慮天溝滿載雨水荷載; 廠房建筑有時要考慮積灰荷載,并與雪荷載或不上 人屋面均布活荷載兩者中較大值同時考慮。雪荷 載、積灰荷載都要考慮最不利布置。網(wǎng)架造型復(fù)雜多樣,對風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)風(fēng) 壓變化問題,風(fēng)荷載體型系數(shù)有時很難從荷載規(guī)范 中查出,故要盡量找到與規(guī)范中相近的體型系數(shù)。 對于特別復(fù)雜或重要結(jié)構(gòu)應(yīng)該通過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來確定 風(fēng)荷載體型系數(shù)。吊車荷載及移動荷載問題,吊車荷載在SFCA

3、D 軟件中要求吊車每運(yùn)動到一節(jié)點(diǎn)上為一種荷載工 況,受工況數(shù)量限制,吊車運(yùn)動路線長或有多臺吊 車時SFCAD軟件就無法處理。MSTCAD軟件只要 確定吊車行走路線,根據(jù)吊車行走位置,以每一位置 作為單獨(dú)荷載工況進(jìn)行計算,找出各種位置時網(wǎng)架 桿件的最大內(nèi)力,再與其它荷載工況的內(nèi)力進(jìn)行組 合。移動荷載采用與此相同的處理方法。節(jié)點(diǎn)移動、抽球、加球等原因?qū)е庐a(chǎn)生不規(guī)則網(wǎng) 格,此時節(jié)點(diǎn)荷載取值就不能簡單根據(jù)受荷面積平 均分配給各個節(jié)點(diǎn)。最精確計算是根據(jù)有限元計 算,實(shí)際工程中大多將不規(guī)則網(wǎng)格劃分為幾個規(guī)則 網(wǎng)格近似計算。1.2撓度及水平位移控制撓度控制:增加網(wǎng)架高度或剛度可以減少撓度 值。增加網(wǎng)架高度效

4、果顯著,但是當(dāng)建筑不允許增加 網(wǎng)架高度時,可以增大網(wǎng)架剛度。如懸挑結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)端撓 度超規(guī)范時,可以在結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)端均勻加10倍節(jié)點(diǎn)荷載 的虛擬力為一種工況,計算分析后去掉此工況重新固 定截面,看撓度值是否滿足要求,若還不滿足就加20 (30倍節(jié)點(diǎn)荷載的虛擬力直至滿足為止。水平位移控制:水平位移量不能大于支座底板開 孔與螺栓直徑差的一半,否則應(yīng)計算螺栓受剪。普通 壓力支座出現(xiàn)R。>0.3R:錯誤,尺。為支座水平反力, R:為支座豎向反力。因?yàn)榻?jīng)過鋼絲刷清除浮銹或未 經(jīng)處理的鋼板表面抗滑移系數(shù)肛0.3,若R;>0.3R:支座出現(xiàn)滑移,所以不會出現(xiàn)R。>0.3R:。對于拱等 產(chǎn)生很大水平推力

5、的結(jié)構(gòu),應(yīng)增加側(cè)向支座抵抗水平 推力或采用三心圓柱面結(jié)構(gòu)降低水平推力。1.3材料強(qiáng)度取值及長細(xì)比控制材料強(qiáng)度取值:Q235B材料設(shè)計強(qiáng)度215N/mm2應(yīng)乘以強(qiáng)度折減系數(shù)0.9,實(shí)際取值193.5N/mm2。 不銹鋼材料設(shè)計強(qiáng)度實(shí)際取值175N/mm2。當(dāng)同一 網(wǎng)架中既有Q235B又有不銹鋼材料時,有兩種處理 辦法:先用Q235B材料設(shè)計,計算出Q235B的桿件收稿日期:2005一lO一17作者簡介:曾貴元(1971一,男,江蘇新沂人,一級注冊結(jié)構(gòu)工程師,主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。 14曾貴元等:網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析截面;再用不銹鋼材料設(shè)計一遍,計算出不銹鋼桿件 截面,并將不銹鋼網(wǎng)架附近的

6、Q235B桿件截面用此 次計算結(jié)果代替。不銹鋼網(wǎng)架采用Q235B外包不 銹鋼,直接用Q235B材料計算。此方法計算簡單且 造價低。長細(xì)比控制:受壓桿件可能由長細(xì)比控制,受拉 桿件一般由強(qiáng)度控制,所以在規(guī)范規(guī)定的范圍,受拉 桿件長細(xì)比大小不起關(guān)鍵作用。在支座附近的桿件 受力可能發(fā)生變化;在受力復(fù)雜情況下,桿件受力也 可能發(fā)生變化,所以,無論是受壓桿件還是受拉桿件 的長細(xì)比,建議都采用受壓桿件長細(xì)比限值A(chǔ)=180。采用相同的長細(xì)比限值,用鋼量變化不大。1.4受壓桿件的截面分類鋼管分為焊接的高頻焊管和軋制的無縫鋼管,高頻焊管截面分類為b類,無縫鋼管截面分類為n 類。一般當(dāng)桿件規(guī)格小于+140

7、5;4時為高頻焊管, 當(dāng)桿件規(guī)格大于西159×5時為無縫鋼管。MSTCAD 軟件中定義桿件時區(qū)分高頻焊管還是無縫鋼管;sF CAD軟件中定義桿件時沒有區(qū)分高頻焊管還是無 縫鋼管,截面分類統(tǒng)一采用n類。不同的截面類別, 軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)不同。A相同時,o類截 面的穩(wěn)定系數(shù)比b類截面的穩(wěn)定系數(shù)大,所以b類 截面按口類截面設(shè)計是不安全的。 1.5桿件及螺栓的調(diào)整支座附近的桿件受力較大,桿件受力還容易出 現(xiàn)變化。所以應(yīng)人為加大受拉桿件截面,減少桿件 級差,不要使支座附近桿件截面相差懸殊。拉桿螺栓是根據(jù)承受的拉力來計算的,壓桿螺 栓是根據(jù)構(gòu)造來選擇的。所以容易出現(xiàn)大壓桿小螺 栓現(xiàn)象。支座

8、附近的桿件受力出現(xiàn)變化后,壓桿變/西14孔 蚤_一一卜/立板螺栓/斧弋fI1|K口支座誨點(diǎn)拉桿則小螺栓容易被拉斷。SFCAD軟件中沒有處 理此問題,應(yīng)人工調(diào)整支座附近壓桿的螺栓;MST CAD軟件中對不同的管徑設(shè)置了最小螺栓,很好地 解決了此問題。2支座設(shè)計支座假定要和實(shí)際構(gòu)造相符。SFCAD軟件中要求輸入支座彈性剛度。此彈性剛度如何計算往往 成為關(guān)鍵,許多設(shè)計人員不區(qū)分是獨(dú)立柱支承、圈梁 支承及下部結(jié)構(gòu)的剛度,就簡單地取程序默認(rèn)值0.3kN/mm,結(jié)果造成支座假定和實(shí)際構(gòu)造相差懸殊,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計不安全。MSTCAD軟件將下部結(jié) 構(gòu)一起輸入共同計算,較好地解決了此問題。如果 不能將下部結(jié)構(gòu)一起

9、輸入共同計算,就必須準(zhǔn)確計 算出支座彈性剛度和下部結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度,來計算 等效的彈性剛度。支座設(shè)置太近,一個支座產(chǎn)生拉力,就會增加另 一個支座的壓力。同一個工程中既有拉力支座又有 壓力支座,增加了支座設(shè)計的困難,拉力和增大的壓 力也給下部結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來困難。因此,最好取消產(chǎn) 生拉力的那個支座,這也說明并不是支座越多越好。支座底板及立板設(shè)計,當(dāng)水平力不大、支座立板 高度也不大,對普通壓力支座立板為十字形時,支座底板厚度計算可簡化為公式T=0.93R,其中,R為支座豎向反力,立板厚度取0.7倍底板厚度。球圖要標(biāo)注水平定位孑L和基準(zhǔn)孔。當(dāng)為下弦支 承時,支座球取消下部的基準(zhǔn)孑L而是在上部留4>1

10、4孔深度30mm作為基準(zhǔn)定位孔。支座立板上部應(yīng) 做成圓弧狀,詳細(xì)構(gòu)造見圖1。廠 父圖1基座底板及立板設(shè)計15一 l l l I Ll曾貴元等:網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析 3干涉問題3.1上弦支撐網(wǎng)架,腹桿碰梁、柱、支座立板、支座底板設(shè)計前一定要弄清楚下部支撐的梁、柱的軸線和標(biāo)高關(guān)系及截面大小。計算出桿件截面后要進(jìn)行空間放樣,以保證不出現(xiàn)干涉,否則要調(diào)整網(wǎng)架干涉部分,干涉很小也可以削梁、柱。如果腹桿碰支座立板,就將相碰立板旋轉(zhuǎn)一定角度至不干涉,并在支座圖中表示出此角度。腹桿碰支座底板是由于支座矮而底板大,此問題容易被忽略。處理辦法是增加支座高度,所以也要求設(shè)計人員要對支座部位進(jìn)行空間放樣。3.2球

11、孔干涉網(wǎng)架側(cè)面要做圍護(hù),有時網(wǎng)架內(nèi)部要做馬道,必須設(shè)置支托,這就要求在球的上、下、水平向增加支托孔。增加的支托孔可能與原來的球孔干涉,所以在增加球孔前要對球孑L進(jìn)行空間放樣。3.3支托板有傾角時的設(shè)計構(gòu)造支托板有傾角時,支托板中部開孔,調(diào)整好角度后可以伸進(jìn)工具擰緊螺栓。支托板構(gòu)造如圖2,支托板兩側(cè)坡度不同時應(yīng)將支托板做成圖3所示。16 圖2支托板構(gòu)造圖3支托板兩側(cè)坡度不同的構(gòu)造3.4支座球和支座底板的螺栓相碰支座球較大而支座立板高度較小時,雙螺母要 求的螺栓長度超過支座球與支座底板間的凈空。此 時必須重新設(shè)計支座高度,不能到施工時將螺栓鋸 短采用單螺母。4結(jié)束語網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅僅是軟件的應(yīng)用,更重要的 是對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計概念的清晰理解,同時要考慮施 工工藝、加工技術(shù)等因素,并在設(shè)計中不斷總結(jié)經(jīng) 驗(yàn),改進(jìn)設(shè)計中存在的問題,只有這樣,才能做到設(shè) 計和施工的完美結(jié)合。參考文獻(xiàn)1JGJ 79l,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程S.2JGJ 7891,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)S.3浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院,浙江大學(xué)建筑設(shè)計研究院.空間結(jié)構(gòu) M.北京:中國計劃太子出版社.2003. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析作者:曾貴元 , 毛紅衛(wèi)作者單位:曾貴元(浙江省湖州城市規(guī)劃設(shè)計研究院,浙江,湖