隨著鋼架構技術的普及,桁架式鋼結構技術在各類建筑中應用也越來越廣泛。由于鋼架構的桿件和節(jié)點較多,構造復雜導致施工難度加大。論文主要闡述了桁架式鋼結構施工實踐中應用的相關技術,同時探討了大跨度桁架式鋼結構施工注意事項。
桁架式鋼結構可以完成各種造型且施工變通性高而受到建筑業(yè)內(nèi)的普遍歡迎。這主要是因為這種建筑形式經(jīng)濟實惠、施工期短,且安全性能高。
桁架式鋼結構
桁架是以直桿為主要元件,以三角單元組成不同的平面和立體棱體為力學支撐的建筑結構,它的主要特點就是桁架構件的承力是以承受軸的壓力或拉力為主,正是由于這一特點,它才能有效地利用材料的強度來減輕自身的重量,增強自身的剛度。它能滿足跨度較大的建筑要求,比如火車站的天棚、橋梁、衛(wèi)星塔等。
桁架式鋼結構是由于鋼材制造的復式桁架構成,由于其能省材減重的優(yōu)點桁架式鋼結構適用范圍普及工業(yè)與民用建筑等。與實腹式鋼架結構相比,桁架式鋼結構不再使用翼緣和腹板,而是采用可以省料減重的弦桿和腹桿,弦桿與腹桿的連接均采用節(jié)點板等部件連接,這樣可以確保桿件承受的主要是軸力,且鋼架構還具有一定的彈性。此項技術符合節(jié)省鋼材,降低自重的要求。由于鋼結構自重降低,使得大跨度鋼結構建設成為可能。值得一提的是,,桁架式鋼架構的梁桿和節(jié)點較多,結構也比傳統(tǒng)的腹式鋼架結構復雜,其施工難度也有所提高,需要大量的勞動力進行密集施工才得完成。因此,有必要對其施工技術進行研究。
桁架式鋼結構構成體系
桁架式鋼結構的構成體系主要由腹桿體體系、支撐系統(tǒng)和連接方式構成。
1.腹桿體系
桁架式鋼結構體系一般可以采用人字形和單斜形。不同的形式?jīng)Q定著用材的多少,也決定了鋼架構的重輕。人字式腹桿體系的特點有二:一是桿部件數(shù)量較少,二是節(jié)點也少。因此施工相對較易,其應用范圍較廣。單斜式腹桿體系根據(jù)建筑要求采用的是斜桿+豎桿的構件模式,長斜桿承載的是拉力,豎桿承載的是壓力,這種形式常被用于大跨度桁架式鋼結構建筑。為了解決桿部件過長不利于施工的問題,還可采用再分式腹桿體系來減少桿的長度。而在支撐的豎桿撐桁架中,通常采用的是具有較好承載變向荷載的腹式交叉體系。這種體系的斜腹桿對弦桿的傾斜角不宜過少,也不宜過大,一般控制在30°- 60°之間。
2.支撐系統(tǒng)
鋼架結構要確保桁架平面的內(nèi)剛度和穩(wěn)度就需要對其支撐系統(tǒng)進行改進,由于減少了桿件的長度,對支撐系統(tǒng)的要求就更高了,為了適應這樣變化,支撐系統(tǒng)多采用鋼結構側向支撐設計。無論是采用水平支撐(縱橫向),還是采用垂直支撐(桁架兩端和中間),桁架式鋼結構的下弦和上弦均是采用延水平方向支撐的技術,并在同一節(jié)點或是桿件中間設置垂直支承桿。在跨度與高度均較大的塔架建設中,要保證塔架的剛度和幾何不變性,支撐系統(tǒng)每隔一定的間距會設置一個橫向支撐。
3. 連接方法
連接方法是鋼架構剛性和穩(wěn)定性的關鍵,桁架式鋼結構的連接方式有四種:即普通螺栓連接、高強度螺栓連接、焊接、鉚接。不同的部位采用不同的方法,技術參數(shù)來確定連接方法。一般來說,普通螺栓連接多應用于可拆卸的結構,比如輸電塔等。高強度螺是應用于主承重構件連接上;焊接可在任何情況下應用;而鉚接更適宜用于需要承載較大動力荷的主桁架鋼結構部件上。
桁架式鋼結構的施工技術要點
1. 施工前的準備工作
在準備工作中,測量放線是基礎工作,也是后繼施工工序的依據(jù),在項目開始前,工程技術人員需要對埋件的縱向和橫向的軸線、高程進行測量,以避免不符合技術要求的誤差,對測量的每列的列線數(shù)據(jù)要認真記錄,技術負責人要審查。確保鋼架構安裝、調(diào)試的順利進行。技術準備則是工程質(zhì)量的保障,一切均要以技術工藝文件來指導現(xiàn)場作業(yè),要準備好施工過程中遇到的各類技術問題解決的預案。要以工程安全施工的要求編制好鋼架構部件的直運輸、吊裝的相關指導性文件。并按照施工組織設計要求,準備各種所需的材料。
2.放樣和切割
放樣也是施工的關鍵工序,施工時要注意管桁架、吊車梁輔助桁架、鋼柱等重要構件下料要依排版圖的要求嚴格操作,放樣號料也要預留切割和刨邊的留量。對于各種類型的號料要標上號(操作的工序號)。在切割時,型材要用機械或是氣割設備,對板材則適采用多頭直條剪切或氣割。
3.拼裝和焊接
根據(jù)設計要求,鋼桁架最小出廠構件單元依照吊裝方案、運輸條件以及材料長度等因素,確定拼裝單元的長度約為10m,且不小于三個下弦節(jié)點間的長度。對每一個構件單元都應進行施工詳圖的設計,對上下弦桿彎曲的曲線建立X 軸,Y 軸坐標系,計算出X 軸,Y 軸的坐標點。在抄平的鋼平臺上,放出上弦曲桿的曲線實樣后,將一根上弦曲桿按實樣卡固定在大鋼平臺上。另一根上弦曲桿利用固定胎架托住,每一個固定胎架布置在上弦與斜桿的空擋處,以免干涉上弦、斜桿的拼裝。胎架上的管托中心與固定在鋼平臺上的曲桿中心,從截面上保持在一個垂直軸線上,即保證兩根曲桿的曲線中心重合。拼裝上弦斜桿進行點焊牢固,以保證在桁架翻身時,不會發(fā)生變形,必要時采取一定的臨時加固措施,綁扎木桿防止變形。拼裝桁架時,利用與桁架安裝所處狀態(tài)下進行拼裝。
總之,任何技術均要根據(jù)施工的實際問題才能發(fā)揮其優(yōu)勢,不同的施工條件決定采用不同的施工技術。在確保施工質(zhì)量的前提,可以適當?shù)目紤]變動施工方案以降低施工成本和降低施工難度。
(作者單位:番禺珠江鋼管(連云港)有限公司)