高謀

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新時期背景下，經(jīng)濟發(fā)展成效顯著，對于鋼材的需求量明顯提高。具體表現(xiàn)在建筑工程項目中，對鋼結(jié)構的使用也更為普及。鋼結(jié)構建筑堅固性理想且資源消耗不大，實際的建造費用少，可回收價值較大，所以備受建筑廠家認可。桁架結(jié)構因其自身優(yōu)勢明顯，被廣泛應用在鋼結(jié)構建筑中。由此可見，深入研究并分析桁架結(jié)構在鋼結(jié)構建筑中的應用具有一定的現(xiàn)實意義。

1　桁架結(jié)構概述

1.1　定義

所謂的桁架結(jié)構，具體指的就是結(jié)構化梁式結(jié)構，而力桿件和節(jié)點幾何體是這種結(jié)構的核心，結(jié)構本身質(zhì)量輕且具有大跨度特征，施工方便。按照特征的差異，可以對桁架結(jié)構種類進行細化。其中，以外形為標準可以將桁架結(jié)構劃分成折弦桁架結(jié)構、平行弦桁架結(jié)構與三角形桁架結(jié)構。而以幾何組成為標準可以將桁架結(jié)構劃分成聯(lián)合桁架、簡單桁架與復合桁架。以承受水平推力為標準對桁架結(jié)構進行細化，即有推力和無推力兩種梁式結(jié)構。

1.2　基本作用原理

一般情況下，桁架結(jié)構中的各個桿件，在受力方面都是以單向拉伸和壓縮為主。通過水平方向的拉與壓即可確保桁架結(jié)構處于平衡狀態(tài)，以免結(jié)構對支座施加水平推力。另外，桁架結(jié)構在布局方面具有靈活性，且實際的適用范圍較為廣泛。特別是抗彎性能，通過兩端承受壓力與拉力，能夠使內(nèi)力臂不斷增加，抗彎強度得以優(yōu)化。而且抗剪性能理想，可以向支座傳遞剪力，進一步提升抗剪的能力。由此可見，桁架結(jié)構的抗彎與抗剪性能都顯著改善，為使用材料強度功能的發(fā)揮提供了必要的保障，被廣泛應用在不同類型跨度屋頂結(jié)構設計中，尤其是鋼結(jié)構建筑，使用效果明顯。

2　桁架結(jié)構在鋼結(jié)構建筑中的實踐應用

根據(jù)上文對桁架結(jié)構定義與作用原理的研究與分析可以發(fā)現(xiàn)，桁架結(jié)構是鋼結(jié)構建筑設計中最常使用的結(jié)構形式。為此，以下將通過具體工程案例，對桁架結(jié)構在鋼結(jié)構建筑中的實踐應用加以闡釋，以期為桁架結(jié)構的推廣使用提供有價值的參考依據(jù)。

2.1　工程案例

某大學屋蓋鋼結(jié)構工程主要涵蓋了東屋蓋結(jié)構與西屋蓋結(jié)構。其中，東看臺屋蓋的結(jié)構主要由沿著徑向所布置的12榀懸挑空間鋼管桁架和沿著環(huán)向所布置的3道水平鋼管桁架共同組成，屬于空間鋼管桁架結(jié)構。而西看臺的屋蓋結(jié)構則是由內(nèi)部與外部兩道環(huán)向拱形空間鋼管桁架與徑向的直線形鋼管桁架組成，也是空間鋼管桁架結(jié)構的一種類型，如圖1所示。

圖1　西看臺罩棚的鋼結(jié)構圖示

下文將以西看臺罩棚的鋼結(jié)構為重點展開研究與分析。

2.2　桁架地面拼裝環(huán)節(jié)

2.2.1拼裝的步驟

（1）優(yōu)化布置拼裝的現(xiàn)場，選擇體育場的內(nèi)外部，共同完成構件堆場以及拼裝場地的設置，為桁架就近拼裝提供必要的保障。

（2）拼裝的流程。在完成地面準備以后，要選擇支撐點投影并放線，合理搭設胎架。在此基礎上，開展測量與復測工作，完成放線定位任務。隨后，即可安裝下弦桿定位與上弦桿定位。除此之外，還包括腹桿定位的安裝與桁架復測等多個環(huán)節(jié)。

（3）合理設計拼裝胎架。綜合考慮現(xiàn)場的場地環(huán)境與吊裝的方案，將桁架截面的形狀與結(jié)構特點作為重點參考依據(jù)。要想確保桁架拼裝與吊裝的精準程度，還應當對拼裝胎架進行有效地設計。需要注意的是，拼裝的胎架需要被布置于桁架上弦節(jié)點與下弦節(jié)點的位置，對桁架進行予以支撐。要想有效地規(guī)避胎架的植株和主拱腹桿發(fā)生碰撞，應保證胎架支柱向節(jié)點位置偏移特定距離。

2.2.2拼裝的方法

①根據(jù)桁架圖紙要求完成定位放線；②按照定位線對胎架進行擺放；③正確擺放桁架上弦桿與下弦桿，并完成徑向桁架腹桿的組裝，使用均點焊的方式加以固定；④完成桁架間環(huán)向桁架的組裝，同樣使用點焊進行固定；⑤桁架間單向斜撐的組裝，借助電焊的方式予以固定；⑥復測整體桁架，確保尺寸與設計要求相適應；⑦根據(jù)具體順序開展焊接施工作業(yè)；⑧焊縫探傷工作的開展；⑨及時填補油漆，為吊裝做準備。

2.2.3保證拼裝質(zhì)量的有效方法

一方面，焊接收縮量補償。可以在工廠內(nèi)部完成無余量的預組裝工作，也就是在確定桿件下料長度的時候，無需對焊縫的根部間隙予以考慮。在這種情況，控制尺寸就是設計尺寸。另外，應在吊裝現(xiàn)場實施有余量的拼裝作業(yè)，具體指的就是預留出焊縫根部的間隙。

另一方面，靈活使用補償加載撓度。對各點位置撓度的變形值加以計算，并且在胎架拼裝搭設方面，充分衡量撓度的補償數(shù)值。

2.3　桁架的安裝

（1）合理選擇吊裝機械設備。結(jié)合西看臺結(jié)構與構件的形式、作業(yè)半徑以及重量等多種因素，對吊裝機械設備進行選擇。其中，可以在場內(nèi)選擇使用型號為7150的150t履帶吊，主要的功能就是主拱分段的吊裝。而在場外要選擇型號為LR1200的200t履帶吊，主要的功能就是吊裝外主拱分段以及徑向桁架。

（2）對吊裝單元的有效驗算。綜合考慮結(jié)構的構成特征與吊裝環(huán)節(jié)構件的受力特征，在吊裝過程中，應選擇使用具有代表性的吊裝單元完成驗算。其中，對于內(nèi)拱的首段吊裝單元，其節(jié)點的最大位移是1.3mm，最大的應力是每平方毫米為15N。由此可以得出結(jié)論，此構件處于穩(wěn)定狀態(tài)。在內(nèi)拱的第六段吊裝單元中，其節(jié)點的最大位移是0.82mm，最大的應力是每平方毫米為15N。由此可以得出結(jié)論，構件具有較強的穩(wěn)定性。

（3）安裝主桁架。在所有吊裝單元完成拼裝以后，即可開展吊裝作業(yè)。在實踐過程中，應借助捆綁式的吊裝模式，盡可能保證吊鉤的位置和每榀吊裝單元的重心相互重合。

3　桁架結(jié)構未來發(fā)展展望

在優(yōu)化桁架結(jié)構方面，核心在于桁架結(jié)構的優(yōu)化，可以借助桁架截面與節(jié)點位置優(yōu)化手段實現(xiàn)這一目標。另外，在優(yōu)化結(jié)構截面面積與節(jié)點位置的過程中，也是保證結(jié)構與應力、節(jié)點位移等諸多約束條件相吻合的重要基礎。伴隨社會經(jīng)濟的加速發(fā)展，建筑材料與施工水平也與時俱進地實現(xiàn)了創(chuàng)新性發(fā)展，更多的理論與優(yōu)化方案產(chǎn)生，同樣也提出了桁架結(jié)構模型。由此可見，桁架結(jié)構在未來建筑建設中的應用也將更為普遍。

4　結(jié)束語

綜上所述，基于市場競爭的愈加激烈，建筑行業(yè)的建設施工更強調(diào)安全性與效益性。其中，桁架結(jié)構因其自身優(yōu)勢在鋼結(jié)構建筑建設中的重要性逐漸突顯出來。在這種情況下，貫徹落實鋼結(jié)構建設施工的過程中，應靈活運用桁架結(jié)構，通過采取優(yōu)化設計的方式和創(chuàng)新措施，有效地獲取更為可觀的經(jīng)濟效益與社會效益。

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