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螺栓球网架的设计制作与安装

文章出处:三维钢构 人气:发表时间:2019-05-25
  螺栓球网架结构因其结构新颖,受力合理,自重轻、用钢量低等优点,我国从80年代后期大量涌现,每年约以80~100万平方米增加。如大型体育场馆螺栓球网架、公共场馆螺栓球网架、电厂螺栓球网架、水泥工业螺栓球网架、仓储物流螺栓球网架、干煤棚工业螺栓球网架、收费站加油站螺栓球网架、展览中心、影剧院、商场、航站楼、候车厅、工厂车间、仓库、电视塔等螺栓球节点网架。国内网架结构主要分为:焊接球节点网架及螺栓球节点网架两种。螺栓球节点网架其构件工厂内加工量较大,现场安装便捷,适用于现场工期紧,施工条件、用电量受制约,网架形状复杂、杆件定位困难的异形结构。本文重点介绍螺栓球节点网架
  
  螺栓球网架系统基本由杆件、螺栓球、支撑支座等组成。按照节点形式可分为交叉桁架体系、四角锥体系、三角锥体系等。支撑方式多为固定支座支撑。对于大面积、大跨度及有特殊受力或伸缩要求的网架结构可采用橡胶支座、滑移支座、球铰支座等支撑形式,以满足结构自身的受力稳定、均衡,便于内力释放等设计要求。
  螺栓球网架
  螺栓球网架结构是按照一定的网格形式由网架杆件与实心节点钢球通过高强螺栓连接组合而成的一种空间结构形式。我国于1978年开始从国外引进螺栓球网架结构技术和产品,通过长期实践,作为成熟的建筑结构形式,螺栓球网架结构已在国内外建筑行业得到了十分广泛的应用。 其特点为:自重轻、跨度大、平面形状设计灵活、施工定位简单、安装方式多样等。特别适用于大曲率空间结构系统如:桶壳结构、球壳结构、各类建筑造型等。
  
  设计图纸分解
  
  一份完整的螺栓球节点网架设计图纸应包含设计说明、网架平面图、网架上下弦及腹杆布置图,支座及支托详图,杆件材料表,螺栓球材料表,螺栓、套筒、顶丝材料表,封板、锥头材料表,螺栓球加工详图(若有其它要求另加,如吊挂件、通风机房等)。首先对图纸中提供的网架平面图与基础平面图进行复核,以确保网架支座位置与基础相吻合。接着对网架图提供的杆件材料表进行复核,主要是复核网格的轴线长度,然后依据轴线长度复核杆件的焊接长度,接着复核杆件的下料长度。一切无误后方可根据杆件材料表绘制车间杆件下料表。
  
  杆件的计算
  
  螺栓球网架杆件长度受螺栓球直径,螺栓球的切削量,套筒长度,锥头长度等因素的控制。
  
  杆件长度计算公式为:
  
  杆件下料长度 = 杆件焊接长度—2(锥头长度—锥头止口长度—1mm)。
  
  (公式中1mm为钢管与锥头间隙,保证焊接质量)
  
  杆件焊后长度 = (杆件几何长度)—(一段球半径+另一段球半径+一段套筒长度+另一段套筒长度)+(一段螺栓球切削量)+(另一段螺栓球切削量)。
  
  杆件几何中心长度、杆件焊接长度、杆件下料长度、锥头长度、锥头止口长度、段套筒长度、螺栓球切削量、焊接预留间隙,及构件组合详图。
  
  杆件计算的意义:
  
  1.复核设计图纸杆件材料表中杆件的焊接长度是否准确。
  
  2.复核设计图纸杆件材料表中杆件的下料长度是否准确。
  
  3.依据设计图纸杆件材料表计算出锥头的止口长度,并与公司库存锥头、或常规使用的锥头比较,检查二者的止口长度是否一致,若发现不一致应采取加长或减小杆件下料长度的措施进行调整。也可以按照设计图定做锥头。
  
  螺栓球的计算
  
  在网架设计图中,螺栓球加工详图一般表示如下图,其为一般平板螺栓球网架球加工图,其分别表示网架弦杆及腹杆的角度位置及对应螺栓孔的大小,弦杆十字正交,腹杆位置分别由两组角度控制,一组为腹杆水平投影位置与弦杆的交角,另一组为腹杆与其投影平面的交角。上图中腹杆的控制角度一组为47°4′或42°56′,另一组为41°49′。
  螺栓球网架结构工程
  根据网架设计图所提供的网格尺寸及网格厚度即可对螺栓球进行计算。
  
  螺栓球计算的意义:
  
  1.复核设计图提供的螺栓球加工图是否准确。
  
  2.为加工提供螺栓球加工图放样,指导加工。
  
  3.可手工计算杆件是否有打架现象。
  
  4.当网架弦杆与支座存在交角时,为加工厂焊接支座与支座筋板提供指导。
  
  网架支托设计: 螺栓球网架支托一般为Q235钢,而螺栓球为45号钢,由于二者材质差异较大,施工现场支托安装一般都采取螺栓连接的形式,支托螺栓一般使用M20普通螺栓即可。支托的加工及安装方法又可分为两中。支托一为支托螺栓与支托焊死,施工时通过旋转支托将其拧入螺栓球内,支托板必须做成圆形;支托二为支托螺栓与支托不进行焊接,并在支托板顶部开孔,施工利用套管扳手将支托螺栓拧入螺栓球内。
  
  螺栓球网架的杆件制作技术要点如下: 1、钢管下料前应进行钢管材料复验,合格后方可投入使用,采用HID-900MTS数控管子相贯线切割机进行下料,切割质量符合技术标准。 2、锥头采用圆钢下料,锥头毛坯锻造前不得有过烧、裂纹等缺陷,锻后要求正火处理,出去氧化皮。 3、锥头锻造成型后采用铣床加工锥头与杆管内壁相配合的台阶、锥头小端平面及焊缝坡口,锥头两端面垂直度应符合技术标准。 4、锥头、管件的组装时,保证在钢管端部与锥头之间预留有2-3mm的间隙,且要求杆件两端锥头顶面与钢管轴线垂直度达到0.5%R,R为锥头低端部半径、杆件两端锥头端面圆孔轴线与钢管轴线的不同轴度不大于管径的1%。 5、杆件装配完后,采用NXC-2×500KR型网架杆件双头自动焊接机床进行焊接。焊缝应进行抗拉强度检验,其承载力检验系数应满足规范的要求。
  
  螺栓球网架的螺栓球制作要点
  
  1、螺栓球选用优质碳素结构钢(GB/T699-99)规定的45号钢,下料前应对材料复验合格后才可使用。
  
  2、螺栓球采用热锻成型,应严格控制加热温度,成型后螺栓球不应有裂纹、褶皱和过烧。
  
  3、螺栓球螺丝尺寸应符合《普通螺丝基本尺寸》GB196中有关粗牙螺丝的相关规定,螺丝公差必须符合《普通螺丝公差》GB197中6H级精度的规定。
  
  螺栓球网架结构安装施工方案
  
  螺栓球网架结构安装形式多样,主要有:脚手架平台散装;高空散装;地面组装,高空分片吊装对接;地面组装,起吊拔杆整体吊装;高空平台拼装,分片轨道滑移组装等。施工质量重点控制网架下垂挠度、荷载控制等。特别在荷载控制方面,严禁在支撑结构未全部就位且未完成固定前随意加注荷载,以避免造成网架变形甚至发生坍塌事故。
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