鋼管桁架結構的線條流暢,體形優美,易于實現建筑設計的藝術追求,因此鋼管桁架在建筑中得到廣泛的應用。某項目的空間彎扭管桁架結構,根據管桁架結構的特點、吊裝設備的起重能力,劃分為片狀吊裝單元。為減少高空散件的拼裝工作量,桁架分為片單元在廠內拼裝焊接成型,然后運至現場分片安裝。
管桁架制作工藝規程適用于大型體育場館、公共建筑和各種用圓管、矩管作為骨架構成各類形狀的空間結構的建筑物以及構筑物。管桁架制作使用的管材、板材、焊材、鑄鋼,除材料牌號、型號規格和質量等級應符合相應設計文件的要求外還符合相關規定。
管桁架的工藝原理: 鋼構件將在工廠內分段制作,然后運至施工現場進行組裝成吊裝單元。為確保桁架拼裝質量,使分段桁架之間對接縫的吻合度,整體放樣、制作胎架。地面拼裝的質量好壞將直接影響高空分段拼裝的質量,測量工作的質量是鋼桁架拼裝的要關鍵工作,測量驗收應貫穿各工序的始末,對各工序的施工測量、跟蹤檢測全面方位進行監測。根據吊機的起重性能,盡量將桁架在地面擴大拼裝單元,減少高空作業量,既可以減小高空作業的風險,又能使工程質量得到。合理的選擇吊點,減少桁架在整體吊裝過程中的變形。
管桁架結構中的桿件均在節點處采用焊接連接,而在焊接之前,需預先按將要焊接的各桿件焊縫形狀進行腹桿及弦桿的下料切割,這就需要對腹桿端頭進行相貫線切割及弦桿的開槽切割。由于桁架結構中各桿件與桿件之間是以相貫線形式相交,桿件端頭斷面形狀比較復雜,因此在實際切割加工中一般采用機械自動切割加工和人工手工切割加工兩種方法進行加工。 廣東某多功能體育館管桁架結構,該工程主要由體育館、訓練館和會展中心功能區組成,是承辦2010年第13屆省運會藝術體操、跆拳道等比賽項目的場館,場館內設計座位數2802席。屋蓋的平面為橢圓形,平面尺寸大約為98mx133m,外挑6.5m,屋面實際跨度85m。屋蓋由正交立體三角桁架組成,其中短向為弧形三角立體桁架,長向為直線三角立體桁架,桁架高度均為3m,長向和短向的立體桁架軸線間距約9mx11m。 整個屋蓋結構為沿長短軸雙軸對稱的結構,支承于箱形立體桁架上,箱形立體桁架支承于由32個混凝土柱及屋蓋內部四個框架柱上升起的傘形斜柱上。主桁架與邊桁架及部分支撐節點采用了鑄鋼件。 主桁架跨度79.7m,單榀重23.38t。整個桁架鋼管種類有15種,鋼管規格為中245x20,小規格中60x4。
管桁架結構相貫節點的形式與其相連桿件的數量有關,可分為:單平面節點:腹桿與弦桿在同一平面內。多平面節點:腹桿與弦桿不在同一平面內。 管桁架結構在工作過程中,桿件只承受軸向力的作用,支管將軸向力直接傳給主管,主管可能出現多種破壞形式。在支管軸向力強度(不被拉斷)、連接焊縫強度、主管局部穩定、主管壁不發生層狀撕裂的前提下,節點的主要破壞模式有以下幾種:主管局部壓潰,主管壁拉斷,主管壁出現裂縫導致沖剪破壞,K形節點可能在支管間主管剪切破壞。節點出現明顯的塑性變形或出現初裂縫以后,才會達到的破壞。 一般認為有如下破壞準則: 限荷載準則:使節點破壞、斷裂。 2)限變形準則:變形過大。 3)初裂縫準則:出現肉眼可見的裂縫。 目前國際上公認的準則為限變形準則,即認為使主管管壁產生過渡的局部變形的承載力為其承載力,并以此來控制支管的軸向力。
空間網格結構—按一定規律布置的桿件,構件通過節點連接而構成的空間結構,包括網架、曲面形網殼以及立體桁架等。 立體桁架—由上弦、腹桿與下弦桿構成的橫截面為三角形或四邊形的格構式桁架。 工程中的管桁架結構主要用于大跨度屋面結構,一般可分為平面桁架和立體桁架,立體桁架由于穩定性高、承載能力及跨越跨度大,較為常用,可采用直線或曲線形式。空間網格結構的選型應結合工程的平面形狀、跨度大小、支承情況、荷載條件、屋面構造及建筑設計等要求綜合分析確定,桿件布置及支承設置應結構體系幾何不變。
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