鋼結構住宅加強鋼結構體系住宅成套技術研究-資料下載頁

　　

【正文】 跨度的空間鋼結構。 在取得已有成果的基礎上，進一步發展和完善具有我國特色的組合、斜拉和預應力網和網殼結構，并擴大它們應用范圍。 積極研究和開拓應用當前空間結構中最熱門的索一桿(梁)雜交結構體系和索穹頂，以 填補我國的空白。 開展研究和推廣應用各類開啟式和展開式空間鋼結構體系。 研究和開發空間鋼結構的新材料、新結構、新技術、新節點、新工藝。 研究大跨度與超大跨度空間鋼結構的抗風、抗震計算理論與方法及其結構控制按提供實用的設計計算方法和公式。 目前網(殼)架及輕鋼工程中一些技術問題的信息與探討中國建筑金屬結構協會鋼結構委員會專家組 丁蕓孫 摘要　　本文探討了網(殼)架與輕鋼結構的桿件拼裝：超大直徑空心球；空心球壁厚薄不勻；焊接標準；螺拴球錐頭，封板；橫向力；懸掛吊車疲勞；橡膠支座及其支座假定；風載；驗收的標準檁條下緣失穩，面板掀起，門架設計，拱板殼等問題。關鍵詞　　網(殼)架，焊接空心球，螺栓球，懸掛吊車，橡膠支座 　　網(殼)架結構發展推廣十多年來，輕鋼門架，拱板也發展多年積累了一些大家關心并有爭議而急待解決的技術問題。現根據我們參預設計的千座網(殼)架輕鋼工程的經驗，從工程角度提出粗淺看法與解決的辦法，只代表個人觀點拋磚引玉，錯誤之處請指正。 一、桿件的拼接 　　桿件的拼接在規程中不明確，由設計定。有些設計不允許拼接，鋼材損耗就很大，一般預算耗10％就打不住。根據我們的經驗，壓桿拼接應該允許，但拼接要求在桿件二瑞1／3L范圍內，這考慮此范圍沒有9的影響，相對應力小一些，拉桿拼接完全取決于施工質量。如果質量能保證，拉桿也是可以拼接的，但要慎重。一根桿件只允許一個拼接，相鄰節間最好不要再有拼接，這是考慮萬一拼接斷裂，力即重分布到相鄰桿，相鄰桿不會因拼接連鎖破壞。具體拼接數約為節間數2025％，此數難以科學確定，工程實踐此數基本解決損耗控制。　　拼接接頭的做法規范對型鋼已有標準接頭，對鋼管無明確規定。等直徑的鋼管不論拉、壓，理想的是橫切對接焊接，隨焊接技術發展與基于焊接應力分析，正對接焊是能等強的。當然應按I級焊縫要求并逐個超聲波檢查。　　對接焊可靠性完全決定于對施工水平的判斷，如對施工無把握，應采取加強措施。工字鋼對接焊采用斜拼接來加長焊縫的補強，由于腹板與翼緣交接處無法保證焊接質量，而鋼管無此問題，用斜對接反而焊縫應力集中。對受壓桿件可以采用加連接墊板的辦法，雖然增加焊縫工作量，畢竟壓在墊板上心理上放心，這種做法也是有爭議的。認為雙面焊接也是難度較大，這樣做也是多余的。這種連接墊板的形式絕對不允許用于受拉桿件，因為受力方向正好與加工方向垂直，而許多雜質均是沿加工方向延伸，如有氣孔延伸與分層，那是極其危險的。 受拉桿對接焊應慎重對待，如擔心焊接質量，可采用三條加強板均布焊于鋼管外側；但必須避免十字交叉焊縫形成復雜應力。　　對于等直徑但不同厚度的鋼管對接焊，必須在焊縫邊上做成1：，也可以做成臺階型襯管保證質量。　　對于等直徑不同厚的受壓桿對焊接質量，擔心的也可采用連接墊板方式。　　對于不同直徑的鋼管受壓桿件，也可以采用加連接墊板，但墊板厚度d要根據不同直徑差a所產生彎距及剪力驗算。　　對于不同直徑的受拉鋼管理想的辦法是加錐形管。國外用得多，并有錐形管計算方法，市場有標準錐形管。國內由于錐形管要專用模子中工，造價高，基本未用。　　目前不同直徑的受拉鋼管盡可能通過焊接球過渡。如超過球承載力，則可以與球的肋焊接加強。　　如不同直徑的受拉鋼管受力很大，通過球有困難時，建議在球外小管處拼接，鋼管加節點板傳力，由于節點板造成鋼和斷面削弱與應力集中，根據國外經驗承載力將削弱15％，大鋼管如有15％富余(因在小管處拼接內力已減少)，則不需加強。而小鋼管則在節點板與鋼管相交處用加強板加強，節點板面積應大于小鋼管面積20％。 二、超大直徑焊接球　　由于焊接空心球適應國情，在大跨度受力大的結構中比高強螺栓板節點、相貫節點等都優越。尤其可以與螺栓球節點混合使用取長補短，更為有利。因此對擴大空心球承載力要求很迫切，而規范中焊接空心球僅限于≤Φ500。　　目前對超大直徑空心球進行了很多試驗研究原規程焊接球公式，拉壓是不同的，解釋是受壓失穩破壞與鋼材強度無關，拉為剪切破壞。現有的公式拉壓統一，解釋是拉壓均為復雜應力破壞。回歸后正好可統一公式。最后應以網殼規程公式為準。但我們根據Φ800x 32，球、鋼管Φ219x16及Φ650x25，球、鋼管由219x16等試驗結果對比各種計算公式，分析結果用網架規程中公式延伸還是安全可靠的。　　超大直徑空心球要進一步擴大承載力，我們曾采取以下措施：　　貫通球：同一直徑的鋼管可以貫通空心球，二個桿內力差NlN2由球承擔，但要注意球與鋼管焊接是橫切整個斷面，不宜滿焊，以防過燒。焊接厚h足夠承擔NlN2即可，h＜1／2為宜。　　多助球：我們試驗Φ890x32雙助球承載力達1000t，如k＝3，也可承擔設計承載力1000／3x1．25＝410t，大大擴大了空心球承載力，網架經常雙向受力，我們在另一方面也加二個肋，由于操作原因二個方向肋無法互焊，另一方向力無法直接通過肋相傳，但可控球得到加強。因此可以按無肋球驗算，即能滿足要求，因為網架受力二個方向總是一大一小。　　板與空心球結臺節點：根據國外資料鋼管與板結合節點用得很多，但由于鋼管與板連接斷面的削弱及應力集中，鋼管承載力將降低15％。我們曾將鋼管通過鋼板節點及球共同工作，這樣一部分力將通過球傳遞，應力集中中也將減少，但我們僅將此作保險作用，仍立足于節點板傳力。鋼管在節點板連接處該加強的用加強板，這樣焊接空心球節點承載力可以滿足可預見的大跨度結構的要求。 三、網(殼)架的焊接質量保證　　(一) 空心球加不加襯管是有爭議的。不加襯管將迫使施工安裝尺寸準確，否則焊不了。加了襯管就可能放松安裝尺寸的要求。我們認為網(殼)架的安裝尺寸需要保證，但其危害程度相對小(除單層網殼外)，網(殼)架的尺寸誤差對受力影響小，而不加襯非常容易焊不透，未焊透1530%，焊縫強度將降低5070%，比氣孔夾渣不利得多。我們建議應加襯管保證焊接質量。　　(二) 規程要求a20，這樣就使球直徑加大，a20主要擔心焊縫不好，我們已在工程中經常將二個鋼管相貫使小直徑的鋼管騎在大直徑鋼管上，使球直徑大為減少。從相貫節點試驗可知支管相貫反而對主管受力有利，支管已互相傳遞了力，同樣道理相貫對球也有利。　　(三) 目前網(殼)架桿件焊透和等級要求規程中不明確，完全由設計定，有的不論工程大小，拉桿、壓桿一律要求I級焊接，工地壓力太大。我們一般掌握區別對待。重要工程的拉桿對接焊一定要I級，壓桿就可考慮II級，鋼管與空心球焊接都II級，這種焊縫一般為對焊加角焊，能保證等強。有些構造焊縫可降到III級。檢查焊縫I級要求10％用X線探傷，考慮現超聲波技術的可靠性日增，而x線價太貴，所以我們工程均用超聲波。當然超超聲波技術無把握的不在此列。　　(四)螺栓球網架經常遇到45鋼與Q235焊接問題。有時螺栓擰不進就將鉆頭與螺帽、球焊在一起，以代替螺栓受拉是非常不可取的做法。45鋼與Q235含碳量差別較大，可焊性不好，必須嚴格按預熱保溫等特殊工藝措施。從焊接角度講不能講45鋼與Q235不能焊接，但從結構角度在現場高空確保焊接質量有難度，也有風險。象受拉桿件主要受力部位應力求避免45鋼與Q235焊，只能用于次要構造部位。 四、焊接空心球厚薄不勻　　焊接空心球可用冷壓、熱壓制作。因為冷壓要求材質好、模具磨損大，需要壓力也大。而熱壓所需壓力較小，所以一般均用熱壓。　　壓制中模具底部球體材料主要受壓，而模具周邊的球體鋼材并不受多少力，僅是200400的曲成球體鋼材受模具向下帶有力而使球體鋼材拉薄，拉薄的程度一般也在壁厚的偏差左右。但目前由于鋼廠生產即有意識按負差，實際出廠鋼板厚度已全部是負差，因此壁厚20mm的球用20mm厚的鋼板熱壓，一般0400處出現超過允許偏差達10％壁厚。如果要保證球壁存在允許公差內就需要用比球壁厚的鋼板熱壓，造成了浪費。　　我們在工程中球厚薄不均處理的辦法就是把薄的部位放在無腹桿部位。對于弦桿是拉桿，這樣處理沒有疑問。因為受拉的桿件與球連接是沖切破壞；僅與連接部位球體厚度有關。對于弦桿受壓時判斷影響也不大，但球局部減薄對受壓球承載力影響尚無試驗數據，當球承載力對壓桿力有5％富余，則可按上述處理。如果球承載力已用足，建議在壓桿處加肋加強。如果以后確認壓桿作用于球也是屬于強度破環沒有穩定問題的話，上述加強即可取消。