大跨度钢结构空间管桁架梁滑移法施工技术探究

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1、大跨度钢结构空间管桁架梁滑移法施工技术探究【摘要】本文结合大跨度钢结构屋盖的结构设计，剖析了大跨度钢结构屋盖的构成特点，对大跨度转节点设计及构造处理措施进行了介绍，设计、研究和施工技术人员均要了解结构的设计状态及结构性能,对关键构件及节点进行了深化设计,给出了更加合理的构造处理；提出滑移法施工方案，正确选择结构成型及施工方法,为相关工程提供借鉴。【关键词】大跨度结构；钢结构；管桁架梁；滑移法凡是建筑结构的形体成三维空间性状，在荷载作用下具有三维受力特性、呈立体工作状态的结构称为空间结构，其中较为典型的就是本文所论述的大跨度钢结构屋盖。日常生活中空间结构的例子，如草帽、折扇、簸

2、箕、笸箩等。观察自然界我们会发现许多空间结构，如蛋壳、乌龟壳、蚌壳、花生壳各种植物种子的外壳等，适合于各自的大自然环境，是一种受力性能很好的空间结构(薄壳结构)；蜂窝也是空间结构(空间网格结构)；蜘蛛网属于索网结构；肥皂泡是典型的空间结构(充气薄膜结构)。1.大跨度钢结构空间管桁架梁设计5随着科技水平的提升，人们对建筑理念越来越多元化，不同的人对空间结构的认知截然不同，在这种社会需求之下，大跨度钢结构空间管桁架梁设计越来愈趋向于巨型场所、人工环境、然境观保护等方向发展，复合材料、碳纤维、有机材料、非金属等高强轻质材料的诞生无疑也给大跨度钢结构空间管桁架梁设计注入了全新观念；如

3、今的大跨度钢结构空间管桁架梁设计中，很多新结构形态如雨后春笋一般，而伴随着仿生学、非线性计算理论、高效算法、非线性等理论在结构设计中的运用，杂交结构、可开闭结构、多种体系混合的设计模式应运而生，建筑结构越来越“另类”化。1.1基本体系一般而言，大跨度钢结构空间管桁架梁都是由空间曲线立体桁架组成，考虑到结构的稳定性能，其截面大抵设计为三角形，理想宽高比为6比1。由法国DVVD设计公司完成设计的阿尔及利亚某体育场方案中，其主弦杆为500mm×10mm圆钢管，腹杆分别是300mm×8mm、120mm×6mm圆钢管。曲线桁架在体育场外立面交叉布置，形成变截面人字形的曲线格构柱；在接近

4、屋面肩部附近交叉桁架逐步合并成单榀立体桁架，平行布置，每榀桁架之间用檩条连接，形成屋盖体系。1.2格构柱脚设计5曲线桁架的每根主弦杆在屋面肩部分成两肢，在体育场外立面交叉布置，形成三角形变截面人字形的曲线格构柱。格构柱底部截面收缩，6根弦杆由加劲钢板联系形成盆式柱脚，并通过58个M42地脚锚栓锚固在基底桩基上。1.3拼装单元的法兰连接每榀空间桁架沿径向分为3个吊装部分，每部分在工厂预制，在施工现场连接。由于在连接位置，尤其是立面人字形格构柱交叉点处，众多杆件交汇，构造复杂，通过设置在立面变截面格构柱交叉点处，及桁架顶部环向马道处的法兰连接点将三部分拼接起来。法兰连接使用M20

5、高强摩擦型螺栓。在立面变截面格构柱交叉点处的法兰连接处，采用竖向和水平方向的2组法兰盘将格构柱分为4个拼接部分；桁架顶部环向马道处的法兰连接处，设有3块法兰盘分别将桁架3个主弦杆拼接起来。采用法兰连接，方便现场构件的吊装和拼接，减少了现场焊接作业量，能够有效缩短工期，并且进行处理后可以达到一定的建筑效果。1.4肩部三脚钢支撑的设计为了减小其伸臂长度，在屋面桁架肩部附近设置巨型三脚钢支撑。钢支撑分肢长度约3.2m，采用断面均匀变化的T形铸钢件，与桁架下弦杆采用“掌状托座”相连接。三脚钢支撑的底端通过弹簧球形支座支承在混凝土看台上，对钢屋盖起支持作用，减少了钢桁架的悬挑长度，改善

6、了屋盖体系的受力。2.大跨度钢结构空间管桁架梁滑移法施工技术2.1钢管桁架梁的制作及运输5认真审图，研究制作方案，在样板平台上按1：1的比例放出节点大样，保证精度，核对尺寸，并在节点旁注明各杆件的尺寸，以备复查和检验。放样和号料应根据工艺要求预留制作时的焊接收缩余量及切割、刨边等加工余量。气割前应将钢板切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物。经过组对之后，在对构件矫正，钢材表面不应有明显的凹面和损伤，划痕深度不得大于0.5mm。另外，弯曲成型的零件应采用弧形样板检查，成型部位与样板的间隙不得大于0.2mm。构件经验收合格才能出场，根据安装先后顺序，把每根

7、桁架梁运入施工现场。2.2钢管桁架的拼装拼装时，把三段桁架摆放到拼装支架上，利用水平仪进行垂直方向弦高的尺寸控制，水平方向的弦高采用钢线和钢板尺进行尺寸控制。拼装完成后进行焊接，焊接接口形式与制作时的接口形式相同，并通过超声波探伤的检验。2.3钢管桁架的安装2.3.1滑移法安装滑移轨道制利用轴线柱顶埋件，做四根滑移轨道，轨道可以采用240×220×18方钢管铺设，与柱顶埋件焊接，桁架与轨道接触点要采用20mm厚钢板进行加固处理。有必要的话，可以在制作、安装滑移轨道时，把轴柱顶端轨道垫起，轨道在水平面上，