空間桁架連接技巧的分析與研究

吳 雄

廣東精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司

空間桁架連接技巧的分析與研究

吳 雄

廣東精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司

綠色發(fā)電項(xiàng)目是國家支持的重點(diǎn)項(xiàng)目，也是未來用電來源的發(fā)展趨勢之一，擁有廣闊的發(fā)展前景。而綠色發(fā)電項(xiàng)目要求空間大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常是政府的代表性建筑，因此對外觀和結(jié)構(gòu)有比較高的要求。所以該類建筑通常會(huì)采用空間桁架結(jié)構(gòu)，各類連接節(jié)點(diǎn)多且復(fù)雜，本文將結(jié)合南寧垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目（后文簡稱“南寧綠電”）對各類空間桁架連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析與討論。

綠色發(fā)電；桁架連接；施工精度；節(jié)點(diǎn)形式

1 工程概況

南寧綠電位于南寧市平里靜脈產(chǎn)業(yè)園，工程總面積28016.88m2，主廠房層數(shù)為單層，局部設(shè)工作平臺，建筑高度將近60米。項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理生活垃圾2000噸，年處理生活垃73萬噸，是采用垃圾全量焚燒+飛灰固化+剩余物衛(wèi)生填埋工藝來進(jìn)行運(yùn)作。該工程由鋼結(jié)構(gòu)和混凝土兩部分組成，鋼結(jié)構(gòu)包括煙氣處理跨、焚燒跨、弧形屋蓋及外觀裝飾等。本工程涉及的桁架連接形式多種多樣，復(fù)雜多變，且外觀要求極高，所以對各種不同節(jié)點(diǎn)的連接技巧有潛在要求。本文將重點(diǎn)講解弧形屋蓋中桁架的連接方式與技巧。建筑外觀效果見圖1.1

圖1.1 南寧綠電效果圖

2 屋蓋結(jié)構(gòu)形式分析

該工程弧形外觀及建筑高度要求屋蓋采用空間桁架式結(jié)構(gòu)。且桁架兩端細(xì)、中間粗，呈雙曲結(jié)構(gòu)。施工難度大。連接復(fù)雜。主、次桁架是采用三角形截面的空間桁架，底部用銷軸固定在混凝土和鋼柱柱頂，桁架上下弦桿和腹桿都采用圓管相貫連接。次結(jié)構(gòu)包括水平支撐和系桿，采用的是典型輕鋼廠房的連接方式，直接相貫在主桁架上，懸挑區(qū)域采用平面式桁架進(jìn)行加固，結(jié)構(gòu)形式包括三維空間式桁架，平行式桁架以及單根圓管的連接。

3 桁架連接施工難度及解決方式

南寧綠電主桁架跨度129米，相鄰主桁架之間最大跨度是15米。考慮到運(yùn)輸、吊裝、定位等因數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況將主桁架分解成11段。再根據(jù)分段點(diǎn)將桁架在地面進(jìn)行預(yù)拼裝再整體吊裝的方式進(jìn)行安裝。

3.1 考慮到主桁架為弧形結(jié)構(gòu)，不易準(zhǔn)確定位，我們采用耳板加連接板輔助定位的方式進(jìn)行對接。耳板底部根據(jù)桁架坡度做成弧型結(jié)構(gòu)，保證螺栓成直線排列。現(xiàn)場將各段主桁架用連接板定位以后焊接成型，再進(jìn)行安裝，確保了屋面弧度。如圖3.1.1所示：

圖3.1.1 主桁架之間連接節(jié)點(diǎn)

3.2 次桁架上弦桿是φ140*5的圓管，下弦桿是φ159*5的圓管，腹桿采用的是φ102*5的圓管，上下弦桿之間呈三角形結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹麒旒艹噬蠈捪抡牡谷切危舞旒馨惭b空間將明顯不足，為解決現(xiàn)場安裝困難，深化采用主桁架上預(yù)留300mm圓管牛腿，次桁架端頭齊平的連接節(jié)點(diǎn)，施工時(shí)將次桁架對準(zhǔn)牛腿進(jìn)行固定，現(xiàn)場焊接，因?yàn)椴捎闷娇趪福┕るy度并不是很大。

3.3 桁架懸挑部分采用了平行式桁架結(jié)構(gòu)，平行式桁架結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹麒旒艹首兘孛嬖煨汀?dǎo)致平行桁架截面不一致，但在平面上，仍可視為平行結(jié)構(gòu)。采用該類次桁架時(shí)，定位放線方便，利于制造標(biāo)準(zhǔn)化，且可以采用連接板連接即可，既快速方便，又減少現(xiàn)場的焊接量。

圖3.3.1 平行式檁條連接方式

3.4 大型空間桁架之中采用交叉水平支撐和系桿的比較少見，但是單獨(dú)需要圓管進(jìn)行連接的情況卻不乏可呈。對于這種節(jié)點(diǎn)，通常采用現(xiàn)場直接焊接，但是也常常面臨安裝空間不足、相貫口定位錯(cuò)位等問題，給現(xiàn)場施工帶來很大困難。對此我們采用套管連接的施工方式’套管截面稍大于結(jié)構(gòu)截面，作為零件發(fā)現(xiàn)場，由現(xiàn)場先在定位點(diǎn)將套管焊好，再將構(gòu)件插入套管內(nèi)連接，如此既解決安裝空間不足、又能確保相貫口無偏差，如圖所示：

圖3.4.1 套管連接節(jié)點(diǎn)

3.5 生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目因工藝流程的特殊性，功能區(qū)域多、結(jié)構(gòu)跨度高、建筑空間大，使建筑設(shè)計(jì)時(shí)遇到很多新的技術(shù)難題，如氣密性的處理、防腐處理、抗風(fēng)壓性能設(shè)計(jì)、隔聲、保溫隔熱等問題，導(dǎo)致局部桁架需要加強(qiáng)，此時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)次管截面大于主管的現(xiàn)象。對于該問題有2種解決方式：

3.5.1 當(dāng)主次管截面相差不大時(shí)采用在小截面管外增加套管。使得主管截面不小于次管，然后兩者相貫。

3.5.2 當(dāng)主次圓管截面相差較大時(shí)，采用另一種處理方式，在主次管相貫節(jié)點(diǎn)區(qū)域，對小截面主管進(jìn)行變截面處理，即局部加大主管截面，兩端采用錐形管過度，確保相貫節(jié)點(diǎn)有效合理。

4 節(jié)點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)比較

4種不同的連接方式各有優(yōu)劣，在不同的情況下需要分析各種節(jié)點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，擇優(yōu)使用。

節(jié)點(diǎn)形式連接板輔助定位節(jié)點(diǎn)預(yù)留牛腿節(jié)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)易于構(gòu)件定位，方便現(xiàn)場焊接安裝方便安裝，定位準(zhǔn)確誤差小螺栓連接節(jié)點(diǎn)方便安裝，誤差小套管連接節(jié)點(diǎn)方便安裝。可調(diào)節(jié)余量大缺點(diǎn)吊裝耳板加工、安裝精度要求高，容易存在誤差發(fā)現(xiàn)場散件較多，現(xiàn)場焊接量較大適用范圍小，僅限于平行式桁架，且面臨較大的弧形時(shí)，對連接板精度要求極高受力不如直接相貫

5 結(jié)語

綠色發(fā)電建筑對建筑造型要求較高。使建筑設(shè)計(jì)時(shí)遇到很多新的技術(shù)難題，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)錯(cuò)綜復(fù)雜，本文借用南寧綠電工程陳述了4種不同的節(jié)點(diǎn)使用情況，并分析其優(yōu)劣之處，以及在制作加工和安裝上存在的問題和解決方式，為將來遇到類似工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和深化設(shè)計(jì)人員提供參考。

[1]GB50205-2008.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]《精工通用工藝》（2012年版）

[3]《鋼構(gòu)技術(shù)》2014-3.