網架支撐球鋼構與魚腹桁架的應用與發展

傅百森 趙磊 徐丹陽

【摘要】魚腹桁架是一種新型的實用鋼結構立柱構件，該魚腹桁架的結構是由立桿、支桿和彎弧形腹桿構成，彎弧形腹桿的兩端與立桿的兩端采用相貫線對接焊與，支桿兩端焊接在立桿與彎弧形腹桿之間呈垂直于立桿、平行排列，形狀如魚腹。在立桿的上端通過插芯與鋼橫梁對接，下端接有端節板并焊接二片間距20mm的耳板。

【關鍵詞】鉸支式動平衡鋼構幕墻;網架支撐球鋼構;魚腹桁架

目前，隨著我國經濟水平的提高，各種鋼結構在實際工程中的應用越來越廣泛，特別是在大跨度結構工程中。這些大跨度鋼結構主要用于工業建筑和公共建筑，如市政廳、電影院、音樂廳、體育館、工廠車間等，因此除了鋼桁架吊裝技術在高空施工中的應用外，吊裝技術在大跨度鋼桁架吊裝中的應用是鋼桁架吊裝系統發展的關鍵，工藝結構的穩定性、施工成本和安裝精度是非常重要的因素。但在現有的網架支撐體系中，一般采用傳統的全空間桁架進行支撐，耗費大量的人力、物力，使用成本高，且滿堂腳手架的施工時間較長。因此，如何合理設置臨時支撐架，保證安全，降低成本，在鋼結構吊裝施工中顯得尤為重要。

鋼結構網架的各種支撐框架包括底框、中框和頂框。中間框體為四肢格構框體。中框體安裝在底框體上，頂框體安裝在中框體的上端。底框體由四根連桿垂直錯焊而成，呈井形。中間架體的四根立柱對應焊接固定在四根連桿交點處的底框體上，上框體為場形框體，頂框體上裝有千斤頂，所述千斤頂垂直設置在所述頂框體上，所述千斤頂位于所述頂框體的場形中心，所述千斤頂的上端還固定連接有支撐盤，所述千斤頂的頂桿向上，并將所述上端穿過所述上下部分，使所述支撐盤支撐所述頂框體的下弦桿螺栓球底部之間的網格單元。鋼網架結構在拼裝施工時，由于鋼結構網架采用高空散裝，在鋼網架結構下方設置多個支撐架，設置在頂架上的千斤頂頂部支撐在鋼網架螺栓球的底部，使網架受力通過支撐架垂直傳遞到地面，上框體為場形框體，千斤頂安裝在頂框的場形中心，使支撐架整體穩定性更好，傳力更均勻，支撐架不易傾斜;鋼結構網架螺栓球組裝施工前，設置在千斤頂頂部的支撐盤與螺栓球相碰時，支撐盤增加了與螺栓球的接觸面積，使網架安裝過程更加安全，而且支撐盤固定連接在網架的上端千斤頂和支撐盤的垂直位置可以通過千斤頂的伸縮方便地調整，從而支撐不同高度的螺栓球，從而調整螺栓球的垂直高度。與滿堂腳手架平臺相比，安裝時間大大縮短;支撐架同時起到鋼結構網架拼裝的臨時支撐作用，底框體的連接桿形成一個形狀良好的框架體，使底框體與地面的接觸面積更大，支撐架建在地面上更穩定、更安全。

魚腹桁架是一種新型的實用鋼結構立柱構件，該魚腹桁架的結構是由立桿、支桿和彎弧形腹桿構成，彎弧形腹桿的兩端與立桿的兩端采用相貫線對接焊，支桿兩端焊接在立桿與彎弧形腹桿之間呈垂直于立桿、平行排列，形狀如魚腹。在立桿的上端通過插芯與鋼橫梁對接，鋼橫梁再通過耳板及二連桿鉸接形式與鋼網架支撐球焊接連接;下端接有端節板并焊接二片間距20mm的30mm厚耳板，與地面底座耳板通過銷軸鏈接;形成頂底部均為鉸支式動平衡鋼構。與幕墻結合安裝中，系統眾多，主要為立面鋼結構支撐明框玻璃幕墻系統。

以湛江機場幕墻鋼構系統為例，由于采用空間搖臂二連桿及地面耳板銷軸鏈接結構，每一榀魚腹桁架結構在整個搖臂二連桿在空間內三維只有一處鋼網架支撐球可靠支撐。再由于幕墻為弧面結構，按每跨一榀作為折線排列;再者，由于是銷軸配合鏈接，配合工差不大于2mm，對施工要求非常高。施工前，高層建筑結構的全面、準確測量是最重要的。由于原設計尺寸應根據測量尺寸調整，高程尺寸、弧度、半徑的詳細尺寸精度應達到1mm。施工要點是測量要根據總包提供的世界坐標，返點到各魚腹桁架底座中心點。根據圖紙的劃分尺寸確定各塊20×2=40點的位置，根據這些位置制作輔助定位裝置和定位結構，根據圖紙上下線（鋼絲繩）拔出各桁架的位置，確定各屋架節點在鋼絲上的位置，以測量每根搖臂二連桿的實際尺寸，在靠近邊時應注意支座的關鍵尺寸。施工安裝難點：一是考慮在無支撐的露天頂板中間，如何連接每個構件，形成單魚腹桁架與4個支撐構件連接;二是如何將縱、橫桁架整體連接，滿足設計要求，要達到美觀牢固的結構形式，應考慮鋼框與玻璃的安裝關系。由于玻璃的外表面是平面折線過度為整體圓弧形狀，折線的角度一致才能使外形美觀。第四，在每榀分格中一支鋼橫框上安裝兩個分格的玻璃，對鋼橫框的撓度及高度分格要求較高。因此，在施工過程中，調節鋼橫框的高度分格尺寸，是非常關鍵的。球底托件安裝是最重要的環節之一，所有搖臂二連桿的拉力通過球底托件傳遞到環梁，以保持結構的穩定性。因此，首先根據測量環梁底部連接的魚腹桁架定位耳板。底耳板安裝時，用全站儀定位打點。在具體施工中，曲面幕墻測量放線是本工程的難點，采用極坐標法進行測放，并結合BIM進行比對、調整，保證測量精度來應對此類問題。主控制點引測、輔助控制點引測、彈線標識、龍骨旋轉角度控制等方法進行實際操作。

總體看來，此類鋼結構立柱魚腹桁架的安裝存在著難點，需要更好的結合實際情況進行操作。比如，魚腹桁架加工、安裝是本工程的難點，需要通過犀牛模型放樣，在幕墻圖紙深化設計完成后，利用犀牛軟件建模。導出數據，對幕墻主龍骨進行編號，再對主龍骨各構件進行編號，形成下料單，后進行采購。在工廠加工進行預拼裝，在構件抵達至現場后，依據拼裝圖，選擇平整的場地進行拼接，拼裝過程中由專職質量員把控外觀及焊接質量。拼裝完成后，用25t汽車吊及3t手拉葫蘆配合吊裝，吊裝過程用經緯儀控制吊裝精度，垂直精度誤差不超過±2mm。此外，鋼骨架外表面氟碳噴涂處理，在工廠對材料進行除銹處理，底漆在工廠完成，現場進行修復及中間漆、面漆噴涂施工。施工時也有具體的要求，水平方向：由端頭側向兩側分別延展施工，主要施工機具為25T汽車吊與剪叉登高車配合施工。主要流程包括：弧面測量放線，坐標點定位，弧面坐標定位進行底耳板安裝施工，整體的魚腹桁架組裝，魚腹桁架吊裝，搖臂二連桿安裝，鋁合金墊框安裝，面板安裝，壓板扣蓋安裝，打膠收邊。

結語：

作為新型鋼結構構件系統，此種鉸支式動平衡鋼構，充分展現了鋼結構建筑物抗變形能力;同時簡化了幕墻支撐系統，彰顯鋼結構幕墻的秀氣與靈動。

參考文獻：

[1]韓玉德，翁振華，洪斌，等.基坑的魚腹式鋼桁架的連接結構：.

[2]孫啟峰，梁群，華昆.預應力魚腹式鋼桁架在深基坑支護中的應用[J].施工技術，2013（13）：14-16.

[3]譚江.預應力魚腹式鋼支撐基坑施工技術和工程應用[J].江西科學，2019（3）：420-422.

[4]莊詩潮.裝配式預應力魚腹式鋼支撐系統的剛度研究.（Doctoral dissertation）.