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【摘 要】针对网架所具有的特性,让它逐渐的成为了建筑结构工程中一种比较普遍的形式。本文对网架在目前建筑行业中所独有的特性进行了相应的阐述,并且对其设计的要点进行了有效的分析。
【关键词】钢结构;网架;设计
引言:
本文主要是从建筑结构设计原则进行入手,进一步的分析网架设计过程中的要点,主要包括以下几个方面:一是钢材的选用;二是楼板的设计;三是网架的设计;四是地基结构设计;五是提高经济性的技术措施等,由于篇幅有限,并且相对来说还不是很全面,希望通过对本文分析,能够提高我国网架设计水平提供相应的理论参考,也希望为研究本课题的同时能够起到抛砖引玉的作用。
1.关于网架结构的特点
网架结构的最大特点就是体现在大中跨度的屋盖结构上,采用网架结构要比采用门式刚架或者是钢屋架更加的经济。并且网架刚度大、整体好以及抗震能力比较强,同时也能够承受因为地基不均匀的沉降所带来的各种不利影响。另外网架属多次超静定体系,其中某些杆件“退出工作”的情况下,能够自调节杆件内力,进而能够保障结构的安全。
网架结构的适应性非常大,不仅仅能够使用在中小跨度的建筑,同时也能够使用在大跨度的房屋建筑中,并且从建筑的平面形式来讲,网架结构也能够适用于各种平面形式的建筑。例如正方形、矩形、多边形、圆形、扇形三角形等平面建筑的形式。
网架结构取材是十分方便的,通常是采用Q235钢或则是16Mn钢,杆件的截面形式多数是采用钢管或则是型钢,并且可以使用小规格的杆件截面建造跨度大的建筑。
2.对网架的设计要点进行分析
空间网架结构之所以应用的比较广泛,并且具有着比较快的发展速度,不仅受力合理性以及经济实用型外,其多面的造型,在一定程度上能够给建筑师赋予更加丰富的想象力以及广阔的设计空间。并且,空间网架结构富有立体感,并且能够让人赏心悦目。所以空间网架结构像是在一定程度上受到建筑的亲睐。因此对网架设计要点进行了以下几个方面介绍:
2.1对钢材的等级进行选择
在钢结构建筑过程中所使用的钢材,必须要符合屈服强度、抗拉强度、冷弯以及冷拉等方面的要求。除此之外,对于焊接类的构件,对含碳量也有要求。对于地震地区的钢结构房屋,钢材不仅仅要满足以上所述的要求,同时还要具有着良好的冲击韧性,并且能够符合抗震设计规范的要求。在规范中对钢材的每项物理指标以及力学指标进行了详细的规定。
通常来说,钢结构的主要受力构件必须要优先的选择使用Q235B及以上等级的碳素钢,或者是Q345B及以上等级的低合金高强钢,这是因为Q235A钢材不能够保障焊接要求的含碳量规定。
2.2对于楼面结构设计
钢结构设计过程中的要点之一就是楼面结构设计,钢结构房屋和混凝土结构房屋这两者之间的变形缝长度相差比较大,例如:针对钢结构框架房屋而言,其温度伸缩缝长度为一百二十米,然而混凝土结构房屋温度伸缩缝长度则为五十五米,钢框架结构房屋采用混凝土楼盖时,为了防止楼板裂缝,在一般情况下,仍然按照混凝土结构房屋要求留设变形缝。只有在设置后浇带或者采用减小混凝土温度变化以及收缩的可靠措施的情况下,才可以适当增加伸缩缝的长度。
如果采用组合楼盖,不仅要在钢梁上焊接栓钉,还要在一定程度上保证混凝土和压型钢板具有良好的连接,采用的措施为:将横向钢筋间隔一定距离点焊接在压型钢板上、压型钢板的纵向波槽、压型钢板上的压痕等措施都有利于混凝土和压型钢板共同工作,保障楼盖的整体性以及楼盖的强度。同时,还需要进行说明的就是,压型钢板端部一定要焊接栓钉。
2.4对于网架结构设计
钢结构中常常能够遇到的就是网架结构,相关的设计人员一般情况下把网架以及下部结构,不仅要进行分开设计,还要进行分开计算。首先是假定网架支座刚度是无限大的,这个时候的支座刚度相对来说都是相同的,这样就可以计算出支座反力,然后再将支座反力反作用施加在下部结构上。事实上,下部结构一般是柱、梁或者是其它的一些情况,不仅刚度相对来说不是很大,并且还具有着比较大的差别,与计算假定刚度无限大且刚度相同相违背,计算出来的网架内力及支座反力和实际情况在一定程度上具有比较大的出入,由于超静定结构上的网架内力和反力分配这两者之间和刚度大小有着一定的联系,网架和下部结构分开计算会在一定程度上导致较大的误差。但是,怎么没有出现工程事故呢?原因就是钢网架结构在一定程度上是高次超静定空间结构,其钢材又是比较理想的弹塑性材料,个别杆件出现“退出工作”的情况下,就会立即发生塑性内力重分布,不会导致杆件断裂或者破坏的现象,但是,不能因为没有出现工程事故,就认为在进行网架结构设计的过程中,网架和下部结构进行分开计算是正确的,事实上,这已经严重违背了实际结构过程中的实际受力情况,和实际结构是不符的。
4.网架结构所具有的耐久性以及相关的设计
网架结构的杆件以及节点在一定程度上均是用钢材制作,而钢材最大的缺点就是容易产生腐蚀锈蚀,在一定程度上对网架结构的安全度以及使用年限大大的降低,尤其在使用环境比较潮湿的情况下,网架钢材更容易腐蚀锈蚀。
网架结构防锈有三种方法:一是在改变金属结构的组织,在钢材炼制过程中增加合金元素,这样能够提高钢材的抗锈蚀能力,例如:应用不锈钢;二是在钢材表面用金属镀层进行有效的保护;三是在钢材表面涂以非金属保护层,这种方法,不仅价格相对来说比较便宜,并且具有着比较好的效果,选择的范围也是比较广的,适用性比较强。这种方法,结合网架使用的环境条件、腐蚀介质清况等因素,不仅要选择合适的底漆,还要选择面漆,并对涂层厚度进行有效的规定。
在现场进行检查的过程中,下弦杆受拉变形使得部分螺栓球节点网架下弦杆和螺栓球之间产生缝隙,潮气很容易的通过缝隙进入钢管或者是高强螺栓中,腐蚀高强螺栓。所以在网架屋盖系统安装完毕之后,并且在承受大部分荷载之后,应用油腻子将接缝处进行有效的填嵌密实。如果使用的环境相对比较潮湿时,最好应用密封性相对来说比较好的焊接球节点网架。网架节点在设计的过程中,一定要注意不能够出现死角,只有这样才能够在一定程度上方便焊接或者是能够进行防腐处理。如果设计过程中不合理,会导致焊接以及防腐处理比较困难。在检查中能够发现网架周边的杆件埋在墙中时,其杆件比较容易的出现锈蚀,但是杆件与墙面之间有一定间缝,杆件不容易出现锈蚀。所以在设计的过程中,应该让网架周边的杆件与墙面之间留有一定的间缝,这样有利于防止杆件锈蚀,对杆件能够更好的维护。
结语:
针对目前来说,网架结构在大跨度空间中得到普遍,在近些年来,一些新建的大型公共建筑,尤其是体育建筑,大多数应用的都是网架结构,而网架结构不管是在设计方面,还是计算方面,或者是构造以及施工制作等方面相对来说都是比较简便的,所以网架结构是一种良好的结构形式。网架结构根据特有的特点在目前建筑行业有着十分独特的作用,主要是有着质轻高强、抗震性能优越以及施工周期短等优点。目前阶段网架已经是逐渐的成为一种十分普遍的建筑结构形式,在工业以及民用建筑过程中得到了十分广泛的应用。并且其设计的好坏将会直接的影响到工程的质量,所以,网架结构设计已经是越来越多的被业内人士所重视。
参考文献:
[1]叶鹏.施工实测缺陷对网架结构性能的影响研究[D].长安大学.2013,12(24):102-105
[2]周燕.钢结构网架结构设计要点研究[J].江西建材.2014,12(24):123-125
[3]柯鹏,宋进峰.浅谈钢结构设计要点[J].经营管理者.2013,12(24):136-138
[4]雷宏刚,尹德钰.网架结构在悬挂吊车作用下疲劳问题研究进展[J].空间结构.2008,12(24):152-155
【关键词】钢结构;网架;设计
引言:
本文主要是从建筑结构设计原则进行入手,进一步的分析网架设计过程中的要点,主要包括以下几个方面:一是钢材的选用;二是楼板的设计;三是网架的设计;四是地基结构设计;五是提高经济性的技术措施等,由于篇幅有限,并且相对来说还不是很全面,希望通过对本文分析,能够提高我国网架设计水平提供相应的理论参考,也希望为研究本课题的同时能够起到抛砖引玉的作用。
1.关于网架结构的特点
网架结构的最大特点就是体现在大中跨度的屋盖结构上,采用网架结构要比采用门式刚架或者是钢屋架更加的经济。并且网架刚度大、整体好以及抗震能力比较强,同时也能够承受因为地基不均匀的沉降所带来的各种不利影响。另外网架属多次超静定体系,其中某些杆件“退出工作”的情况下,能够自调节杆件内力,进而能够保障结构的安全。
网架结构的适应性非常大,不仅仅能够使用在中小跨度的建筑,同时也能够使用在大跨度的房屋建筑中,并且从建筑的平面形式来讲,网架结构也能够适用于各种平面形式的建筑。例如正方形、矩形、多边形、圆形、扇形三角形等平面建筑的形式。
网架结构取材是十分方便的,通常是采用Q235钢或则是16Mn钢,杆件的截面形式多数是采用钢管或则是型钢,并且可以使用小规格的杆件截面建造跨度大的建筑。
2.对网架的设计要点进行分析
空间网架结构之所以应用的比较广泛,并且具有着比较快的发展速度,不仅受力合理性以及经济实用型外,其多面的造型,在一定程度上能够给建筑师赋予更加丰富的想象力以及广阔的设计空间。并且,空间网架结构富有立体感,并且能够让人赏心悦目。所以空间网架结构像是在一定程度上受到建筑的亲睐。因此对网架设计要点进行了以下几个方面介绍:
2.1对钢材的等级进行选择
在钢结构建筑过程中所使用的钢材,必须要符合屈服强度、抗拉强度、冷弯以及冷拉等方面的要求。除此之外,对于焊接类的构件,对含碳量也有要求。对于地震地区的钢结构房屋,钢材不仅仅要满足以上所述的要求,同时还要具有着良好的冲击韧性,并且能够符合抗震设计规范的要求。在规范中对钢材的每项物理指标以及力学指标进行了详细的规定。
通常来说,钢结构的主要受力构件必须要优先的选择使用Q235B及以上等级的碳素钢,或者是Q345B及以上等级的低合金高强钢,这是因为Q235A钢材不能够保障焊接要求的含碳量规定。
2.2对于楼面结构设计
钢结构设计过程中的要点之一就是楼面结构设计,钢结构房屋和混凝土结构房屋这两者之间的变形缝长度相差比较大,例如:针对钢结构框架房屋而言,其温度伸缩缝长度为一百二十米,然而混凝土结构房屋温度伸缩缝长度则为五十五米,钢框架结构房屋采用混凝土楼盖时,为了防止楼板裂缝,在一般情况下,仍然按照混凝土结构房屋要求留设变形缝。只有在设置后浇带或者采用减小混凝土温度变化以及收缩的可靠措施的情况下,才可以适当增加伸缩缝的长度。
如果采用组合楼盖,不仅要在钢梁上焊接栓钉,还要在一定程度上保证混凝土和压型钢板具有良好的连接,采用的措施为:将横向钢筋间隔一定距离点焊接在压型钢板上、压型钢板的纵向波槽、压型钢板上的压痕等措施都有利于混凝土和压型钢板共同工作,保障楼盖的整体性以及楼盖的强度。同时,还需要进行说明的就是,压型钢板端部一定要焊接栓钉。
2.4对于网架结构设计
钢结构中常常能够遇到的就是网架结构,相关的设计人员一般情况下把网架以及下部结构,不仅要进行分开设计,还要进行分开计算。首先是假定网架支座刚度是无限大的,这个时候的支座刚度相对来说都是相同的,这样就可以计算出支座反力,然后再将支座反力反作用施加在下部结构上。事实上,下部结构一般是柱、梁或者是其它的一些情况,不仅刚度相对来说不是很大,并且还具有着比较大的差别,与计算假定刚度无限大且刚度相同相违背,计算出来的网架内力及支座反力和实际情况在一定程度上具有比较大的出入,由于超静定结构上的网架内力和反力分配这两者之间和刚度大小有着一定的联系,网架和下部结构分开计算会在一定程度上导致较大的误差。但是,怎么没有出现工程事故呢?原因就是钢网架结构在一定程度上是高次超静定空间结构,其钢材又是比较理想的弹塑性材料,个别杆件出现“退出工作”的情况下,就会立即发生塑性内力重分布,不会导致杆件断裂或者破坏的现象,但是,不能因为没有出现工程事故,就认为在进行网架结构设计的过程中,网架和下部结构进行分开计算是正确的,事实上,这已经严重违背了实际结构过程中的实际受力情况,和实际结构是不符的。
4.网架结构所具有的耐久性以及相关的设计
网架结构的杆件以及节点在一定程度上均是用钢材制作,而钢材最大的缺点就是容易产生腐蚀锈蚀,在一定程度上对网架结构的安全度以及使用年限大大的降低,尤其在使用环境比较潮湿的情况下,网架钢材更容易腐蚀锈蚀。
网架结构防锈有三种方法:一是在改变金属结构的组织,在钢材炼制过程中增加合金元素,这样能够提高钢材的抗锈蚀能力,例如:应用不锈钢;二是在钢材表面用金属镀层进行有效的保护;三是在钢材表面涂以非金属保护层,这种方法,不仅价格相对来说比较便宜,并且具有着比较好的效果,选择的范围也是比较广的,适用性比较强。这种方法,结合网架使用的环境条件、腐蚀介质清况等因素,不仅要选择合适的底漆,还要选择面漆,并对涂层厚度进行有效的规定。
在现场进行检查的过程中,下弦杆受拉变形使得部分螺栓球节点网架下弦杆和螺栓球之间产生缝隙,潮气很容易的通过缝隙进入钢管或者是高强螺栓中,腐蚀高强螺栓。所以在网架屋盖系统安装完毕之后,并且在承受大部分荷载之后,应用油腻子将接缝处进行有效的填嵌密实。如果使用的环境相对比较潮湿时,最好应用密封性相对来说比较好的焊接球节点网架。网架节点在设计的过程中,一定要注意不能够出现死角,只有这样才能够在一定程度上方便焊接或者是能够进行防腐处理。如果设计过程中不合理,会导致焊接以及防腐处理比较困难。在检查中能够发现网架周边的杆件埋在墙中时,其杆件比较容易的出现锈蚀,但是杆件与墙面之间有一定间缝,杆件不容易出现锈蚀。所以在设计的过程中,应该让网架周边的杆件与墙面之间留有一定的间缝,这样有利于防止杆件锈蚀,对杆件能够更好的维护。
结语:
针对目前来说,网架结构在大跨度空间中得到普遍,在近些年来,一些新建的大型公共建筑,尤其是体育建筑,大多数应用的都是网架结构,而网架结构不管是在设计方面,还是计算方面,或者是构造以及施工制作等方面相对来说都是比较简便的,所以网架结构是一种良好的结构形式。网架结构根据特有的特点在目前建筑行业有着十分独特的作用,主要是有着质轻高强、抗震性能优越以及施工周期短等优点。目前阶段网架已经是逐渐的成为一种十分普遍的建筑结构形式,在工业以及民用建筑过程中得到了十分广泛的应用。并且其设计的好坏将会直接的影响到工程的质量,所以,网架结构设计已经是越来越多的被业内人士所重视。
参考文献:
[1]叶鹏.施工实测缺陷对网架结构性能的影响研究[D].长安大学.2013,12(24):102-105
[2]周燕.钢结构网架结构设计要点研究[J].江西建材.2014,12(24):123-125
[3]柯鹏,宋进峰.浅谈钢结构设计要点[J].经营管理者.2013,12(24):136-138
[4]雷宏刚,尹德钰.网架结构在悬挂吊车作用下疲劳问题研究进展[J].空间结构.2008,12(24):152-155