一,鋼柱設(shè)計
計算模型考慮:
頂部的網(wǎng)架在其自身平面內(nèi)的剛度可假定為無限大,類似剛性樓板的作用,把各個柱子連接成整體,但并不提供此結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度.網(wǎng)架起的作用是把各個柱子聯(lián)系起來共同提供抗側(cè)移剛度,結(jié)構(gòu)總的側(cè)移剛度為每根柱側(cè)移剛度的和.
但對于單根柱來說在網(wǎng)架支座處并沒有可靠的側(cè)向支撐點,上端為自由端。網(wǎng)架與鋼柱的連接當然是鉸接了,但問題的關(guān)鍵不在于此,關(guān)鍵在于該結(jié)構(gòu)是屬于有側(cè)移結(jié)構(gòu),對于這種柱底與基礎(chǔ)剛接的結(jié)構(gòu),由于柱頂有側(cè)移,無論柱頂自由還是鉸接,柱的計算長度系數(shù)均為2.0.按陳紹藩書中考慮,建議為2.6。
關(guān)于這個問題,最好的辦法是把柱子和網(wǎng)架連在一個整體建模型計算。3d3s就可以!如果非要分開,就要試算好下部柱的剛度,然后帶入網(wǎng)架支座約束計算,再反算回柱看其位移(柱頂位移和網(wǎng)架支座球位移)和強度是否滿足規(guī)范要求。兩者在柱頂?shù)牧臀灰茟?yīng)一致的!柱子當然按懸臂計算!網(wǎng)架的支座與柱頂一般是靠螺栓連接,側(cè)向力是靠摩擦力來傳遞的,并不能滿足柱頂鉸接的要求!
1.支座約束假定時,考慮下部支撐結(jié)構(gòu)的情況,先初定一鋼柱截面參數(shù),計算出剛度值,折減后代入程序,分析設(shè)計后得到支座反力。在此得到X、Y、Z向三向反力值 用于設(shè)計鋼柱的截面。那么作為鋼柱來講是一雙向壓彎構(gòu)件,在計算假定時柱頂作何種約束假定比較符合實際?我本人認為如為獨立柱支撐時,作為上端自由、下端固定;如為周邊柱點支撐時上端為鉸接、下端固定。不知道對不對?2.參照壓彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計算公式,本人認為1.把兩方向的等效彎矩系數(shù)都取為1.0較為安全;2.把作用在柱身上的水平均布風(fēng)荷載形成的柱底最大彎矩與得到的網(wǎng)架計算出的同方向上最大反力(作為一集中力加于柱頂節(jié)點處)形成的彎矩進行疊加,得到等效柱端最大彎矩。代入壓彎構(gòu)件計算工具程序中(當然還要確定兩方向計算長度,根據(jù)不同柱頂約束情況定)計算,確定截面,不知對不對?
你說的這種結(jié)構(gòu)類似于鋼柱鋼網(wǎng)架的排架結(jié)構(gòu),大跨度廠房設(shè)計常常遇到,通常要求計算縱、橫兩個方向的排架,并將兩方向的內(nèi)力疊加確定柱截面,疊加方法為:一方向內(nèi)力+另一方向彎矩的30%。 另外鋼柱一端固接一端鉸接計算長度系數(shù)為2。
H型鋼柱確實需要處理,一般情況下按計算長度系數(shù)2.0計,它很難保證兩個方向排架長細比都滿足抗震規(guī)范的要求(120),我的處理方法是在H型鋼柱平面外柱列加柱間支撐將其計算長度系數(shù)人為改為1.0,當然此柱列只計算橫向排架即可。 此柱間支撐需設(shè)計強一些,因為有柱間支撐處網(wǎng)架此方向約束為簡支,可能產(chǎn)生很大的水平力。柱間支撐設(shè)置的位置也需于其他專業(yè)配合。
另外“如為周邊柱點支撐時上端為鉸接、下端固定。”值的考慮一下,上端鉸接即為網(wǎng)架支座對柱有約束,即網(wǎng)架可以抵抗由于風(fēng)作用于柱的推力,網(wǎng)架靠什么來提供這個力?又傳遞到哪里了?因為網(wǎng)架只是傳遞力的不能自身消化。如果某方向其他柱剛度大,根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件可以認為網(wǎng)架對柱有約束(靠摩察力)傳遞到剛度大的柱子?傊,個人也覺得比較模糊。另外,有時也碰到幕墻作用于柱的風(fēng)推力,土建柱無法解決那么大的彎矩,讓網(wǎng)架來抵消水平推力。個人覺得不行,但我的一個朋友說可以。(網(wǎng)架為平板網(wǎng)架)
網(wǎng)架對懸臂柱的影響也就是柱頂?shù)妮S力剪力和彎矩,網(wǎng)架支座一般不考慮彎矩,軸力也不在本貼的討論范圍,所以只說一下剪力,剛度的問題最終要轉(zhuǎn)化到位移上來,支座位置的剪力要靠柱頂位移產(chǎn)生的反力來承擔(滑動鉸支座除外),這樣既然有了剪力就能得出柱枯位移,那么也就不用麻煩的去考慮等效剛度的問題了,要不然的話就整體建模。
這個問題精確計算是很麻煩的,整體建模才行,并且網(wǎng)架的桿件要求基本是最終設(shè)計的截面,以保證剛度的一致,同時網(wǎng)架的支座約束條件對結(jié)構(gòu)計算的影響也是不能忽略的。有人提出用等代法,等代梁的布置應(yīng)考慮網(wǎng)架的布置形式,支座約束條件,同時還要保證剛度(網(wǎng)架剛度的計算需要適合的軟件和工作量的)的近似,這些都是為了保證荷載的正確傳遞和水平力計算的準確,比較麻煩。通常設(shè)計是上下結(jié)構(gòu)分開計算(特復(fù)雜的結(jié)構(gòu)除外。網(wǎng)架就是一個空間雙向桁架,普通的空間桿元軟件都能計算,考慮下部結(jié)構(gòu)的剛度和支座約束情況計算出反力,然后加到下部結(jié)構(gòu)上,結(jié)構(gòu)頂板厚為0(偏保守)來計算下部結(jié)構(gòu),網(wǎng)架桿件截面只要在正常的范圍內(nèi),計算出的水平力差別不大,還要按網(wǎng)架規(guī)范考慮溫度的影響。
1.網(wǎng)架對柱的影響:如果把網(wǎng)架考慮成完全剛性,則柱子的理論計算長度系數(shù)為0.7.如果網(wǎng)架對柱的約束小,則柱的計算長度系數(shù)大于0.7(實際設(shè)計取大于0.7,參考陳紹蕃著作)。 2.柱對網(wǎng)架的影響:如果柱的剛度較大,且網(wǎng)架與柱的連接節(jié)點約束水平位移,則網(wǎng)架的溫度應(yīng)力無法釋放,網(wǎng)架在溫度應(yīng)力作用下上弦桿的壓應(yīng)力必須充分考慮,以策安全.
計算長度主要取決于柱的支撐體系和網(wǎng)架的水平剛度,從理論上講支撐體系足夠剛強的情況,網(wǎng)架水平剛度一般可以看柱無窮大(狹長的除外),網(wǎng)架的水平剛度可以計算出來,從經(jīng)驗講,網(wǎng)架的水平剛度(以柱間支撐間距為跨度計算)大于所支撐的柱側(cè)向剛度和的5倍,可以以為網(wǎng)架的水平剛度足夠大,這時柱的面內(nèi)側(cè)向移動可以被限制(面外要么有支撐,要么是剛接梁,計算長度可以計算),支撐體系通過網(wǎng)架來保證其它柱的面內(nèi)穩(wěn)定,這時候計算長度可以按無側(cè)移計算。固定鉸和梁柱鉸接是兩個概念,網(wǎng)架與柱的連接一般都是鉸接,通常偏安全計算,一般按懸臂計算,計算長度取2。規(guī)范提出的強弱支撐概念一般是基本剛性樓板或剛性水平支撐的前提,不僅要求柱間支撐有一定剛度和強度要求,水平支撐體系也是必須剛強的,保證水平力的傳遞。
底部固結(jié),頂部與網(wǎng)架鉸接的柱子平面內(nèi)(平面內(nèi)無支撐無剛接梁)的計算長度應(yīng)該為2.03,整體結(jié)構(gòu)有無側(cè)移與網(wǎng)架本身剛度無關(guān),只與柱子+支撐(剛接梁)的剛度有關(guān),網(wǎng)架本身的剛度一般為約束自身變形的能力,如果網(wǎng)架還需要對下部支撐結(jié)構(gòu)單獨提供約束能力(如柱子傾斜),則應(yīng)該重新審視整體結(jié)構(gòu)的可行性。
這種結(jié)構(gòu),舉一個簡單的例子,把網(wǎng)架等代為簡支梁,從計 算角度來看,無論這個簡支梁的截面多大,剛度多大,兩邊柱子的平面內(nèi)計算長度還是2.03,除非柱子抗側(cè)剛度大到能達到規(guī)范無側(cè)移的條件,則可以按照無側(cè)移條件來取其平面內(nèi)計算長度。
只有一種情況下,柱子平面內(nèi)的計算長度無法確定,就是網(wǎng)架的上下弦都與同一根柱子連接,目前現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對這種情況還無法提供明確的依據(jù)。
1、計算長度取2.03是常規(guī)的設(shè)計方法。但從結(jié)構(gòu)理論上講,網(wǎng)架是雙向桁架,和梁還是不同的,網(wǎng)架兩個方向都是有很大的水平剛度,可以傳遞水平荷載,如果網(wǎng)架周邊和柱鉸接連接,柱列雙向都有剛強支撐,對網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)進行整體分析,柱的面內(nèi)計算長度應(yīng)該是小于2的,不設(shè)支撐的柱即使兩端鉸接(搖擺柱),結(jié)構(gòu)也是穩(wěn)定的,但這不屬于常規(guī)的設(shè)計方法。2、這種結(jié)構(gòu),舉一個簡單的例子,把網(wǎng)架等代為簡支梁,從計 算角度來看,無論這個簡支梁的截面多大,剛度多大,兩邊柱子的平面內(nèi)計算長度還是2.03(從結(jié)構(gòu)整體分析來說,就不是這樣,由于雙向柱間支撐的存在,網(wǎng)架很大的面內(nèi)剛度,結(jié)構(gòu)可能是無側(cè)移的),除非柱子抗側(cè)剛度大到能達到規(guī)范無側(cè)移的條件,則可以按照無側(cè)移條件來取其平面內(nèi)計算長度,這不全對,網(wǎng)架和梁還是有區(qū)別的,將網(wǎng)架簡化成梁時,梁應(yīng)該是雙向的,同時梁間應(yīng)該有水平支撐,不然和實際就不太符合,因為梁的面外剛度和水平支撐比起來小的多。結(jié)構(gòu)有無側(cè)移和樓蓋剛度關(guān)系很大的,因為實際設(shè)計中,不可能每個柱列都有剛性支撐,其它柱的側(cè)移是通過剛性樓蓋限制的,高鋼規(guī)的有無側(cè)移規(guī)定就是基于柱間支撐或者墻的剛度和面內(nèi)剛度提出的。對于多高層鋼結(jié)構(gòu)來說,如果不計入面內(nèi)剛度,只有所有柱列都有墻或者支撐才能做到無側(cè)移,實際并不是這樣。3、屋蓋的交叉支撐可以通過水平支撐桿作為其它梁的側(cè)向支撐點,因為通常情況下交叉支撐的水平剛度都很大,從理論上說如果梁的水平剛度足夠大,同樣也可以作為不動點,即梁兩端連在不動點上,其它梁或者柱通過支撐桿連到梁跨中的一些點上,此時梁需要的面外剛度有公式可以計算出來,但規(guī)范并沒提到這些特殊結(jié)構(gòu)的情況。
二,支座設(shè)計
可以采用橡膠支座,支座上放置橡膠墊后即可假定為可動支座,可以水平移動并可轉(zhuǎn)動。要把計算模型中支座調(diào)整為可動支座,否則計算模型和實際設(shè)計的不符,就容易出現(xiàn)你這種情況,一般水平反力過大是因為把支座設(shè)為固定支座的緣故,如果設(shè)為絞接支座,網(wǎng)架撓度又太大
解決方法:整體分析,或用彈簧支座來模擬下部的混凝土柱,也許水平反力會急劇下降;蛘,如果不影響整體的結(jié)構(gòu)不變,釋放水平力,看看支座位移如果不太大的話,用可動支座。
如果達到這樣的水平推力的話,你下面的混凝土柱子截面應(yīng)該在800mm左右,你再看下計算模型,是不是柱子剛度輸?shù)锰罅。加上抗剪鍵是可以的,不過也得考慮網(wǎng)架支座的“十字”加勁板、過渡板與預(yù)埋板等處的焊縫是不是滿足抗剪的要求。
問題:對于支座布置圖時,程序中如何X/Y向的剛度如何是否默認定義的,是否需要考慮轉(zhuǎn)角度等考慮?
支座條件說具體了,還與網(wǎng)架形式、網(wǎng)架下部結(jié)構(gòu)等都有關(guān),這方面,我還沒有總結(jié)出一套系統(tǒng)的東西來,因此只能就事論事。
你所說的支座屬于平板壓力支座,采用該支座的前提是結(jié)構(gòu)對水平變形不敏感,支座以傳遞豎向力為主,因此摩擦力不作為考慮因素,同時如果下部為混凝土結(jié)構(gòu),采用0.3的彈性剛度與該支座的狀態(tài)比較接近;摩擦力與支座的彈性剛度還有不同之處在于,摩擦力不只與摩擦系數(shù)相關(guān),還與支座壓力有關(guān),而網(wǎng)架的不同部位,豎向反力是不同的。如果平板支座的水平彈性剛度按下部結(jié)構(gòu)處理,則需將支座底板與過渡板焊勞,這時更不存在摩擦力的問題。對于其他需求,則需采用其他種類的支座。
網(wǎng)架與下部結(jié)構(gòu)整體計算時,本身已考慮了下部結(jié)構(gòu)的剛度,如果柱頂水平力比較大,可以考慮將支座設(shè)為滑動的,這時不考慮下部結(jié)構(gòu)的剛度,滑動支座在整體計算中可以設(shè)置一個上下鉸接的短柱來代替。
前幾天用MST2008做了個直徑30米起拱的雙層網(wǎng)殼,下弦是平的,支座為彈性支座,按實際情況輸入下柱的截面規(guī)格和高度,程序自動計算下柱剛度(就因為這個原因還是比較喜歡用MST),上弦考慮了0.8的恒荷載,0.5的活荷載,下弦0.2的恒荷載,一開始輸?shù)捻胖侵睆?00的圓混凝土柱,水平力最大是150KN左右,后來一看輸錯了,原結(jié)構(gòu)中是直徑800的混凝土柱,修改后水平力是200KN左右,和Z向荷載基本上差不多大小了,把200KN的水平力加在混凝土柱頭上計算配筋面積8500,原結(jié)構(gòu)中有環(huán)形混凝土梁,柱子的長度是按環(huán)形砼梁以上2500mm的長度計算的,一看原圖上混凝土柱配筋10000多。 下柱的剛度越大,對網(wǎng)架的變形控制就越大,網(wǎng)架計算過程中迭代的次數(shù)就越少,柱對網(wǎng)架的作用力大,所以水平力大也是正常的,網(wǎng)架的桿件內(nèi)力也會大一些。如果一味的減小下柱的剛度來減小網(wǎng)架的水平力,就會使網(wǎng)架的桿件內(nèi)力也減小,程序自動優(yōu)化的桿件也小,對于網(wǎng)架來說是不安全的。 這個工程10米的柱子柱頂100KN的水平力符合實際情況,我們一般采用鋼管混凝土柱,按懸壁柱來計算。
由于該模型是靜定結(jié)構(gòu)(整體),需要嚴格控制每一道關(guān)鍵點,一處馬虎就可能造成結(jié)構(gòu)失敗,比如柱頂?shù)你q接支座承受水平力不足,比如鋼管混凝土澆注存在問題造成承載力降低,比如柱腳或基礎(chǔ)剛度下降,等等因素,造成施工難度加大。如果想規(guī)避這種難度,就采用小彈性剛度的支座,代價是網(wǎng)架用鋼量增大;采用橡膠墊板的方案是可行的,但是橡膠墊板的抗滑移控制不易做到,要采取加限位或增加聚四氟乙烯墊板等輔助措施。
一般彈性剛度取計算值的0.7左右,不按實際計算值取,是考慮留有余量的
1、在四周封閉的建筑上空施工的網(wǎng)架,網(wǎng)架為平板時,且周邊有女兒墻時,一般都不考慮網(wǎng)架的風(fēng)荷載作用的,有曲面造型時按建筑荷載規(guī)范處理,支座設(shè)計一般為彈性支座。2、如果有一面或多面敞開的上空施工的網(wǎng)架,即使是平板網(wǎng)架仍需全面考慮風(fēng)荷載,一般都按風(fēng)吸力計算的,加的是負值,一定程度來說,對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有利。3、若是獨立的基礎(chǔ)支撐,比如收費站和加油站等,除了考慮網(wǎng)架上下弦的風(fēng)荷載外,則還考慮了側(cè)面風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)的影響。
結(jié)構(gòu)設(shè)計中的彈性剛度是指支撐體系發(fā)生單位位移所需要的外力,即將支撐結(jié)構(gòu)體系看成一個三向彈簧,因此彈性剛度包括三個內(nèi)容:豎向支撐剛度;兩個水平方向的剪切側(cè)移剛度。 通常情況下,當下部支撐結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時,準確地做法應(yīng)該是上下結(jié)構(gòu)整體連算,一種可以替代的辦法是考慮下部局部支撐結(jié)構(gòu)聯(lián)合計算,現(xiàn)有的計算軟件完全能夠做到這一點。 當然如果采取橡膠支座,則支撐剛度應(yīng)該為橡膠和其他支撐結(jié)構(gòu)對應(yīng)剛度的串聯(lián)彈簧剛度,不過這種情況下通常無需考慮下部其他支撐結(jié)構(gòu)剛度,其原因各位可以用高等數(shù)學(xué)求極限的方法對串聯(lián)彈簧等效剛度公式做一簡單推導(dǎo)既可證明,推導(dǎo)的前提條件是橡膠剛度相對下部支撐結(jié)構(gòu)剛度很小。 一般平板壓力支座其自身的水平支撐剛度很難確定,豎向支撐可以近似按堪固考慮,但是水平剛度則不能簡單按此處理,也不能近似按0.3考慮,通常,平板支座水平支撐剛度和壓力有較大關(guān)系,以鋼和混凝土支撐柱來說,鋼和混凝土的摩查系數(shù)大約為0.2-0.3,在此條件下,水平滑移能力直接和壓力相關(guān),而壓力對不同工程又是一個不確定值。因此,對于平板壓力支座,比較準確地做法還是需要計算下部支撐剛度或者整體連算。
三,屋面結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)找坡雖然會使網(wǎng)架桿件類型、螺栓球種類增加,但是卻能夠提高網(wǎng)架整體剛性,控制撓度。42米跨兩坡5%坡度,支托高度最高達1050mm,小立柱會不會失穩(wěn),值得研究。48支托管用M20螺栓和球連接,當支托高度超過700mm時(以我的工程經(jīng)驗),在長期風(fēng)荷載的作用下,支托螺栓會出現(xiàn)松動,有一個工程中的一個支托螺栓直接就斷裂了(我分析可能是強風(fēng)作用下長期搖動,以及螺栓根部承受彎矩過大),所以我現(xiàn)在通常不會讓支托高度超過700mm,如果必須超過,我認為應(yīng)該加大支托管管徑,支托螺栓必須擰緊,讓支托管管口和球嚴密貼合。杜絕由于支托管高度加工誤差,現(xiàn)場安裝人員為了讓檁條處于同一水平而故意不將支托擰到位。還可以將支托管焊接于螺栓球上(球要預(yù)熱,安裝不方便,一般不用)。
補充一下,樓主算下來,網(wǎng)架最大豎向位移為132mm,實際安裝好后,撓度有可能超過規(guī)范值,請樓主注意。很多時候?qū)嶋H情況比計算結(jié)果要差。同樣,1050mm的支托管算下來受力可能是夠的(對不起,我沒有算),M20螺栓抗剪、抗拉都是夠的,但是實際情況下還是有較大的隱患存在的。
平板網(wǎng)架支座約束一般以Z向約束居多,對于三向或者二向約束的支座節(jié)點,計算時需要考慮水平力,那些單向約束的支座節(jié)點可不考慮水平力(數(shù)值不詳)
對于平板網(wǎng)架僅約束Z向,不需要考慮水平力,即使有水平力也不會很大,靠支座底板與過度板之間的摩擦力既可抵抗,如抵抗不住,是允許支座有微量的位移的。
MSGS上規(guī)定的平板網(wǎng)架的上限為700KN是指自動設(shè)計支座而言的。也就是說700KN以內(nèi)的平板網(wǎng)架,程序設(shè)計的支座是沒有問題的,大于這個上限他們不負則任的。這并不是指平板網(wǎng)架反力大于700KN就有問題,而國內(nèi)能夠自動設(shè)計支座的好象也就此一家。但MSGS設(shè)定了一個范圍。對與平板網(wǎng)架反力一般承壓在600-700KN我覺的不應(yīng)作為一個界限,因為很容易超過,對于工業(yè)廠房的中柱或懸掛吊車的平板網(wǎng)架其反力一般在1000KN---3000KN之間,同樣可以用平板壓力支座。只是按規(guī)范驗算夠即可。
四,節(jié)點處理
螺栓球節(jié)點用于中小跨度的結(jié)構(gòu),焊接球用于大跨的結(jié)構(gòu)?缍48米,恒載0.3,活載0.5,風(fēng)載0.6,你這個工程設(shè)計應(yīng)該采用焊接空心球節(jié)點
在《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ-91規(guī)定中,針對屋蓋結(jié)構(gòu),48米的跨度只是中跨度網(wǎng)架。設(shè)計網(wǎng)架節(jié)點要考慮很多實際情況,不能只是按跨度大小來定。相比較來說,螺栓球節(jié)點屬栓接,安裝方便。焊接球要求現(xiàn)場高空焊接,對于施工人員技術(shù)水平和焊接質(zhì)量要求較高,施工難度大。
中跨(30米)以上最好用焊接球,螺栓球節(jié)點不穩(wěn)定因素太多,加之質(zhì)量控制手段相對落后
設(shè)計時應(yīng)按螺栓球考慮,因為螺栓球壓桿相對焊接球要大些,這樣可以安全一些。焊接球與螺栓球部分相接部位要考慮焊接收縮的問題,一要控制桿件的下料,二要控制焊接與螺栓球的安裝順序及焊接順序。個人認為最好不要設(shè)計成焊接球包圍螺栓球或螺栓球包圍焊接球的結(jié)構(gòu),可以做成平行的結(jié)構(gòu)。
我覺得荷載的大小是決定采用何種節(jié)點形式的非常重要的因素。本人曾做過多次比較,相同跨度,如荷載過大,采用焊接球比較經(jīng)濟。
[1]從節(jié)點構(gòu)造要求上來說,焊接空心球節(jié)點適合于各類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式和網(wǎng)架規(guī)范允許的各類開間跨度.對于螺栓球節(jié)點最好相鄰桿件的內(nèi)力差別不大,一般跨度大的網(wǎng)架鄰桿件的內(nèi)力差別比較大,若采用螺栓球節(jié)點會造成螺栓球過大使用鋼量過大,所以相對來說采用焊接空心球節(jié)點更合適些.48米跨度不大,采用螺栓球節(jié)點也可以.[2]從制作上來看,螺栓球制作往往存在比較大的誤差,很難做到規(guī)范的要求.[3]焊接空心球安裝完畢無法拆卸.
螺栓球上連接其他構(gòu)件,個人感覺還是用螺栓連接最好,因為螺栓球直徑一般比較小,焊接的話焊縫長度也比較小。焊接球與螺栓球的安全問題,同意樓上獨孤雪的觀點,我認為,螺栓球施工質(zhì)量中很重要的一點就是螺栓的擰入程度是否達到要求,是否存在螺紋外漏的情況,同樣,焊接球網(wǎng)架最重要的也是焊縫的質(zhì)量?墒,這兩個問題檢查起來難度是有很大差別的,螺栓的擰入程度怎么樣,觀察就能看出來,而焊縫的探傷,即使按二級焊縫也才20%,檢查起來比較困難。所以,從實際情況來說,螺栓球更容易控制施工質(zhì)量。
《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.3.4 高強度螺栓的性能等級應(yīng)按螺紋規(guī)格分別選用。對于M12~M36的高強度螺栓,其強度等級為10.9S;對于M39~M64的高強度螺栓,其強度等級為9.8S。螺栓的形式與尺寸應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB/T 16939的要求。高強度螺栓經(jīng)熱處理后的受拉強度設(shè)計值,對10.9S,取430N/m^2,對9.8S,取385N/mm2;而表5.3.2 螺栓球節(jié)點零件推薦材料中有20MnTiB,40Cr,35CrMo--螺紋規(guī)格M12~M24;35VB,40Cr,35CrMo--螺紋規(guī)格M27~M36;35CrMo,40Cr-----------螺紋規(guī)格M39~M64;并沒有普照兄說的45#鋼,螺栓球一般用45#鋼。對照:《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ 7-91中 第4.4.2條 螺栓球節(jié)點的鋼管、封板、錐頭和套筒宜采用國家標準《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB 700-88規(guī)定的3號鋼或國家標準《低合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》GB 1591-88規(guī)定的16Mn鋼,鋼球宜采用國家標準《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號及一般技術(shù)條件》GB 699-88規(guī)定的45號鋼,螺栓、銷子或螺釘宜采用國家標準《合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》GB 3077-88規(guī)定的40Cr鋼,40B鋼或20MnTiB鋼等。8.8s的螺栓可采用45號鋼。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合行業(yè)標準《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點》JGJ 75.1-91的規(guī)定。第4.4.4條 高強度螺栓應(yīng)采用國家標準《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓》GB 1228-91規(guī)定的性能等級8.8s或10.9s,并符合國家標準《普通螺栓基本尺寸》GB 196-81粗牙普通螺紋的規(guī)定。高強度螺栓經(jīng)熱處理后的受拉強度設(shè)計值:對40Cr、40B鋼與20MnTiB鋼,取為430N/mm2,對于45號鋼,取為365N/mm2。這兩個標準是有區(qū)別的,《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》是針對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)說的,《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ 7-91適用于工業(yè)與民用建筑屋蓋及樓層的平板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(簡稱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)),其中屋蓋跨度不宜大于120m,樓層跨度不宜大于40m。;個人覺得還是《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》還是比較科學(xué)的,至少它考慮了螺栓規(guī)格較大時,可靠度會降低的因素。
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程之所以提到9.8s,而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程提到的是8.8s,是因為兩個規(guī)程出臺的年代不同,網(wǎng)殼規(guī)程是2003年的,在GB/T16939之后,9.8s是GB/T16939特別提出的等級,在該標準的相關(guān)資料中有說明,現(xiàn)在使用網(wǎng)架高強螺栓,應(yīng)該以GB/T16939為準,這也是網(wǎng)殼規(guī)程與 網(wǎng)架規(guī)程對螺栓要求不同的主要原因。
五,結(jié)果控制
當然是網(wǎng)架計算書中的設(shè)計值,短向跨度/250是滿荷載下的撓度。實際上計算書中的撓度值也不全對,因為計算書中提供的也往往是滿荷載下的撓度值。建議網(wǎng)架計算書中應(yīng)分別標注自重下的撓度和屋面施工完畢的撓度以及滿荷載撓度,撓度一般是考察網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的觀感;但作為網(wǎng)架的承載指標時,建議不要控制網(wǎng)架的初始撓度(自重撓度),要重點關(guān)注網(wǎng)架屋面完成后的撓度與初始撓度的撓度差,這個差值一般能反應(yīng)網(wǎng)架的真實承載能力。
我認為這個設(shè)計值應(yīng)該是1.0恒+1.0活工況下的撓度計算值,而規(guī)程中規(guī)定的用短向跨度除以250得到的值是允許撓度極限值.
應(yīng)該是網(wǎng)架測量時現(xiàn)狀荷載條件下的理論計算值。因為計算書中的擾度都是最不利值,和安裝完后的荷載條件一般是不同的,起碼活載基本沒有。規(guī)范的本意是控制安裝精度,同等荷載條件下,實測不應(yīng)大于理論的1.15倍,實測和理論計算相互印證
1.理論上網(wǎng)架的自重撓度是不含支托和檁條的;但一般支托和檁條對網(wǎng)架撓度影響不大,所以只要測量方便就行了,上不上都可以測量。
2.撓度測量當然 要用水準儀,水準儀不要放在網(wǎng)架上,對讀數(shù)容易產(chǎn)生干擾,最好放在混凝土的臺面上。網(wǎng)架作為空間結(jié)構(gòu),與桁架等不同,測撓度最好先測量支座點標高,計算后得出網(wǎng)架的實際就位標高,然后按規(guī)范要求測量網(wǎng)架中部各撓度控制點的標高,測量時可以測量球的下部(或上部)或桿的中部都可以,注意要根據(jù)球徑進行修正,得出球心標高值,該值與網(wǎng)架未變形狀態(tài)下的標高值的差值,即為撓度。
3.我們測量撓度一般是在下面固定好水準儀,直接將鋼尺從下弦球垂下拉緊,測量鋼尺讀數(shù)得出的,但鋼尺讀數(shù)要注意修正,與溫度、風(fēng)的大小都有關(guān);如果風(fēng)比較小的時候,下面加上彈簧秤,將支座點和中間點一起測是比較準的。
六,計算軟件計算對比
網(wǎng)架的水平力應(yīng)該是很大的(水平約束沒有釋放),大跨度力更大,網(wǎng)架單獨計算時支座彈性剛度的取值將直接影響水平力的大小當考慮溫度應(yīng)力時,水平力更大.水平約束釋放后,水平力不見了,或采用網(wǎng)架默認支座水平力很小,但是水平的位移還是存在的,并沒有因為水平力的消失或減少而減少.3D3S計算時考慮的是周邊XY方向被約束的情況.網(wǎng)架自身的的內(nèi)力產(chǎn)生的應(yīng)變回傳到支座,所以3D3S的力大。用3D3S計算時應(yīng)考慮單面的水平約束釋放。3D3S,MST,SFCAD等設(shè)計的基本默認假定都是不同的,設(shè)計時必須注意。建議重新建模,單面釋放水平約束,這樣做更符合實際情況,理論上混凝土柱頂不能成為剛性支座。
七,網(wǎng)架材料
一、桿件
桿件是網(wǎng)架的重要組成部分,在網(wǎng)架中桿件一般是采用圓鋼管,在國標中已經(jīng)給出了圓鋼管的規(guī)格,但是根據(jù)長期的使用習(xí)慣及桿件配套的配件如封板錐頭的原因,并不是所有國標圓鋼管的規(guī)格網(wǎng)架都采用,其常用的圓鋼管的規(guī)格見表1-1:
除表1-1以外,大型網(wǎng)架有可能用到直徑為245、273或325的圓鋼管,若采用螺栓球網(wǎng)架,這些直徑的圓鋼管的配件(錐頭、套筒)在市場上很難采購,況且這么大直徑的鋼管作為網(wǎng)架桿件使用也不是很合適,所以一般網(wǎng)架并不建議采用直徑超過219的圓鋼管。
圓鋼管采用高頻焊管或者無縫鋼管,高頻焊管通常選用《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700-2006中的Q235鋼;無縫鋼管通常選用《結(jié)構(gòu)用無縫鋼管》GB/T8162-2008中的20#鋼,不常選用《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591-2008中的Q345鋼。
Q235鋼化學(xué)成分 表1-2-a
20#鋼化學(xué)成分 表1-2-b
Q345鋼化學(xué)成分 表1-2-c
Q235、20#、Q345鋼力學(xué)性能 表1-3
實際工程中也會用到不銹鋼桿件,選用SUS304不銹鋼管,但SUS304不銹鋼管屬于美國牌號材質(zhì)的不銹鋼管,國內(nèi)牌號相當于0Cr19Ni9不銹鋼管,通常用 0Cr18Ni9替代。