管桁架是從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái),但省去下弦縱向桿件和網(wǎng)架的球節(jié)點(diǎn),可滿足各種不同建筑形式的要求。管桁架結(jié)構(gòu)尤其是構(gòu)筑圓拱和任意曲線形狀比網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)。管桁架結(jié)構(gòu)特有的層次感給用戶帶來(lái)的結(jié)構(gòu)美,易于構(gòu)成各種外形以適應(yīng)不同的用途,譬如可以做成簡(jiǎn)支桁架、拱、框架及塔架等。近幾年管桁架廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、汽車等行業(yè)設(shè)備平臺(tái)生產(chǎn)線、物流倉(cāng)儲(chǔ)、公共建筑體育館、商務(wù)會(huì)所、高鐵站臺(tái)、地鐵站臺(tái)、高層商務(wù)樓等場(chǎng)所。
管桁架的優(yōu)點(diǎn) 鋼管結(jié)構(gòu)因其具有優(yōu)外觀、合理的受力特點(diǎn)以及的經(jīng)濟(jì)性,在現(xiàn)代工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、體育館、展覽館、會(huì)場(chǎng)、航站樓、車站及辦公樓、商住樓、賓館等建筑中得到了廣泛的應(yīng)用,如上海體育場(chǎng)、上海科技城、都機(jī)場(chǎng)新航站樓、廣州新白云及長(zhǎng)航站樓、廣州國(guó)際會(huì)展中心、上海新國(guó)際博覽中心、南京國(guó)際會(huì)展中心、南京體育場(chǎng)、江蘇省南通市體育會(huì)展中心等大型工程中均采用了鋼管結(jié)構(gòu)。工程實(shí)際表明,鋼管結(jié)構(gòu)既可以很好地滿足建筑要求,又能夠使結(jié)構(gòu)達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟(jì)等性能指標(biāo),符合鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)觀念。
管桁架的工藝原理: 鋼構(gòu)件將在工廠內(nèi)分段制作,然后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝成吊裝單元。為確保桁架拼裝質(zhì)量,使分段桁架之間對(duì)接縫的吻合度,整體放樣、制作胎架。地面拼裝的質(zhì)量好壞將直接影響高空分段拼裝的質(zhì)量,測(cè)量工作的質(zhì)量是鋼桁架拼裝的要關(guān)鍵工作,測(cè)量驗(yàn)收應(yīng)貫穿各工序的始末,對(duì)各工序的施工測(cè)量、跟蹤檢測(cè)全面方位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)吊機(jī)的起重性能,盡量將桁架在地面擴(kuò)大拼裝單元,減少高空作業(yè)量,既可以減小高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn),又能使工程質(zhì)量得到。合理的選擇吊點(diǎn),減少桁架在整體吊裝過(guò)程中的變形。
管桁架以桁架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),因此其結(jié)構(gòu)形式與桁架的形式基本相同,外形與其用途有關(guān)。就屋架來(lái)說(shuō),外形一般為三角形、梯形、平行弦及拱形桁架。桁架的腹桿形式常用的有芬克氏、人字式、豪式(也叫單向斜桿式)、再分式、交叉式。其中種為單系腹桿,第五種交叉腹桿又稱為復(fù)系腹桿。
管桁架結(jié)構(gòu)中的桿件均在節(jié)點(diǎn)處采用焊接連接,而在焊接之前,需預(yù)先按將要焊接的各桿件焊縫形狀進(jìn)行腹桿及弦桿的下料切割,這就需要對(duì)腹桿端頭進(jìn)行相貫線切割及弦桿的開(kāi)槽切割。由于桁架結(jié)構(gòu)中各桿件與桿件之間是以相貫線形式相交,桿件端頭斷面形狀比較復(fù)雜,因此在實(shí)際切割加工中一般采用機(jī)械自動(dòng)切割加工和人工手工切割加工兩種方法進(jìn)行加工。 廣東某多功能體育館管桁架結(jié)構(gòu),該工程主要由體育館、訓(xùn)練館和會(huì)展中心功能區(qū)組成,是承辦2010年第13屆省運(yùn)會(huì)藝術(shù)體操、跆拳道等比賽項(xiàng)目的場(chǎng)館,場(chǎng)館內(nèi)設(shè)計(jì)座位數(shù)2802席。屋蓋的平面為橢圓形,平面尺寸大約為98mx133m,外挑6.5m,屋面實(shí)際跨度85m。屋蓋由正交立體三角桁架組成,其中短向?yàn)榛⌒稳橇Ⅲw桁架,長(zhǎng)向?yàn)橹本€三角立體桁架,桁架高度均為3m,長(zhǎng)向和短向的立體桁架軸線間距約9mx11m。 整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)為沿長(zhǎng)短軸雙軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu),支承于箱形立體桁架上,箱形立體桁架支承于由32個(gè)混凝土柱及屋蓋內(nèi)部四個(gè)框架柱上升起的傘形斜柱上。主桁架與邊桁架及部分支撐節(jié)點(diǎn)采用了鑄鋼件。 主桁架跨度79.7m,單榀重23.38t。整個(gè)桁架鋼管種類有15種,鋼管規(guī)格為中245x20,小規(guī)格中60x4。
空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)—按一定規(guī)律布置的桿件,構(gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu),包括網(wǎng)架、曲面形網(wǎng)殼以及立體桁架等。 立體桁架—由上弦、腹桿與下弦桿構(gòu)成的橫截面為三角形或四邊形的格構(gòu)式桁架。 工程中的管桁架結(jié)構(gòu)主要用于大跨度屋面結(jié)構(gòu),一般可分為平面桁架和立體桁架,立體桁架由于穩(wěn)定性高、承載能力及跨越跨度大,較為常用,可采用直線或曲線形式??臻g網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、跨度大小、支承情況、荷載條件、屋面構(gòu)造及建筑設(shè)計(jì)等要求綜合分析確定,桿件布置及支承設(shè)置應(yīng)結(jié)構(gòu)體系幾何不變。