大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構設計與施工技術研究

【摘要】為提高大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構的安全性與穩(wěn)定性，有效抵抗外部作用，文中開展了一種大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構設計與施工技術研究。首先，選擇網架結構形式，設計網架尺寸與跨度。通過安裝網架支座、拼裝網架以及網架整體安裝與焊接緊固，完成網架施工作業(yè)。最后，應用試驗驗證所提技術的先進性。試驗結果表明，螺栓球節(jié)點網架能夠更有效地抵抗風荷載的外部作用，降低了網架結構的變形風險，從而提高了整體結構的安全性和穩(wěn)定性。

【關鍵詞】大跨度廠房；螺栓球節(jié)點；網架結構

【中圖分類號】TU393 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）10-0139-03

0 引言

大跨度廠房作為重要的基礎設施建設，不僅承載著日益增長的工業(yè)生產需求，還體現了建筑技術的不斷進步與創(chuàng)新。隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴大和生產設備的日益大型化，對大跨度廠房的結構設計與施工技術提出了更高要求。螺栓球節(jié)點網架結構，作為一類具備高度超靜定特性的空間構造體系，巧妙地運用螺栓球節(jié)點作為連接樞紐，將鋼管桿件緊密集成，構建出穩(wěn)固的三維網架系統。其獨特的力學承載優(yōu)勢、施工操作的便利性，使得該結構在構建大跨度廠房時成為廣受歡迎的選擇，得到廣泛的實踐與應用。

當前，傳統的大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構設計與施工技術在實踐中取得了一定的成果，但也存在一些不足之處。如劉少朋[1]提出技術在處理螺栓球節(jié)點網架結構復雜受力情況時，可能存在一定的局限性，難以精確模擬和分析結構的真實受力狀態(tài)。熊宏武等[2]提出技術存在對節(jié)點連接強度、剛度及耐久性等方面考慮不夠周全的情況。在實際施工過程中，由于各種因素的影響（如天氣、人員技能等），施工精度往往難以完全保證?；诖耍疚拈_展了大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構設計與施工技術的深入研究。希望通過此研究，可為推動大跨度廠房建設領域的技術進步與創(chuàng)新、促進工業(yè)化進程發(fā)展作出貢獻。

1 大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構設計

網架結構作為大跨度建筑的重要組成部分，其結構形式的選擇直接關系到建筑的安全性和施工便捷性。首先，確定建筑的使用目的和主要功能，分析建筑的空間布局和內部使用需求[3]。其次，評估建筑所處環(huán)境的自然條件（如氣候、地質等）和人文條件（如建筑風格、地域特色等），明確結構的承載能力和抗震要求。在需求分析的基礎上，考慮支承條件，包括支承點的位置、數量，根據建筑結構的受力性能、空間形態(tài)、可塑性和美觀性等具體要求，從空間桁架結構、網殼結構、網架結構等類型中選擇網架結構形式[4]。在此基礎上，利用AutoCAD建模軟件建立網架的三維模型，明確模型中的桿件尺寸、節(jié)點形式、連接方式等細節(jié)。根據螺栓球節(jié)點網架結構的受力分布，計算桿件的長度，見式（1）。

L=Lh-2（Lz-Lk-1） " （1）

式中：Lh為桿件焊接長度；Lz為錐頭長度；Lk為錐頭止口長度。

通過式（1）得出桿件長度。根據桿件長度選擇螺栓球節(jié)點的連接方式和尺寸，確定桿件的截面尺寸、材料規(guī)格與跨度，確保節(jié)點具有足夠的承載能力和剛度。

2 大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架施工

2.1 網架支座安裝

首先，復查設計圖紙，了解支座的具體位置、數量、規(guī)格及安裝要求。在此基礎上根據設計圖紙進行測量放線，標出支座的中心點、標高線等關鍵位置。對進場的支座進行質量檢查，確保其規(guī)格、尺寸、材質等符合設計要求，無缺陷、無損傷。使用起重機將支座吊至設計位置上方，緩慢下降直至接近基礎面。根據測量放線結果，調整支座位置，使其中心線與基礎面上的中心點重合[5]。使用臨時支撐將支座初步固定在基礎上，防止在安裝過程中發(fā)生位移。使用水平尺測量支座的水平度，通過調整支座下方的墊鐵與螺栓，使支座達到設計要求的水平度。使用垂直度測量儀測量支座的垂直度，確保其與基礎面垂直，滿足設計要求。在確認支座水平度和垂直度均滿足要求后，進行最終的緊固安裝。利用扳手擰緊支座下方的螺栓或固定件，確保支座穩(wěn)固安裝在基礎上。通過以上流程，可以確保大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構的支座安裝準確、穩(wěn)固，為后續(xù)網架的安裝提供堅實的基礎。

2.2 網架拼裝

網架支座安裝完畢后，接著拼裝網架。首先，根據施工需要搭建施工平臺，確保施工過程中的安全性和便利性。將桿件按照設計圖紙進行分類和編號，便于后續(xù)組裝時快速找到所需桿件。在地面上搭設拼裝胎架，用于支撐和固定網架結構在組裝過程中的穩(wěn)定性和位置準確性[6]。根據設計圖紙在拼裝胎架上放線定位，標出各節(jié)點和桿件的位置。大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架拼裝順序如圖1所示。

首先組裝下弦球及下弦桿。將下弦球與下弦桿通過螺栓緊密連接，構建出基礎的下弦四邊形單元網格。隨后，在已構建的下弦網格框架上，進行腹桿的裝配工作。這些腹桿通過螺栓分別與上下弦球相連，構筑出穩(wěn)固的三角形或四角錐結構單元，以增強整體穩(wěn)定性。最后拼裝上弦球及上弦桿，確保它們之間通過螺栓穩(wěn)固連接，并與先前安裝的腹桿及下弦桿系統無縫集成，共同構成一個完整且結構合理的網架單元[7]。按照設計圖紙和組裝順序，將各個網架單元逐步組裝成整體網架結構。

2.3 網架整體安裝與焊接緊固

大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架拼裝完成后，進行網架整體安裝與焊接緊固。大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架安裝分區(qū)，如圖2所示。

基于圖2所示的分區(qū)布局，規(guī)劃大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架的安裝施工流程。首先，進行⑤～⑥軸區(qū)域的網架地面組裝工作，確保結構穩(wěn)固。隨后，啟動吊裝作業(yè)，先安裝⑤～⑥軸與⑧～⑨軸之間的網架段，為后續(xù)施工奠定基礎。然后，將⑤～⑥軸與?～?軸之間的網架段吊裝到位，形成初步的安裝框架。實施分階段、兩側擴展的安裝策略，即在完成上述關鍵區(qū)域吊裝作業(yè)后轉向高空，對④～⑤軸及⑥～⑦軸區(qū)間內的網架進行散件組裝，確保各段結構緊密相連。遵循既定順序，逐步向兩側拓展施工范圍，逐一完成②～③軸及⑧～⑨軸區(qū)域的網架安裝。整個安裝過程保持有序且連續(xù)，直至所有網架部件均按照設計要求安裝到位，形成完整的網架結構體系。在組裝過程中，注意節(jié)點的連接方式和緊固程度。

對組裝好的網架進行焊接，確保其穩(wěn)定性和承重能力。焊接前進行材料檢查、清理工作和裝配定位，確保焊縫位置和尺寸符合要求。采用埋弧焊方法進行焊接操作。焊接參數如表1所示。

在焊接開始前進行引弧操作，避免產生過高溫度和過大的熱影響。保持穩(wěn)定的焊接速度，根據焊縫的厚度和寬度調整焊接速度和焊絲送進速度，以保證焊縫的成形質量。對焊縫進行檢查，確保其呈現出均勻、連續(xù)、平滑的外觀。對焊接好的網架進行打磨，去除毛刺和焊渣，使其表面光滑整潔。對安裝好的網架進行調試運行，檢查其運行情況和承重能力等性能指標。通過以上流程，可以確保網架整體安裝與焊接緊固的質量和安全性，滿足設計要求和使用需求。

3 實例應用分析

3.1 工程概況

文中以某大型工業(yè)廠房擬建項目為研究依托，項目占地約50萬 m2，總建筑面積約為110萬 m2，其中大跨度廠房區(qū)域約20萬 m2。廠房擬建項目工程概況如表2所示。

網架采用四坡起拱設計，起拱高度為200 mm，以增強結構的整體穩(wěn)定性和排水性能。

3.2 施工結果

施工分別應用文中的施工技術（施工A）與劉少朋法（施工B）、熊宏武法（施工C），經評估確定，應用三種技術后大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構的穩(wěn)定性。通過施加不同大小的風荷載模擬外部作用，利用位移傳感器測量并記錄網架變形情況。網架在不同大小風荷載外部作用下的變形值存在一定差異，在相同外部荷載作用下，采用本文的結構設計與施工技術后，螺栓球節(jié)點網架變形值明顯低于兩種傳統技術，能更有效抵抗風荷載的外部作用，降低網架結構的變形風險，從而提高整體結構的安全性和穩(wěn)定性?；谠囼灲Y果，建議在類似大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構的設計與施工中優(yōu)先采用本文所述的新技術，以確保結構的安全性和耐久性。為了確保施工質量與施工效率，需進一步加強此方面的研究，才能更好地實際應用。通過不同施工技術比對，選擇最佳施工技術，從而全面提升施工效果。

4 結語

綜上所述，本文在對大跨度廠房螺栓球節(jié)點網架結構設計與施工技術的深入研究中，有效地降低了螺栓球節(jié)點網架結構的變形風險，從而提高了網架結構的安全性與穩(wěn)定性，具有重要的現實意義。展望未來，將通過持續(xù)地研究與實踐，進一步優(yōu)化設計理論，加強智能化、綠色化技術的應用，推動該結構體系向更高水平邁進，為構建安全、高效的現代工業(yè)建筑作出更大的貢獻。

參考文獻

[1] 劉少朋.高原高寒地區(qū)四角錐螺栓球節(jié)點網架安裝施工技術研究[J].工程技術研究，2024，9（8）：115-117.

[2] 熊宏武，蔡大鵬，張立朝，等.大跨度螺栓球節(jié)點鋼網架安裝施工技術[J].城市建筑，2023，20（14）：195-197.

[3] 余濤.建筑工程大跨度鋼結構施工技術分析[J].中國建筑金屬結構，2023，22（5）：40-42.

[4] 郝國勤.大跨度螺栓球型網架設計與安裝技術研究[J].工程技術研究，2023，8（10）：194-196.

[5] 韓少龍，梁恒越，喬鋒，等.大跨度四角錐屋面鋼網架整體提升與卸載技術[J].建筑技術，2022，53（10）：1365-1371.

[6] 趙基達，陳楠.既有大跨度屋蓋網架結構安全性能評估與加固改造的幾個思考[J].建筑科學，2022，38（9）：1-8.

[7] 毛增明.正放四角錐網架結構在大型鋼結構場館中的設計與施工要點[J].建筑施工，2021，43（1）：34-36.

[作者簡介]邊曙光（1986—），男，石家莊人，本科，高級工程師，研究方向：房屋建筑工程施工。