文档介绍：哈尔滨太平国际机场T2航站楼屋盖焊接球网架与螺栓球网架比较
一、设计概况
哈尔滨太平国际机场扩建工程T2航站楼屋盖网架由B区及C区构成,B区分三个子区,B1、B2及B3区。C区分四个子区,C1、C2、C3及C4区。B区网架跨度64m,为了便于两阶段施工及临时封闭,由B1区向B2区悬挑18m,为保持结构的对称性,B3区也同样向B2区悬挑18m。B2区在轴AE与轴1/44及轴2/47抽掉两根钢管混凝土柱,造成B2区形成纵向柱距54m。B1、B2区空侧,T1航站楼与T2航站楼采用悬挂结构相连接,悬挂墙高18m。B2区36轴为二次施工的分界轴,在此轴线设临时抗风柱及围护结构,B2区网架设计分别考虑有墙及无墙两种条件下,网架的竖向及水平作用。C1区网架跨度36m,与B区网架形成高低跨结构,容易形成不均匀积雪,。C2区设边长24m,高度为6m的三角锥天窗。C3、C4区为对称结构,最大跨度48m。
本设计综合多方面的因素,经过方案比选,确定采用焊接球网架,并对结构进行优化设计,完成了所有设计施工图。
B1
B2
B3
C1
C2
C3
C4
哈尔滨太平国际机场扩建工程T2航站楼分区图
螺栓球和焊接球是空间网格结构最常用的两种节点形式,各有优缺点。无建筑要求条件下,设计者可根据结构跨度、荷载、经济及安全可靠度等方面,权衡利弊,自行确定。
二、问题的提出
1、初步设计评审会,由专家张承启提出;
2、方案修改后,初步设计评审会中由专家唐榕滨提出,经答复及现场沟通,同意按焊接球网架方案进行设计;
3、第三方设计审查中提出,“网架球节点建议选用螺栓球节点,螺栓球节点施工方便快速,焊接球节点焊接及检测工作量大,同时焊接会有残余应力。由于螺栓球节点不能焊接杆件,可在局部区域选择采用焊接球节点。”
三、螺栓球网架的优缺点
(一)螺栓球网架的优点
1、所有部件均工厂加工,标准化生产;
2、现场焊接量极少;
3、加工精度高,对形状复杂的结构容易找形;
4、现场电容量需求小;
5、可采用空中散拼的施工方案,节约脚手架。
(二)螺栓球网架的缺点
1、螺栓球网架的承载力受高强螺栓的规格限制,其最大受拉杆件设计拉力值不超过1000kN,使得螺栓球网架更适合于跨度小,荷载小的中小型网架屋盖结构。由于大直径高强度螺栓的淬火不容易淬透,表面与芯部硬度差别比较大,故规范规定高强度螺栓的最大直径为M64x4。采用超过规范使用高强螺栓,必须有大量的试验数据做理论支撑,且当高强螺栓直径过大时,大多数试验设备的能力不能满足试验要求。
2、螺栓球毛坯是通过钢锭锻打而成,螺栓球采用45#优质钢,通过专业锻压企业用250公斤或750公斤空气锤模锻而成球坯。毛坯经正火处理,使其硬度达到HB197~225。在整个生产过程中若是温度控制不严,极易造成球体表面产生裂纹或过烧。这是实际工程中经常出现的问题。
3、螺栓球网架互换性差,同规格球、杆不能互换。施工中,若出现个别螺栓球质量不合格或螺栓球丢失,施工现场无法自行处理,需待厂家重新加工运至现场。在螺栓球加工不发达的地区,问题的处理尤为棘手。
4、螺栓球网架在未按照设计形成约束前刚度差,变形大,宜产生挠度。尤其当螺栓球网架高空散拼时临时支撑刚度不足、临时支撑过少或分块滑移及整体吊装时,螺栓球网架的变形问题非常突出。
5、螺栓球网架拼装过程中,不可避免存在累计误差,造成杆件尺寸或长或短,由于杆件尺寸现场无法更改,只能通过强行就位,使得网架产生较大的安装应力,严重时,会使个别杆件弯曲失稳;同时,由于尺寸偏差,使高强螺栓的拧入程度受到影响,形成更大的安全隐患。多起螺栓球事故由此而引发。
6、高强螺栓的拧入程度是螺栓球网架能否安全工作的重要指标,实际安装过程中,由于客观因素,高强螺栓不可能按照设计要求一次性拧到位,需要进行反复检查。当某个高强螺栓连接较松,在将此螺栓拧紧的过程中,由于力的重新分配,导致其它高强螺栓连接松动,因此,需要反复调整,反复检查。
7、当螺栓球网架采用空中散拼安装时,工程质量的检查非常困难。
8、螺栓球网架节点不允许焊接,只能通过预留螺栓孔与附属结构连接。螺栓孔的数量及角度必须精确,当与其连接的附属结构尚未完全确定时,螺栓孔无法加工,造成后期的连接非常困难。
9、螺栓球网架吊装加固较为困难。由于网架球节点不能焊接,在构件加工前不能确定加固部位与加固杆件数量,对受拉杆件的加固较为困难。
10、用于螺栓球网架的顶丝强度是按满足正常安装条件下受力状态而设计,实际安装过程中,其所受剪力较大,很容易在高强螺栓未完全拧紧时断裂。顶丝断裂后,很难更换,造成螺栓不能拧紧,造成安全隐患。更换顶丝,需采用钻头将残留在螺母内的顶丝破坏取出,操作过程极易破