鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架以其跨度大、自重輕、施工快等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代工業(yè)廠房、體育場(chǎng)館、交通樞紐等大空間建筑中應(yīng)用廣泛。作為整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵傳力節(jié)點(diǎn),支座形式的選擇及金屬附件與架座的制造質(zhì)量,直接關(guān)系到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定與耐久性。本文將對(duì)鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的主要支座形式及建筑用金屬附件、架座的制造進(jìn)行系統(tǒng)闡述。
一、 鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的主要支座形式
支座是連接網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與下部支承結(jié)構(gòu)(如柱、墻、基礎(chǔ)等)的重要部件,其核心功能是傳遞荷載并允許結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的變形,以釋放溫度應(yīng)力、不均勻沉降等引起的附加內(nèi)力。根據(jù)約束條件與變形特性,網(wǎng)架支座主要分為以下幾類:
- 固定鉸支座:約束結(jié)構(gòu)的三個(gè)平動(dòng)自由度,允許繞兩個(gè)水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)。它能可靠傳遞豎向及水平力,是最常見的支座形式之一,適用于對(duì)水平位移限制嚴(yán)格的部位。通常由帶銷軸的底板、肋板等構(gòu)成。
- 滑動(dòng)鉸支座:在固定鉸支座的基礎(chǔ)上,允許在某一水平方向自由滑動(dòng),從而釋放該方向的溫度應(yīng)力。滑動(dòng)面常采用聚四氟乙烯板與不銹鋼板組合,摩擦系數(shù)低,確保滑動(dòng)順暢。
- 彈性支座:通過(guò)設(shè)置橡膠墊、彈簧等彈性元件,提供豎向或水平方向的彈性約束。它能有效減震、隔震,并適應(yīng)一定的支座不均勻沉降,多用于對(duì)減振有要求或地質(zhì)條件復(fù)雜的工程。
- 剛性固定支座:約束所有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,連接剛接。對(duì)下部結(jié)構(gòu)剛度要求高,能傳遞彎矩,在特定受力要求的節(jié)點(diǎn)中使用。
支座形式的選擇需綜合考慮網(wǎng)架跨度、受力特點(diǎn)、下部支承條件、溫度區(qū)段長(zhǎng)度、抗震設(shè)防要求等因素,通過(guò)精確計(jì)算確定。
二、 建筑用金屬附件及架座的制造
金屬附件及架座(包括各類支座組件、連接板、螺栓球節(jié)點(diǎn)附件等)的制造是鋼結(jié)構(gòu)工程精細(xì)化施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其質(zhì)量直接影響安裝精度與結(jié)構(gòu)性能。制造過(guò)程主要涵蓋以下方面:
- 設(shè)計(jì)與深化:基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙,進(jìn)行詳細(xì)的構(gòu)件深化設(shè)計(jì),包括精確的尺寸、孔位、坡口形式、焊接細(xì)節(jié)等,并生成加工圖紙與物料清單。
- 材料選用與檢驗(yàn):嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求選用鋼材(如Q235B、Q355B等),并核查質(zhì)量證明文件,必要時(shí)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。對(duì)于摩擦型滑動(dòng)支座的聚四氟乙烯板、不銹鋼板等特殊材料,需確保其性能指標(biāo)合格。
- 下料與加工:
- 下料:采用數(shù)控火焰/等離子切割、鋸切等高精度方法,保證切割面質(zhì)量與尺寸精度。
- 機(jī)加工:對(duì)支座底板、銷軸孔、螺栓球節(jié)點(diǎn)的螺孔等關(guān)鍵部位,需進(jìn)行車、銑、鉆等機(jī)械加工,確保尺寸公差、表面粗糙度及形位公差滿足規(guī)范要求。滑動(dòng)支座的不銹鋼板表面常需鏡面拋光處理。
- 制孔:采用數(shù)控鉆床或模板制孔,保證群孔位置精度,是高強(qiáng)螺栓摩擦連接可靠性的基礎(chǔ)。
- 組裝與焊接:
- 在專用胎具或平臺(tái)上進(jìn)行組裝,確保各部件間的相對(duì)位置準(zhǔn)確。
- 焊接是制造的核心工藝。需由持證焊工按評(píng)定合格的焊接工藝規(guī)程(WPS)施焊。對(duì)于厚板或重要焊縫,常采用坡口焊,并采取預(yù)熱、后熱等措施控制焊接變形與應(yīng)力,防止裂紋產(chǎn)生。焊縫外觀及內(nèi)部質(zhì)量(通過(guò)超聲波、磁粉探傷等)須符合標(biāo)準(zhǔn)。
- 表面處理與防護(hù):為抵御腐蝕,延長(zhǎng)使用壽命,構(gòu)件在出廠前需進(jìn)行表面處理。常用方法包括拋丸或噴砂除銹,達(dá)到規(guī)定的清潔度與粗糙度等級(jí),然后涂裝防腐涂料(如環(huán)氧富鋅底漆、云鐵中間漆、丙烯酸聚氨酯面漆等)。對(duì)于有防火要求的工程,還需涂覆防火涂料。
- 標(biāo)識(shí)與包裝:加工完畢的附件、架座應(yīng)清晰標(biāo)注構(gòu)件編號(hào),并按規(guī)格包裝,防止運(yùn)輸過(guò)程中的損壞與銹蝕。
三、 質(zhì)量控制與發(fā)展趨勢(shì)
制造全過(guò)程應(yīng)遵循《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50205)等標(biāo)準(zhǔn),實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系。隨著智能制造與建筑工業(yè)化的發(fā)展,金屬附件與架座的制造呈現(xiàn)以下趨勢(shì):
- 數(shù)字化與智能化:廣泛采用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模、碰撞檢查與數(shù)字化加工(CAM),實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造的數(shù)據(jù)無(wú)縫對(duì)接。機(jī)器人焊接、自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用日益增多。
- 標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化:推動(dòng)支座等連接部件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),發(fā)展模塊化產(chǎn)品,以提高生產(chǎn)效率、保證質(zhì)量并降低造價(jià)。
- 高性能材料應(yīng)用:如采用耐候鋼減少維護(hù)成本,使用更高性能的摩擦材料與彈性材料以優(yōu)化支座性能。
科學(xué)合理的支座設(shè)計(jì)形式與精密可靠的金屬附件制造,共同構(gòu)成了鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架安全服役的基石。在工程實(shí)踐中,必須堅(jiān)持設(shè)計(jì)、制造、安裝各環(huán)節(jié)的緊密配合與全過(guò)程質(zhì)量控制,積極應(yīng)用新技術(shù)、新工藝,方能不斷提升鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架建筑的整體建設(shè)水平與耐久性能。