螺栓球网架加工,网架配件、螺栓球加工。
四角锥体系
四角锥网架的上、下弦均呈正方形(或接近正方形的矩形)网格,相互错开半格,使下弦网格的角点对准上弦网格的形心,再在上下弦节点间用腹杆连接起来,即形成四角锥体系网架。四角锥体系网架有五种形式:
(1)正放四角锥网架由倒置的四角锥体组成,锥底的四边为网架的上弦杆,锥棱为腹杆,各锥顶相连即为下弦杆。它的弦杆均与边界正交,故称为正放四角锥网架。这类网架杆件受力均匀,空间刚度比其他类的四角锥网架及两向网架好,屋面板规格单一,便于起拱,屋面排水也较容易处理,但杆件数量较多,用钢量略高。
正放四角锥网架适用于建筑平面接近正方形的周边支承情况,也适用于屋面荷载较大、大柱距点支承及设有悬挂起重机的工业厂房情况。较为典型的工程实例如上海静安区体育馆(40m×40m)和杭州歌剧院(31.5m×36m)。
(2)正放抽空四角锥网架:正放抽空四角锥网架是在正放四角锥网架的基础上,除周边网格不动外,适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆,使下弦网格尺寸扩大一倍。其杆件数目较少,降低了用钢量,抽空部分可作采光天窗,下弦内力较正放四角锥约放大一倍, 内力均匀性、刚度有所下降,但仍能满足工程要求。正放抽空四角锥网架适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。
石家庄铁路枢纽南站货棚(132m×132m,柱网24m×24m,多点支承)和唐山齿轮厂联合厂房(84m×156.9m,柱网12m×12m,周边支承与多点支承相结合)是采用这种网架形式较早的典型实例。
(3)斜放四角锥网架:斜放四角锥网架的上弦杆与边界成45°角,下弦正放,腹杆与下弦在同一垂直平面内,上弦杆长度约为下弦杆长度的0.707倍。在周边支承情况下,一般为上弦受压,下弦受拉。节点处汇交的杆件较少(上弦节点6根,下弦节点8根),用钢量较省,但因上弦网格斜放,屋面板种类较多,屋面排水坡的形成也较困难。
当平面长宽比在1~2.25之间时,长跨跨中下弦内力大于短跨跨中的下弦内力;当平面长宽比大于2.5时,长跨跨中下弦内力小于短跨下弦内力。当平面长宽比在1~1.5之间时,上弦杆的内力不在跨中,而在网架1/4平面的中部。这些内力分布规律不同于普通简支平板的规律。
斜放四角锥网架当采用周边支承且周边无刚性联系时,会出现四角锥体绕轴旋转的不稳定情况,因此必须在网架周边布置刚性边梁。当为点支承时,可在周边布置封闭的边桁架,适用于中、小跨度周边支承或周边支承与点支承相结合的方形或矩形平面情况。
上海体育馆练习馆(35m×35m,周边支承)和北京某机库(48m×54m, 三边支承,开口)采用了这种网架结构形式。
(4) 星形四角锥网架:这种网架的单元体形似星体,星体单元由两个倒置的三角形小桁架相互交叉而成。两个小桁架底边构成网架上弦,它们与边界成45°角。在两个小桁架交汇处设有竖杆,各单元顶点相连即为下弦杆。因此,它的上弦为正交斜放,下弦为正交正放,斜腹杆与上弦杆在同一竖直平面内。上弦杆比下弦杆短,受力合理,但在角部的上弦杆可能受拉,该处支座可能出现拉力。网架的受力情况接近交叉梁系,刚度稍差于正放四角锥网架。
星形四角锥网架适用于中、小跨度周边支承的网架。杭州起重机械厂食堂(28m×36m)和中国计量学院风雨操场(27m×36m)采用了这种网架结构形式。
(5)棋盘形四角锥网架:棋盘形四角锥网架是在斜放四角锥网架的基础上,将整个网架水平旋转45",并加设平行于边界的周边下弦;也具有短压杆、长拉杆的特点,受力合理;由于周边满锥,它的空间作用得到保证,受力均匀。棋盘形四角锥网架的杆件较少,屋面板规格单一,用钢指标良好。适用于小跨度周边支承的网架。
大同云岗矿井食堂(28m×18m)采用了这种网架结构形式。
球形铰压力支座节点:对于跨度较大或带悬伸的四点支承或多点支承的网架,为适应支座能在两个方向作微量转动而不产生线位移和弯矩,采用球形铰压力支座节点。这种支座节点的构造特点是,以一个凸出的实心半球,嵌合在个凹进的半球内,在任何方向都能转动,而不产生弯矩,并在x、y、z个方向都不会产生线位移,比较符合不动球铰支座支承的计算图式。为防止地震作用或其他水平力的影响使凹球与凸球脱离,支座四周应以锚栓固定,并应在螺母下放置压力弹簧,以保证支座的自由转动而不受锚栓的约束影响。在构造上凸球面的曲率半径应较凹球面的曲率半径小一些,以便接触面呈点接触,利于支座的自由转动。这种节点适用于四点支承或多点支承的大跨度网架压力支座。
以上4种支座用螺栓固定后,应加副螺母防松,螺母下面的螺纹段的长度不宜过长,避免网架受力时产生反作用力,即向上翘起及产生侧向拉力而使螺母松脱或螺纹断裂。(5)拉力支座节点:有些周边支承的网架,如斜放四角锥网架、两向正交斜放网架,在角隅处的支座上往往产生拉力,故应根据承受拉力的特点设计成拉力支座。在拉力支座节点中,一般都是利用锚栓来承受拉 力的,锚栓的位置应尽可能靠近节点的中心线。为使支承板下不产生过大的摩擦力,让网架在温度变化时,支座有可能作微小的移动或转动,一般都不要将锚栓过分拧紧。锚栓的净面积可根据支座拉力N的大小计算。
折线形网架
折线形网架俗称折板网架,由正放四角锥网架演变而来,也可以看作是折板结构的格构化。当建筑平面长宽比大于2时,正放四角锥网架单向传力的特点就很明显,此时,网架长跨方向弦杆的内力很小,从强度角度考虑可将长向弦杆(除周边网格外)取消,就得到沿短向支承的折线形网架。折线形网架适用于狭长矩形平面的建筑。折线形网架内力分析比较简单,无论多长的网架沿长度方向仅需计算5~7个节间。
山西大同矿务局机电修配下料车间(21m×78m)和石家庄体委水上游乐中心(30m×120m)采用了这种网架结构形式。
5.三层网架
三层网架根据组成网架的基本单元体不同,可以分成如下类:
(1)平面桁架体系三层网架:平面桁架体系是由平面网片单元按定规律组成的空间三层网架。这类网架共有两种类型:
1)两向正交正放三层网架:两向正交正放三层网架是由两个方向三层平面桁架呈直角交叉而成,网架支座可以下层支承,也可中层支承或上层支承。下层支承时需设边桁架。
2)两向正交斜放网架:两向正交斜放网架是由两个方向三层网架交叉成90°而成,它可理解为将两向正交正放三层网架绕垂直轴转动45°而成。其网架支承形式与两向正交正放三层网架一样。
(2)四角锥体系三层网架:四角锥体系三层网架是由四角锥体单元按一定规律组成的空间三层网架,其上层为倒置四角锥,下层为正置四角锥,根据锥体的布置方法不同有如下几种类型:
1)正放四角锥三层网架:正放四角锥三层网架是由上、下层均为四角锥组成,上、下层网架的组成相似。
2)正放抽空四角锥三层网架:正放抽空四角锥三层网架是由正放四角锥网架按一定规律抽掉锥体而形成,为了抽锥方便,网格数宜采用奇数。
3)斜放四角锥三层网架:斜放四角锥三层网架是由上、下二层斜放四角锥网架组成,这种网架必须设置边桁架,以保证网架的几何不变性。
4)上正放四角锥下正放抽空四角锥三层网架:这种网架由两种不同四角锥的网架组合而成。上层为正放四角锥网架形式,下层为正放抽空四角锥网架形式。
5)上斜放四角锥下正放四角锥三层网架:这种网架由两种不同四角锥的网架组合而成。上层为斜放四角锥网架形式,下层为正放四角锥网架形式,中层弦杆既是上层斜放四角锥网架下弦杆,又是下层正放四角锥网架的上弦杆。
(3)混合型三层网架:混合型三层网架是由平面桁架体系和四角锥体系组成,它有如下几种类型:
1)上正放四角锥下正交正放三层网架:这种网架由两种不同类型网架组成,上层为正放四角锥网架,下层为两向正交正放网架。
2)上棋盘形四角锥下正交斜放三层网架:这种网架由两种不同类型网架组成,上层为棋盘形四角锥网架,下层为正交斜放网架。
以上仅介绍几种常用的三层网架形式,它们都是由双层网架延伸而成。在组成新的三层网架过程中,一定要注意中层弦杆走向,它既是上层双层网架下弦杆走向,也是下层双层网架上弦杆走向。按这种原则,双层网架(除蜂窝形三角锥网架和单向折线形网架外)均可组成各式各样的三层网架。
螺栓球节点
螺栓球节点是通过螺栓将圆钢管杆件和钢球连接起来的一种节点形式这种节点对空间汇交的圆钢管杆件适应性强,杆件连接不会产生偏心,没有现场焊接作业,运输、安装方便。
螺栓球节点毛坯不圆度的允许制作误差为2mm,螺栓按3级精度加工,其检验标准按GB/T1228-2006-~GB/T1231-2006规定执行。
螺栓球般由钢球、高强度螺栓、紧固螺钉(或销子)、套简和锥头或封板等零件组成,适合于连接圆钢管杆件。这些零件多由高强度钢材制成。
螺栓球节点的材料在选用时考虑以下因素:螺栓球节点上沿各汇交杆件的轴向端部设有相应螺孔,当分别拧人杆件中的高强度螺栓后即形成网架整体。钢球的硬度可略低于蜾栓的硬度,材料强度也较螺栓低,因而球体原坯材料选用45号钢,且不进行热处理,可以满足设计要求,并便于加工制作。球体原坯宜采用锻造成型。锥头或封板是圆钢管杆件通过高强度螺栓与钢球连接的过渡零件,它与钢管焊接成一体,因此其钢号宜与钢管一致,以方便施焊。套简主要传递压力,因此对于与较小直径高强度螺栓(≤M33)相应的套筒,可选取Q235钢。对于与较大直径高强度螺栓(≥M36)相应的套筒,为避免由于套筒承压面积的而加大钢球直径,宜选用Q345钢或45号钢。高强度螺栓的钢材应保证其抗拉强度、屈服强度与淬透性能满足设计要求。结合目前国内钢材的供应情况和实际使用效果,推荐采用40Cr钢、35CrMn钢,同时考虑到厂家使用习惯,对于M12~ M24的高强度螺栓还可采用20MnTiB钢,M27 ~ M36的高强度螺栓还可采用35VB钢。紧固螺钉也宜选用高强度钢材,以免拧紧高强度螺栓时被剪断。
螺栓球节点的优点是节点小,重量轻,节点用钢量约占网架用钢量的10%,可用于任何形式的网架,特别适用于四角锥或三角锥体系的网架。这种节点安装为方便,可拆卸,安装质量易得到保证,还可以根据网架具体情况采用散装、分条拼装和整体拼装等安装方法。螺栓球节点的缺点是,球体加工复杂,零部件多,加工精度高,价格贵,所需钢号不一,工序复杂。
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