什么是長春鋼結構網(wǎng)架?
長春鋼結構網(wǎng)架是由很多桿件通過節(jié)點,按照一定規(guī)律組成的空間桿系結構。網(wǎng)架結構根據(jù)外形可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。通常情況下,平板網(wǎng)架稱為網(wǎng)架;曲面網(wǎng)架稱為網(wǎng)殼。吉林省網(wǎng)殼結構是曲面型的網(wǎng)格結構,兼有桿系結構和薄殼結構的特性,受力合理,覆蓋跨度大,是一種頗受國內外關注、半個世紀以來發(fā)展最快、有著廣闊發(fā)展前景的空間結構。網(wǎng)殼結構具有優(yōu)美的建筑造型,無論是建筑平面、外形和形體都能給設計師以充分的創(chuàng)作自由。建筑平面上,可以適應多種形狀,如圓形、矩形、多邊形、三角形、扇形以及各種不規(guī)則的平面;建筑外觀方面,可以形成多種曲面,如球面、橢圓面、旋轉拋物面屋面,建筑的各種形體可通過曲面的切割和組合得到;結構上,網(wǎng)殼受力合理,可以實現(xiàn)較大的跨度,由于網(wǎng)殼曲面的多樣化,結構設計人員可以通過精心的曲面設計使網(wǎng)殼受力均勻;施工上采用較小的構件在工廠預制,實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),現(xiàn)場安裝簡便快速,不需要大型設備,綜合技術經(jīng)濟指標較好。本部分僅介紹平板網(wǎng)架和網(wǎng)殼結構。
網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構為一種空間桿系結構,具有三維受力特點,能承受各方向的作用,并且網(wǎng)架結構一般為高次超靜定結構,倘若一桿局部失效,超靜定次數(shù)僅減少一次,內力可重新調整和分布,整個結構一般并不失效,具有較高的安全儲備。
網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構中的桿件,既為受力桿件,又互為支撐桿件,協(xié)同工作,整體性和穩(wěn)定性好,空間剛度大,能有效承受非對稱荷載、集中荷載和動荷載的作用,具有較好的抗震性能。
在節(jié)點荷載作用下,各桿件主要承受軸向的拉力和壓力,能充分發(fā)揮材料的強度,節(jié)省鋼材。
平板網(wǎng)架與網(wǎng)殼相比,它是一種無水平推力或拉力的空間結構,支座構造較為簡單,一般簡支支座即可,便于下部支承結構處理,而網(wǎng)殼結構由于其結構型式,受力更趨于合理,且可以實現(xiàn)更美觀的建筑外形。
網(wǎng)殼結構的主要缺點在于:桿件和節(jié)點幾何尺寸的偏差以及曲面的偏離對網(wǎng)殼的內力、整體穩(wěn)定性和施工精度影響較大,給結構設計和施工帶來了一定的困難。為減小網(wǎng)殼結構初始缺陷,對于桿件和節(jié)點的加工精度要求較高,加工難度大。此外,網(wǎng)殼的矢高很大時,增加了屋面面積和不必要的建筑內部空間,增加建筑材料和能源的消耗。這些問題在大跨度網(wǎng)殼中顯得更加突出。
由于網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構組合有規(guī)律,大量桿件和節(jié)點的形狀、尺寸相同,并且桿件和節(jié)點規(guī)格少,便于工廠成批生產(chǎn),產(chǎn)品質量高,現(xiàn)場進行拼裝較容易,施工速度快。
網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構不僅實現(xiàn)了利用較小規(guī)格的桿件建造大跨度結構,而且結構占用空間較小,更能有效利用空間,如在網(wǎng)架和多層網(wǎng)殼結構上下弦之間的空間布置各種設備及管道等。網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構平面布置靈活,適用于矩形、圓形、橢圓形、多邊形、扇形等多種建筑平面,建筑造型新穎、輕巧、壯觀,極富表現(xiàn)力,深受建筑師和業(yè)主的青睞。
由于網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構具有以上諸多的特點,我國從1964年以來已建成為數(shù)眾多的不同類型、不同平面形式的網(wǎng)架結構。目前我國已經(jīng)成為網(wǎng)架生產(chǎn)大國,其年生產(chǎn)規(guī)模、建筑面積已為世界之最。
網(wǎng)殼結構在我國的發(fā)展和應用歷史不長,但發(fā)展速度很快,應用范圍在不斷擴大,在網(wǎng)殼結構選型、計算理論、穩(wěn)定性分析、節(jié)點構造、加工制作和施工安裝等方面已做了大量的工作,取得了較多的成果。
由于網(wǎng)架、網(wǎng)殼結構能適應不同跨度、不同平面形狀、不同支承條件、不同功能需要的建筑物,不僅中小跨度的工業(yè)與民用建筑有應用,而且被大量應用于中大跨度的體育館、展覽館、大會堂、影劇院、車站、飛機庫、廠房、倉庫等建筑中。
網(wǎng)架結構是空間網(wǎng)格結構中一種形式,絕大部分網(wǎng)架結是采用鋼管加球形節(jié)點制作而成。網(wǎng)架結構一般分為以下由平面桁架系、四角錐體、三角錐體和六角錐體組成的網(wǎng)架結構四大類。
在火力發(fā)電廠主廠房汽機房屋面系統(tǒng)通常采用的是正放四錐體網(wǎng)架,組成這種網(wǎng)架的四角錐底邊是與邊界平行或垂直的,角錐滿鋪于整個網(wǎng)架平面。網(wǎng)架的上(下)弦節(jié)點即是順(倒)置角錐的頂點,也可看成是倒(順)置角錐底邊的角點,從而使同方向的上、下弦桿的平面投影正好形成兩組平行線,互差半個網(wǎng)格間距。形成的上、下弦網(wǎng)格通常都是正方形的,當兩個方向的弦桿長度不等時,也可形成矩形網(wǎng)格。
網(wǎng)架結構的優(yōu)點和特點:
1、空間工作,傳力途徑簡捷,對大跨度,大柱網(wǎng)屋蓋結構比較合適。
2、結構重量輕,經(jīng)濟指標好。與同等跨度的平面鋼屋架相比,當跨度<30m時,可節(jié)省用鋼量5~10%;當跨度>30m時,可節(jié)省10~20%。
3、空間剛度大,結構自重小,抗震性能好。
4、施工安裝簡便。網(wǎng)架桿件和節(jié)點類型少,尺寸不大。運輸、儲存、裝卸、拼裝都比較方便。
5、網(wǎng)架的平面布置靈活,屋蓋系統(tǒng)平整,有利于吊頂,管道和設備安裝。