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淺談螺栓球節點網架

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文結合實際工程介紹螺栓球節點網架加工制作關鍵工序控制，從設計圖分解，桿件的計算方法，螺栓球的計算，桿件加工控制，桿件焊接收縮量預加，螺栓連接式支托設計加工等。
    關鍵詞： 螺栓球 桿件 加工控制


    網架結構因其結構新穎，受力合理，自重輕、用鋼量低等優點，我國從80年代后期大量涌現，每年約以80~100萬m2增加。廣泛應用于大型體育場館、展覽中心、影劇院、商場、航站樓、候車廳、工廠車間、倉庫、電視塔等。
    國內網架結構主要分為：焊接球節點網架及螺栓球節點網架兩種。螺栓球節點網架其構件工廠內加工量較大，現場安裝便捷，適用于現場工期緊，施工條件、用電量受制約，網架形狀復雜、桿件定位困難的異形結構。本文重點介紹螺栓球節點網架。

    一、設計圖紙分解
    一份完整的螺栓球節點網架設計圖紙應包含設計說明、網架平面圖、網架上下弦及腹桿布置圖，支座及支托詳圖，桿件材料表，螺栓球材料表，螺栓、套筒、頂絲材料表，封板、錐頭材料表，螺栓球加工詳圖（若有其它要求另加，如吊掛件、通風機房等）。首先對圖紙中提供的網架平面圖與基礎平面圖進行復核，以確保網架支座位置與基礎相吻合。接著對網架圖提供的桿件材料表進行復核，主要是復核網格的軸線長度，然后依據軸線長度復核桿件的焊接長度，接著復核桿件的下料長度。一切無誤后方可根據桿件材料表繪制車間桿件下料表。

    二、桿件的計算
    螺栓球網架桿件長度受螺栓球直徑，螺栓球的切削量，套筒長度，錐頭長度等因素的控制。
    桿件長度計算公式為：
    桿件下料長度 ＝ 桿件焊接長度?2（錐頭長度?錐頭止口長度?1mm）。
    （公式中1mm為鋼管與錐頭間隙，保證焊接質量）
    桿件焊后長度 ＝ （桿件幾何長度）?（一段球半徑＋另一段球半徑＋一段套筒長度＋另一段套筒長度）＋（一段螺栓球切削量）＋（另一段螺栓球切削量）。
    桿件幾何中心長度、桿件焊接長度、桿件下料長度、錐頭長度、錐頭止口長度、段套筒長度、螺栓球切削量、焊接預留間隙，及構件組合詳圖如圖1所示：

    以上數據在網架設計圖中除錐頭止口長度外，已經確定。錐頭止口長度可以依據網架桿件材料表中的焊接長度和下料長度計算得出，即將計算桿件下料長度的公式逆推：
    錐頭止口長度=（桿件焊接長度?桿件下料長度）÷2＋1mm（公式中1mm為鋼管與錐頭間隙，保證焊接質量）。
    桿件計算的意義：
    1.復核設計圖紙桿件材料表中桿件的焊接長度是否準確。
    2.復核設計圖紙桿件材料表中桿件的下料長度是否準確。
    3.依據設計圖紙桿件材料表計算出錐頭的止口長度，并與公司庫存錐頭、或常規使用的錐頭比較，檢查二者的止口長度是否一致，若發現不一致應采取加長或減小桿件下料長度的措施進行調整。也可以按照設計圖定做錐頭。

    三、螺栓球的計算
    在網架設計圖中，螺栓球加工詳圖一般表示如圖2，其為一般平板螺栓球網架球加工圖，其分別表示網架弦桿及腹桿的角度位置及對應螺栓孔的大小，弦桿十字正交，腹桿位置分別由兩組角度控制，一組為腹桿水平投影位置與弦桿的交角，另一組為腹桿與其投影平面的交角。上圖中腹桿的控制角度一組為47°4′或42°56′，另一組為41°49′。如圖2所示：

    根據網架設計圖所提供的網格尺寸及網格厚度即可對螺栓球進行計算。
    螺栓球計算的意義：
    1.復核設計圖提供的螺栓球加工圖是否準確。
    2.為加工提供螺栓球加工圖放樣，指導加工。
    3.可手工計算桿件是否有打架現象。
    4.當網架弦桿與支座存在交角時，為加工廠焊接支座與支座筋板提供指導。

    四、網架支托設計：
    螺栓球網架支托一般為Q235鋼，而螺栓球為45號鋼，由于二者材質差異較大，施工現場支托安裝一般都采取螺栓連接的形式，支托螺栓一般使用M20普通螺栓即可。支托的加工及安裝方法又可分為兩中。支托一為支托螺栓與支托焊死，施工時通過旋轉支托將其擰入螺栓球內，支托板必須做成圓形；支托二為支托螺栓與支托不進行焊接，并在支托板頂部開孔，施工利用套管扳手將支托螺栓擰入螺栓球內。如圖3：


    五、桿件加工注意事項：
    由于鋼管與錐頭（封板）在焊接過程中存在焊接收縮，在繪制桿件加工材料表時應將桿件下料長度加焊接收縮量，焊接收縮量值可按照公式計算，也可根據車間實際測得的數據得出，實際操作中一般取后者。根據鋼管的壁厚其收縮量經驗值如下表（mm）：

    由于桿件的下料長度已含有收縮量值，鋼管與錐頭（封板）組合時其組合長度應為焊接長度
    加收縮量，這樣即可保證二者之間的預留焊接間隙，也可保證桿件焊接完成后恢復到需要的焊接長度。

    六、結束語：
    本文內容較為淺顯易懂，目的只為初學者提供參考，使其盡快的掌握螺栓球網架的一些基本知識。由于本人水平有限，文中有不妥之處請各位老師專家及同事不吝指教。


    參考文獻
    1、《網架螺栓球節點用高強度螺栓》GB/T16939-1997；
    2、《建筑鋼結構施工手冊》中國計劃出版社，2002；
    3、《鋼網架螺栓球節點》JG10-1999；
    4、《網架結構設計與施工規程》JGJ7-91；
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