空间桁架连接技巧的分析与研究

吴 雄

广东精工钢结构有限公司

空间桁架连接技巧的分析与研究

吴 雄

广东精工钢结构有限公司

绿色发电项目是国家支持的重点项目，也是未来用电来源的发展趋势之一，拥有广阔的发展前景。而绿色发电项目要求空间大、结构复杂，通常是政府的代表性建筑，因此对外观和结构有比较高的要求。所以该类建筑通常会采用空间桁架结构，各类连接节点多且复杂，本文将结合南宁垃圾焚烧发电项目（后文简称“南宁绿电”）对各类空间桁架连接节点进行分析与讨论。

绿色发电；桁架连接；施工精度；节点形式

1 工程概况

南宁绿电位于南宁市平里静脉产业园，工程总面积28016.88m2，主厂房层数为单层，局部设工作平台，建筑高度将近60米。项目设计规模为日处理生活垃圾2000吨，年处理生活垃73万吨，是采用垃圾全量焚烧+飞灰固化+剩余物卫生填埋工艺来进行运作。该工程由钢结构和混凝土两部分组成，钢结构包括烟气处理跨、焚烧跨、弧形屋盖及外观装饰等。本工程涉及的桁架连接形式多种多样，复杂多变，且外观要求极高，所以对各种不同节点的连接技巧有潜在要求。本文将重点讲解弧形屋盖中桁架的连接方式与技巧。建筑外观效果见图1.1

图1.1 南宁绿电效果图

2 屋盖结构形式分析

该工程弧形外观及建筑高度要求屋盖采用空间桁架式结构。且桁架两端细、中间粗，呈双曲结构。施工难度大。连接复杂。主、次桁架是采用三角形截面的空间桁架，底部用销轴固定在混凝土和钢柱柱顶，桁架上下弦杆和腹杆都采用圆管相贯连接。次结构包括水平支撑和系杆，采用的是典型轻钢厂房的连接方式，直接相贯在主桁架上，悬挑区域采用平面式桁架进行加固，结构形式包括三维空间式桁架，平行式桁架以及单根圆管的连接。

3 桁架连接施工难度及解决方式

南宁绿电主桁架跨度129米，相邻主桁架之间最大跨度是15米。考虑到运输、吊装、定位等因数，根据实际情况将主桁架分解成11段。再根据分段点将桁架在地面进行预拼装再整体吊装的方式进行安装。

3.1 考虑到主桁架为弧形结构，不易准确定位，我们采用耳板加连接板辅助定位的方式进行对接。耳板底部根据桁架坡度做成弧型结构，保证螺栓成直线排列。现场将各段主桁架用连接板定位以后焊接成型，再进行安装，确保了屋面弧度。如图3.1.1所示：

图3.1.1 主桁架之间连接节点

3.2 次桁架上弦杆是φ140*5的圆管，下弦杆是φ159*5的圆管，腹杆采用的是φ102*5的圆管，上下弦杆之间呈三角形结构。因为主桁架呈上宽下窄的倒三角形，次桁架安装空间将明显不足，为解决现场安装困难，深化采用主桁架上预留300mm圆管牛腿，次桁架端头齐平的连接节点，施工时将次桁架对准牛腿进行固定，现场焊接，因为采用平口围焊，施工难度并不是很大。

3.3 桁架悬挑部分采用了平行式桁架结构，平行式桁架结构，因为主桁架呈变截面造型。导致平行桁架截面不一致，但在平面上，仍可视为平行结构。采用该类次桁架时，定位放线方便，利于制造标准化，且可以采用连接板连接即可，既快速方便，又减少现场的焊接量。

图3.3.1 平行式檩条连接方式

3.4 大型空间桁架之中采用交叉水平支撑和系杆的比较少见，但是单独需要圆管进行连接的情况却不乏可呈。对于这种节点，通常采用现场直接焊接，但是也常常面临安装空间不足、相贯口定位错位等问题，给现场施工带来很大困难。对此我们采用套管连接的施工方式’套管截面稍大于结构截面，作为零件发现场，由现场先在定位点将套管焊好，再将构件插入套管内连接，如此既解决安装空间不足、又能确保相贯口无偏差，如图所示：

图3.4.1 套管连接节点

3.5 生活垃圾焚烧发电项目因工艺流程的特殊性，功能区域多、结构跨度高、建筑空间大，使建筑设计时遇到很多新的技术难题，如气密性的处理、防腐处理、抗风压性能设计、隔声、保温隔热等问题，导致局部桁架需要加强，此时可能会出现次管截面大于主管的现象。对于该问题有2种解决方式：

3.5.1 当主次管截面相差不大时采用在小截面管外增加套管。使得主管截面不小于次管，然后两者相贯。

3.5.2 当主次圆管截面相差较大时，采用另一种处理方式，在主次管相贯节点区域，对小截面主管进行变截面处理，即局部加大主管截面，两端采用锥形管过度，确保相贯节点有效合理。

4 节点优缺点比较

4种不同的连接方式各有优劣，在不同的情况下需要分析各种节点的优缺点，择优使用。

节点形式连接板辅助定位节点预留牛腿节点优点易于构件定位，方便现场焊接安装方便安装，定位准确误差小螺栓连接节点方便安装，误差小套管连接节点方便安装。可调节余量大缺点吊装耳板加工、安装精度要求高，容易存在误差发现场散件较多，现场焊接量较大适用范围小，仅限于平行式桁架，且面临较大的弧形时，对连接板精度要求极高受力不如直接相贯

5 结语

绿色发电建筑对建筑造型要求较高。使建筑设计时遇到很多新的技术难题，导致节点错综复杂，本文借用南宁绿电工程陈述了4种不同的节点使用情况，并分析其优劣之处，以及在制作加工和安装上存在的问题和解决方式，为将来遇到类似工程的结构设计人员和深化设计人员提供参考。

[1]GB50205-2008.钢结构工程施工质量验收规范[S].

[2]《精工通用工艺》（2012年版）

[3]《钢构技术》2014-3.