网架支撑球钢构与鱼腹桁架的应用与发展

傅百森 赵磊 徐丹阳

【摘要】鱼腹桁架是一种新型的实用钢结构立柱构件，该鱼腹桁架的结构是由立杆、支杆和弯弧形腹杆构成，弯弧形腹杆的两端与立杆的两端采用相贯线对接焊与，支杆两端焊接在立杆与弯弧形腹杆之间呈垂直于立杆、平行排列，形状如鱼腹。在立杆的上端通过插芯与钢横梁对接，下端接有端节板并焊接二片间距20mm的耳板。

【关键词】铰支式动平衡钢构幕墙;网架支撑球钢构;鱼腹桁架

目前，随着我国经济水平的提高，各种钢结构在实际工程中的应用越来越广泛，特别是在大跨度结构工程中。这些大跨度钢结构主要用于工业建筑和公共建筑，如市政厅、电影院、音乐厅、体育馆、工厂车间等，因此除了钢桁架吊装技术在高空施工中的应用外，吊装技术在大跨度钢桁架吊装中的应用是钢桁架吊装系统发展的关键，工艺结构的稳定性、施工成本和安装精度是非常重要的因素。但在现有的网架支撑体系中，一般采用传统的全空间桁架进行支撑，耗费大量的人力、物力，使用成本高，且满堂脚手架的施工时间较长。因此，如何合理设置临时支撑架，保证安全，降低成本，在钢结构吊装施工中显得尤为重要。

钢结构网架的各种支撑框架包括底框、中框和顶框。中间框体为四肢格构框体。中框体安装在底框体上，顶框体安装在中框体的上端。底框体由四根连杆垂直错焊而成，呈井形。中间架体的四根立柱对应焊接固定在四根连杆交点处的底框体上，上框体为场形框体，顶框体上装有千斤顶，所述千斤顶垂直设置在所述顶框体上，所述千斤顶位于所述顶框体的场形中心，所述千斤顶的上端还固定连接有支撑盘，所述千斤顶的顶杆向上，并将所述上端穿过所述上下部分，使所述支撑盘支撑所述顶框体的下弦杆螺栓球底部之间的网格单元。钢网架结构在拼装施工时，由于钢结构网架采用高空散装，在钢网架结构下方设置多个支撑架，设置在顶架上的千斤顶顶部支撑在钢网架螺栓球的底部，使网架受力通过支撑架垂直传递到地面，上框体为场形框体，千斤顶安装在顶框的场形中心，使支撑架整体稳定性更好，传力更均匀，支撑架不易倾斜;钢结构网架螺栓球组装施工前，设置在千斤顶顶部的支撑盘与螺栓球相碰时，支撑盘增加了与螺栓球的接触面积，使网架安装过程更加安全，而且支撑盘固定连接在网架的上端千斤顶和支撑盘的垂直位置可以通过千斤顶的伸缩方便地调整，从而支撑不同高度的螺栓球，从而调整螺栓球的垂直高度。与满堂脚手架平台相比，安装时间大大缩短;支撑架同时起到钢结构网架拼装的临时支撑作用，底框体的连接杆形成一个形状良好的框架体，使底框体与地面的接触面积更大，支撑架建在地面上更稳定、更安全。

鱼腹桁架是一种新型的实用钢结构立柱构件，该鱼腹桁架的结构是由立杆、支杆和弯弧形腹杆构成，弯弧形腹杆的两端与立杆的两端采用相贯线对接焊，支杆两端焊接在立杆与弯弧形腹杆之间呈垂直于立杆、平行排列，形状如鱼腹。在立杆的上端通过插芯与钢横梁对接，钢横梁再通过耳板及二连杆铰接形式与钢网架支撑球焊接连接;下端接有端节板并焊接二片间距20mm的30mm厚耳板，与地面底座耳板通过销轴链接;形成顶底部均为铰支式动平衡钢构。与幕墙结合安装中，系统众多，主要为立面钢结构支撑明框玻璃幕墙系统。

以湛江机场幕墙钢构系统为例，由于采用空间摇臂二连杆及地面耳板销轴链接结构，每一榀鱼腹桁架结构在整个摇臂二连杆在空间内三维只有一处钢网架支撑球可靠支撑。再由于幕墙为弧面结构，按每跨一榀作为折线排列;再者，由于是销轴配合链接，配合工差不大于2mm，对施工要求非常高。施工前，高层建筑结构的全面、准确测量是最重要的。由于原设计尺寸应根据测量尺寸调整，高程尺寸、弧度、半径的详细尺寸精度应达到1mm。施工要点是测量要根据总包提供的世界坐标，返点到各鱼腹桁架底座中心点。根据图纸的划分尺寸确定各块20×2=40点的位置，根据这些位置制作辅助定位装置和定位结构，根据图纸上下线（钢丝绳）拔出各桁架的位置，确定各屋架节点在钢丝上的位置，以测量每根摇臂二连杆的实际尺寸，在靠近边时应注意支座的关键尺寸。施工安装难点：一是考虑在无支撑的露天顶板中间，如何连接每个构件，形成单鱼腹桁架与4个支撑构件连接;二是如何将纵、横桁架整体连接，满足设计要求，要达到美观牢固的结构形式，应考虑钢框与玻璃的安装关系。由于玻璃的外表面是平面折线过度为整体圆弧形状，折线的角度一致才能使外形美观。第四，在每榀分格中一支钢横框上安装两个分格的玻璃，对钢横框的挠度及高度分格要求较高。因此，在施工过程中，调节钢横框的高度分格尺寸，是非常关键的。球底托件安装是最重要的环节之一，所有摇臂二连杆的拉力通过球底托件传递到环梁，以保持结构的稳定性。因此，首先根据测量环梁底部連接的鱼腹桁架定位耳板。底耳板安装时，用全站仪定位打点。在具体施工中，曲面幕墙测量放线是本工程的难点，采用极坐标法进行测放，并结合BIM进行比对、调整，保证测量精度来应对此类问题。主控制点引测、辅助控制点引测、弹线标识、龙骨旋转角度控制等方法进行实际操作。

总体看来，此类钢结构立柱鱼腹桁架的安装存在着难点，需要更好的结合实际情况进行操作。比如，鱼腹桁架加工、安装是本工程的难点，需要通过犀牛模型放样，在幕墙图纸深化设计完成后，利用犀牛软件建模。导出数据，对幕墙主龙骨进行编号，再对主龙骨各构件进行编号，形成下料单，后进行采购。在工厂加工进行预拼装，在构件抵达至现场后，依据拼装图，选择平整的场地进行拼接，拼装过程中由专职质量员把控外观及焊接质量。拼装完成后，用25t汽车吊及3t手拉葫芦配合吊装，吊装过程用经纬仪控制吊装精度，垂直精度误差不超过±2mm。此外，钢骨架外表面氟碳喷涂处理，在工厂对材料进行除锈处理，底漆在工厂完成，现场进行修复及中间漆、面漆喷涂施工。施工时也有具体的要求，水平方向：由端头侧向两侧分别延展施工，主要施工机具为25T汽车吊与剪叉登高车配合施工。主要流程包括：弧面测量放线，坐标点定位，弧面坐标定位进行底耳板安装施工，整体的鱼腹桁架组装，鱼腹桁架吊装，摇臂二连杆安装，铝合金垫框安装，面板安装，压板扣盖安装，打胶收边。

结语：

作为新型钢结构构件系统，此种铰支式动平衡钢构，充分展现了钢结构建筑物抗变形能力;同时简化了幕墙支撑系统，彰显钢结构幕墙的秀气与灵动。

参考文献：

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