大跨度钢结构屋面

大跨度钢结构屋面（精选九篇）

大跨度钢结构屋面 篇1

本工程位于保定市盛兴西路保定钞票纸业有限公司厂内, 建筑物东侧马路宽6 m, 距东侧铁路10 m, 西侧马路宽4 m, 距西侧厂房6 m, 建筑总长336.5 m, 总宽33 m, 建筑高度20.3 m, 地上2层, 框排架结构, 本工程采用长螺旋钻孔泵压混凝土桩复合地基, 基础为独立基础, 屋面采用钢桁架形式, 分别由22榀33 m钢屋架, 36榀26 m钢屋架组成, 屋架采用Q345-B级钢, 支撑、隅撑采用Q235-B级钢, 钢屋架上弦、下弦、腹杆采用方管, 系杆、横向、竖向支撑采用圆管, 屋面采用发泡水泥复合板。本工程钢结构屋面主要施工特点:钢桁架数量较多, 需要较大加工制作场地, 施工厂区不能满足加工制作要求, 需进行场外加工制作, 在成品运输中及吊装过程中质量及安全需重点控制, 施工现场吊装只有建筑物一侧能安放吊车, 吊装困难。

2 制作工艺

本工程屋面形式为三角形式, 整个屋面长度较长, 工程量较大, 由于施工场地狭小, 屋面系统钢结构采用场外加工制作, 考虑道路运输, 采用半榀桁架制作, 吊装前现场组装的方法施工, 待施工现场分段具备吊装条件时, 按所需构件, 有次序的运输至现场吊装, 这样既能解决现场场地问题, 也能缩短工期。

首先必须保证加工场地平整, 保证制作质量。在混凝土地面加工场地上1∶1放样, 根据放样尺寸下料, 下料时应特别注意外观尺寸和加工精度, 下料前必须进行排料, 施工人员按排料图下料, 以保证施工质量, 钢屋架的外观质量也直接影响着后续工作的质量要求, 如果屋架平整度不满足设计要求, 就会对安装时的系杆连接造成误差, 造成不必要的材料浪费, 如果钢屋架上弦不平整, 也会造成屋面板平整度的安装困难。为了保证上下弦方钢管的等强连接安全使用要求, 在06SG515-1图集86页下弦杆拼接做法的基础上每个节点附加两块翼缘板满焊 (上弦翼缘板大小为280×20×600;下弦翼缘板大小为250×20×600) 。

3 钢屋架吊装

根据施工现场各段进度情况, 有计划的分段运输钢屋架, 由于钢屋架整体较长, 所以采用半榀运输, 施工场地狭小, 故先采用将半榀屋架运输至场地内后, 用25 t吊车将半榀桁架吊至二层楼板进行整体拼装 (每个桁架拼装位置选在对应安装轴线位置, 利于吊装, 避免二次倒运) 。施工现场以伸缩缝为界限, 把施工房号划分为六个施工段。

吊装顺序:Ⅵ段→Ⅴ段→Ⅰ段→Ⅳ段→Ⅲ段→Ⅱ段。

根据施工现场各段进度情况, 有计划的分段运输钢屋架, 由于钢屋架整体较长, 所以采用半榀运输, 施工场地狭小, 故先采用将半榀屋架运输至场地内后, 用70 t吊车将半榀桁架吊至二层楼板进行整体拼装 (每个桁架拼装位置选在对应安装轴线位置, 利于吊装, 避免二次倒运) , 拼装时先进行单面焊接, 当吊装时, 利用240 t吊车进行整体翻身, 焊接另一面 (当利用吊车翻第三榀时, 同时工人进行第一榀焊接, 当翻转最后一榀后第一榀具备吊装条件进行吊装) 吊装整体桁架时, 由于跨度较大, 只能一侧支立吊车, 故采用240 t吊车支设在东侧道路上进行吊装, 系杆的安装采用塔吊配合施工。钢屋架吊装时, 应先进行一次试吊, 待一切正常后, 开始正式起吊。在起吊的过程中, 吊车司机应时刻注意指挥人员的命令, 还应密切注意钢屋架, 使其在空中平稳。

33 m跨钢屋架吊装示意图见图1, 26 m跨钢屋架吊装示意图见图2。屋架与檩条安装:

1) 安装前检查屋架的跨距、起拱量、垂直度和侧向挠度值应符合设计要求。

2) 屋架与柱采用螺栓连接加焊接, 吊装前在连接处搭设脚手架或操作平台。

3) 吊装第一榀屋架时, 在松开吊钩前, 做初步校正, 并安装缆风绳临时固定。

4) 檩条的安装在屋架安装调整后进行。

5) 屋架安装时, 要特别注意第一榀屋架和第一节屋面构件的安装质量以确保后续屋架的安装正常。注意避免多榀屋架梁朝一个方向倾斜的情况, 安装时用经纬仪随时检测。

4 屋面板吊装

1) 吊装顺序:Ⅵ段→Ⅴ段→Ⅰ段→Ⅳ段→Ⅲ段→Ⅱ段。

2) 屋面板根据现场钢屋架进度情况, 有计划的按排版好的规格型号进场。

3) 屋面板安装前应严格检查屋面梁、檩条的安装直线度, 待复查合格后在屋面上设纵横控制点形成控制网。

4) 吊装采用塔吊吊装, 塔吊覆盖区域外部分采用240 t吊车吊装。

5 安全措施

1) 进入施工现场的作业人员均应按国家规定正确使用劳动保护防范用品。

2) 司机、指挥、起重吊装、运输、电焊、架子工等特种作业人员须持证上岗。

3) 起重工每上班之前, 应检查起重机具、钢丝绳、吊环等, 确保安全可靠。

4) 在起吊重物的时候, 需要对重物经过的区域进行清场, 防止高空坠物伤人, 吊装区域必须设有显著的标志, 并禁止无关人员入内。

5) 高空连接作业应搭设稳固可靠的临时工作平台, 为便于施工人员操作, 放置简易爬梯。

6) 进行电、气焊时, 必须使用面罩和护镜, 严禁使用漏电、漏气的设备, 火线及接地线均应完整, 不得用铁棒等物代替接地线或固定接地点。

保定钞票纸业有限公司二分厂技术改造项目为国家重点项目, 质量、工期必须严格保证, 屋面的施工质量及进度, 直接影响着后续设备及其他工序施工, 通过项目的合理施工、编排, 在甲方要求的工期内完美交付使用。

参考文献

大跨度房屋钢结构设计浅析 篇2

关键词：大跨度；房屋；钢结构；设计

中图分类号： TU 392. 5 文献标识码：A文章编号：1674-098X(2012)03(c)-0000-00

与其他材料的结构相比，钢结构具有材料强度高、结构重量轻;结构的塑性韧性较好;钢结构的制造简单施工周期短等优点。我们在进行钢结构设计时，应当从工程实际出发，合理选用钢材，选择高强度、具有较好经济指标的钢材;在结构方案选择上，应尽可能采用标准化、模数化的结构布置;在连接设计中，应选用构造简单、传力直接的节点形式，并应满足构造要求;另外，在钢结构设计中，还应保证钢结构在加工、运输、安装和使用过程中的强度、刚度和稳定性要求，并应针对钢结构的实际，满足防火、防腐的要求。宜优先选用通用的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量。

1 大跨度房屋主要的钢结构划分

大跨度房屋钢结构按刚性差异以及它们的组合不同，分成三类:刚性结构(网架、网壳、空间精架)、柔性结构(索结构、膜结构、索一膜结构、张拉集成结构)和杂交结构。杂交结构既可通过刚性结构和柔性结构的有机组合获得，也可通过变更传统结构的特性得到，如拉索一网架结构、拉索一网壳、拱一索、索一桁架等。

在此我们主要讨论刚性大跨度房屋和柔性大跨度房屋：

1.1刚性大跨度房屋

刚性大跨度房屋钢结构主要是指由钢杆件或钢梁、钢柑架组成的结构，且其刚度由结构的组成和构件自身的刚度形成。当结构由规则的空间单元组成时，称为空间网格结构，否则称为空间结构。

空间网格结构主要有网架结构、网壳结构、组合网架(壳)结构及预应力网架(壳〕结构等形式，一般由钢杆件组成。具有受力合理、计算简便、结构整体性强、刚度大、抗震性能优、用料省、制作安装方便、造价经济、造型丰富、适应性强等优点。

空间结构一般由钢梁或钢析架组成，在跨度较大时还辅以预拉力索以增加结构刚度、减少用钢量。空间结构除了有与空间网格结构相同的优点外，还具有结构体系简洁、更易体现建筑造型等优点。但与空间网格结构相比，构件和节点类型一般较多，制作较为不便。

1.2柔性大跨度房屋钢结构

柔性大跨度结构的受力体系可分为竖直平面、水平层面及空间三大类。其中，张力弦屋架、预张力索衍架体系属于竖直平面受力体系;单层预张力索网体系和张力膜结构体系属于水平层面受力体系;空间预张力索网格体系、索弯顶和张拉集成体系属于空间受力体系。

2 大跨度房屋钢结构的设计要点

大跨度房屋主要按照荷载类型进行设计，其荷载主要分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。对于永久荷载，应采用标准值作为代表值。对于可变荷载，应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。对于偶然荷载，应按照建筑结构使用的特点确定其代表值。

2.1永久荷载

对大跨度房屋结构，永久荷载主要包括屋盖结构自重和屋面覆盖材料自重。

屋盖结构的自重计算可采用经验公式或由计算机自动完成，在有擦体系中，还应计入擦条的自重。屋面覆盖材料自重主要是指屋面板、屋面保温层、找坡层及防水层等的自重。若有吊顶等装修构造或设备管道，按实际情况采用。

2.2可变荷载

作用在大跨度房屋钢结构上的可变荷载有以下几种。

（1）屋面活荷载。屋面均布活荷载一般按屋面的水平投影面计算。对于大跨度房屋钢结构，不上人屋面，屋面均布活荷载标准值采用0. 5 KN/m2，但当施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用，或在施工中采取特殊措施;上人屋面，屋面均布活荷载标准值采用2. 0 kN/ m2。

（2）雪荷载。屋面雪荷载的大小主要与屋面的几何形状、朝向和风向等有关。大多数情况下，屋面雪荷载小于荃本雪压。这是因为雪可从坡度较大的曲面屋顶滑落，风可将松散的雪从平屋顶刮下，有时雪还可能被屋顶外皮的散热所融化。然而，有时也会产生积雪，如双坡屋面的背风一侧、双跨或多跨曲面屋顶的交接处等。此时必须考虑采用较大的雪荷载。

（3）风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍，就会在建筑物表面的法向形成压力或吸力，这些压力或吸力称为建筑物所受的风荷载。风荷载具有静力和动力作用的双重特点，其静力部分称为平均风或稳定风，动力部分称为脉动风。平均风对结构的作用可用静力学的方法求得;脉动风对结构的作用应采用动力学的随机振动理论求得。

（4）温度作用。大跨度房屋钢结构在因温度变化而出现温差时，由于杆件不能自由变形，会在杆件中产生应力，即温度应力。温差的大小与结构合拢时的温度与当地年最高或最低气温相关，在设计中应考虑。关于温度应力的计算原则按空问结构的相关规程执行。

（5）支座位移。大跨度房屋钢结构由于位移的不均匀沉降而引起结构杆件内附加应力。

2.3 偶然荷载

在大跨度房屋钢结构分析中，偶然荷载主要是指地震作用。

地震作用是建筑物因地面运动而产生的一种惯性作用，属于动力作用。它的大小既与结构的固有振动特性有关，又与地面运动的特性有关。

地震作用与风荷载的区别在于:①地震作用完全属于动力作用，而风荷载具有静力和动力作用的双重特点。②地震作用与建筑物的重量直接相关，重量越大，地震作用也越大;而风荷载主要与体型(或流形)和开洞情况关系较大。③建筑物的自振周期越长，对承受地震作用越有利，而对承受风荷载却是很不利的。

地震作用包括水平地震作用和竖向地震作用两类。一般情况下，应在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用，对于8度和9度区，还应计算大跨度房屋钢结构的竖向地震的作用。

大跨度房屋钢结构的地震作用一般可采用振型分解反应谱法计算;对于某些规则的网架和网壳结构还可采用简化计算方法;对特别重要或体型特别复杂的空间结构，应采用时程分析法进行补充计算。

结语

大跨度房屋钢结构设计是经济和社会发展的需要。当今社会经济飞速发展，人民生活水平日益提高，世界各国纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物。来满足人们对生活空间的追求。我们从业者在进行钢结构建筑的设计时，首先应根据建筑结构的使用年限，建筑结构的安全等级以及需要抗震建筑结构的抗震设防类别确定其基本要求。重点要依据可靠度的要求进行设计，在规定的时间，在规定的条件下，完成预定功能的概率设计。

参考文献

【1】崔佳.《建筑钢结构设计》.2010

【2】沈祖炎 陈以一 陈扬骥.《房屋钢结构设计》.2008

【3】李天.《建筑钢结构设计》.2010.

【4】张耀春.《钢结构设计》.2007

浅析大跨度建筑屋面渗漏现象 篇3

建筑物的基本功能之一就是能够挡风遮雨,所以建筑屋面(楼面)防水是确保房屋工程质量的一个重要环节。但多年来国内外建筑屋面渗漏问题一直存在,我国这方面的问题更为突出。由于大跨度建筑中出现渗漏不仅影响建筑的立面效果,降低舒适度和美观,而且影响建筑物的正常使用;不仅增加房屋的维修费用,造成经济上的浪费,而且可能降低建筑物的使用年限。在我们日常生活中建筑因漏水而逐渐受到侵蚀与破坏,这种现象也随处可见。如图1、图2所示,某建筑由于渗漏导致大量的氧化钙析出。所以,有必要分析导致大跨度建筑物屋面渗漏的影响因素,提出改进技术措施。

2 影响建筑物渗漏的因素

2.1 建筑设计中对细部节点构造处理不当

(1)对屋面防水中的一头(防水层收头)、二缝(变形缝、分格缝)、三口(落水口、出入口、排气口)、四根(伸出屋面管道根、设备基础根、女儿墙根、烟囱根)等节点构造设计不当或未做详细交待,致使构造作法不到位,甚至未设附加防水层或附加层选材不当,造成这些部位渗漏。

(2)屋面排气口设置过少,导致找坡层和保温层材料中的水汽不能及时排除,在屋面内形成冷凝水。某高校教学楼屋面设计图纸上只在屋脊处留设一排排气口,导致屋面内大量冷凝水,有的从电线管中流出。后来经过分析,又在屋顶增设了两排排气口,使屋面内的冷凝水受热形成气体排出,解决了屋面渗漏问题。

(3)防水层收头翘边脱落,主要原因是收头处未加压条钉压、未用密封材料封口、立面卷材粘贴不牢、卷材收头端部铺贴时拉伸过紧,加上卷材后期收缩,使得收头翘边或脱落。

(4)女儿墙、山墙、砖烟囱等处的泛水卷材直接粘贴于垂直墙面上,泛水口上不设凹槽,不加压条。因砂浆和卷材胀缩不一致,抹灰层空鼓开裂,加之卷材高温伸胀,低温收缩变脆,反复循环导致泛水卷材上口翘边、张口,引起渗漏。

(5)突出屋面的铸铁排气管与防水层相接处泛水处理不当,施工时未做特殊处理,直接将卷材粘贴于铁管上。铁管周围无任何固定及密封构造,当铁管与卷材伸缩产生差异时,卷材粘贴处便会张口、脱落,引起渗漏。

(6)对伸缩缝、沉降缝、抗震缝等处理不当。建筑设计中经常有“三缝”的处理问题,有的建筑设计人员只注意立面造型美观,不太注意“三缝”的细部处理,造成这些预留缝引起渗漏。

2.2 材料原因

(1)对于柔性屋面,由于选材不当(如屋面使用不带保护层的聚氨酯涂膜作为防水层),偷工减料(如涂膜或卷材厚度较小,不符合有关规定)或使用假冒伪劣材料,使防水层过早老化开裂,引起渗漏;或选用的合成高分子卷材胶粘剂不配套,造成卷材搭接缝处张口翘边,引起渗漏等。

(2)对于混凝土结构,施工中加入了早强剂,使内部由于K+、Na+不与水泥水化产物化合;且其盐类均易溶解,因而较多残留于混凝土的液相中,会发生盐析现象,导致混凝土表面形成白色污染;更有甚者钠盐在混凝土表层结晶发生膨胀,极有可能造成混凝土的表层开裂甚至脱落。

2.3 施工原因

(1)屋面找平层做得不好,如材料配比不准、水泥用量过大、砂子粒径过细(如粉砂)或加水失控。找平层养护不好,保护不当造成早期脱水、受冻。基层脱皮、起砂、倒坡、开裂,就要引起油毡空鼓开裂造成渗漏。

(2)保温层铺垫不平不实,造成保温层厚薄不匀,干缩不一致。

(3)未按规定设置分格缝,由于找平层的开裂在所难免,设置分格缝的目的是把规则裂缝集中引导到分格缝处,以便集中处理。规范规定分格缝应留在预制板支承边的拼缝处,缝宽一般为20 mm,纵横向最大间距为6 m,并加盖200～300 mm宽单边贴的油毡。如苏南某工业厂房,使用不到一年时间,楼面保护层细石混凝土在分仓缝处多处跷起,造成屋面渗漏,其原因就是分格缝留设太窄,有的地方甚至几乎无缝,在温度应力作用下发生混凝土块隆起。

(4)防水层接缝开胶,其主要原因是搭接宽度不足、胶粘剂选用不当或涂刷不匀,搭接部位表面清理不干净、有灰尘或砂粒,粘合时空气未排净、辊压不实、热熔法施工时火候掌握不好等。

3 改进技术措施

通过调查研究,针对建筑物渗漏水现象,从建筑施工图设计、材料的选用、施工技术等方面提出如下解决措施。

3.1 建筑设计

建筑设计中,在特殊的部位要做特殊的防水处理,例如梁底与填充墙、柱与填充墙之间,应采用加铁丝网等技术。在节点方面可采用在做好基础防水处理后增加防水层,增加覆盖防止渗漏。外墙饰面设计上,需要提高设计标准及防渗漏的技术要求,如外墙第一层打底抹灰,应用1:2.5的水泥砂浆并在其上刷防水剂或掺109胶的水泥砂浆后,再批一层水泥砂浆,使其形成严密的防水层,把细微裂缝和毛细孔隙覆盖。

3.2 材料方面

(1)涂膜防水具有良好的耐水、耐候、耐酸碱特性和优异的延伸性能,能适应基层局部变形的需要。涂膜防水层的拉伸强度可以通过加贴胎体增强材料来得到加强,对于基层裂缝、结构缝、管道根等一些容易造成渗漏的部位,必须进行增强、补强、维修等处理。

(2)对由于氢氧化钙析出而影响渗漏的情况,可以在混凝土的外加剂选用时选用含碱量或含盐较低的外加剂,并在胶凝材料中掺入矿物掺合料,一定程度上抑制氢氧化钙的析出。橡胶片材有氯丁橡胶、三元乙丙橡胶等,橡胶具有良好的防渗性能、弹性、延伸性、耐老化性,可使用温度范围大,使用寿命可达几十年,与混凝土等材料能良好的粘结,能耐酸、碱、盐,不受霉菌、细菌及海洋生物侵害等。还可以对混凝土做表面处理,对混凝土表面进行涂覆,从而起到一定的保护作用。

(3)施工方面,做好施工前的准备工作,对施工人员技术及施工程序严格要求,提高屋面刚性或柔性防水质量的技术措施。做好原材料的实验及砂浆试验配合比工作,必须坚持先试后用的原则。

4 结语

目前国内已有专门针对大跨度屋面渗漏情况进行修补的公司,但是往往治标不治本。采用重复的修补,不但耗费大量的时间、人力和物力,而且存在着一定的安全隐患。我们认为只有从建筑设计、材料选用、施工工艺等几方面,从根本上解决大跨度渗漏问题,才能使大跨度建筑做到安全可靠、经济合理、适当美观。

参考文献

[1]张建荣.浅谈防止裂缝渗漏的施工技术措施[J].内蒙古石油化工,2007.

[2]任东升.浅谈当前屋面防水工程质量控制[J].建筑科学,2006.

[3]王国周,瞿履谦.钢结构—原理与设计[M].北京:清华大学出版社,1993.

[4]东南大学,同济大学,天津大学.混凝土结构设计原理(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[5]吕学文.刚性屋面渗漏的原因及防治措施[J].克拉玛依学习,2003(2).

大跨度钢结构屋面 篇4

摘要：大跨度钢结构雨棚结构体系轻盈、造型美观、布置简洁，在国内外建筑中应用普遍，特别是车站站台雨棚与公共建筑大悬挑式雨棚的应用十分广泛。本文主要分析大跨度钢结构雨棚的性能、结构设计与材料选择，并对钢结构雨棚的发展前景进行展望。

关键词：钢结构；雨棚；大悬挑式雨棚

中图分类号：TU226 文章标识码：A 文章编号：1672-2310（2015）12-007-107

雨棚是位于建筑外部空间的用以遮挡风雪和保护外门免受雨水侵蚀的水平构件，应用于门、窗、阳台上部、体育场看台以及车站月台等地方。随着我国社会经济的发展，城市建设加快，雨棚成为建筑的重要组成部分。悬挑雨棚不仅发挥着避雨的作用，而且外观造型优美，能够凸显建筑造型的特色，增加了建筑物的美观效果，在工程建设中应用广泛。

一、钢结构雨棚

伴随着社会经济与科技发展，钢材产量大幅增加，钢结构雨棚成为现代建筑工程的重要材料。一般在工厂统一利用焊接、安装等工程程序加工制作钢结构雨棚。目前较为常见的钢结构雨棚类型有：钢结构玻璃雨棚，顶部为钢化玻璃或者夹胶安全玻璃；钢结构铝板雨棚，主龙骨架以钢结构为主，顶部采用铝板，不生锈、不变形，防止高空坠物砸坏雨棚，性价比高，使用寿命长，在飞机场、银行、超市、政府工程、学校、酒店等均可使用；钢结构PC板雨棚由于自身存在较大缺陷，在建筑中使用较少。一般民用建筑多采用混凝土结构雨棚，但很多公共车站等建筑，由于建筑物物的外观要求比较严格，而且还必须满足外观要求和使用需要，导致雨棚的跨度不断增大，混凝土结构雨棚已经难以满足需求。钢结构雨棚因其自重轻、强度高、抗震抗倾覆能力强的优势，在铁路站台雨棚以及公共建筑中的大悬挑钢结构雨棚应用越来越普遍。钢结构雨棚质量容易控制，维护装拆便捷，具有可再造性，能有效缩短施工周期、减少建筑垃圾，成为现代建筑工程中应用广泛的雨棚结构。

二、大跨度钢结构雨棚应用――以站台雨棚为例

以2004年开通使用的北京站无站台柱雨棚为标志，钢结构无站台柱雨棚在国内得到了很广泛应用，给很多站台提供了方便。很多发展比较迅速的北京、上海等地都已经建立了很多无站台雨棚，如南通站雨棚、淮安站雨棚、泰州站雨棚等，无站台柱雨棚成为我国铁路大中型客站雨棚的主要模式。我国客站多为通过式，为了满足客站需求，无站台柱雨棚的建立长度通常四五百米，雨棚高度可以达到十几米甚至二三十米，完全可以满足站台人流量的需求。因而，无站台柱雨棚构建了一个覆盖整个站场范围的高大、通透的建筑空间，面积最大可达20万平方米，也让无站台雨棚建筑成为了体量巨大、全开敞的建筑样式，站台最大跨度在一百米以上。平面钢结构是无站台柱雨棚经常采用的结构，空间结构占用较少。柱距约为18米到33米之间，面板跨度在45米到67米之间。多采用采用断面为三角形的大跨度空间管桁架结构，纵向与横向桁架交汇节点连接采用管与管相贯焊接。不同结构的建筑物由于自身条件限制以及建筑的特点，需要设计不同的钢结构雨棚。如北京站采用连续拱形桁架结构，跨度46m，柱距33m，覆盖面积7.9万平方米。下表1是国内部分已建成的无站台柱雨棚概况，图1表示的是武汉站雨棚垂直轨道方向桁架。

三、雨棚覆面材料

公共建筑中对采光有较高的要求，采光玻璃因其具有的采光能力、平整性以及实用性、装饰性成为公共建筑雨棚的首选覆面材料。玻璃面板一般采用框格、绳索和拉杆等构件进行固定，组成雨棚。建筑师通常使用点式玻璃雨棚满足设计风格要求。钢结构骨架支撑受力主要利用钢爪将覆面材料玻璃面板固定在悬挑玻璃肋上实现。在玻璃肋尾部用钢爪连接钢夹板连接，通过钢爪传递玻璃板面荷载，极大减小了玻璃肋的受力。对于悬挑较小的雨棚，直接使用玻璃肋作为支撑体系，无需通过钢爪传递受力。但由于玻璃板面强度与局部承压能力相对较弱，用玻璃板作为结构支撑体系的雨棚连接点的构造处理难度较大。以玻璃板作为雨棚覆面材料的建筑，如浙大紫金港建筑系馆入口处的雨棚，该雨棚采用型钢悬挑骨架，其上覆盖用以采光以及防雨防尘用的玻璃。雨棚波浪曲线的造型与体态呈曲面完形的系馆建筑形象和谐一致，悬挑部分呈上升曲线，轻质钢骨架越向上越细，给人以轻盈飘逸的动态视觉感，显得充满灵气。

四、大跨度钢结构雨棚应用前景分析

随着社会经济的发展，钢结构雨篷的使用在全面的进行普及，推动了雨篷覆面材料的发展，新的科技元素不断融入覆面材料，节能减排成为钢结构雨棚的主要发展方向。公共建筑的雨篷相对跨度较大，特别是大跨度钢结构雨棚，在长时间的阳光直射下，会给雨棚产生很大的强度，所以，在未来建立钢结构雨棚的时候，可以将太阳能电池板利用技术和钢框架连实现连接，形成雨篷覆面结构，利用太阳能的光电技术，将太阳能转化成电能给建筑提供能量。这种方式不仅可以解决公建建筑采暖、制冷、照明等问题，还可以满足电力电气设备系统运行的需电供应。需要进一步完善太阳能板的造型和节点设计，在满足了建筑绿色节能的要求的同时体现建筑的美感，大跨度钢结构雨棚拥有广泛的市场前景。

五、结语

钢结构雨篷有诸多优点，但使用尚未普及。但由于钢结构的直接造价较高，至今没有形成统一的钢结构设计和施工规范，技术层面并不成熟，钢结构雨篷制作产业化程度不高等因素制约，我国的钢结构雨棚使用还不是特别广泛。本文首先简要介绍了钢结构雨棚，以站台雨棚为例分析了大跨度钢结构在现代建筑工程中的应用，继而分析了雨棚覆面材料，最后对大跨度钢结构的应用前景进行展望。

参考文献：

[1]沈雪，杨秋伟，李小琪.大跨度钢结构雨篷在现代建筑工程的应用[J].门窗.2012（10）

[2] 彭如慧.无站台柱风雨棚钢结构施工工艺[J].河南水利与南水北调.2012（04）

大跨度钢结构屋面 篇5

厦门会展中心三期工程位于厦门岛东南海岸, 平面建筑长413.8 m、宽142.5 m, 建筑最高处31.9m, 由M、N、O、P四个展馆相连构成。其中M、N展馆屋面为大跨度弧形金属屋面, 屋面跨度分别为99 m和72 m, 半径分别为219.5 m和140.6 m, 屋面建筑面积约为16 767 m2;结构形式为弧形大跨度张拉弦桁架体系, 为单层带隔热层的压型金属板防水屋面, 采用不锈钢内天沟虹吸系统组织排水。屋面剖面, 见图1。

2 屋面构造设计

2.1 屋面材料选用

厦门会展中心紧邻海边, 空气中盐分含量较高, 对屋面板耐腐蚀要求远超于常规。经比较, 屋面板选用博思格钢铁公司生产的Clean COLORBOND誖Steel (洁面恒丽板, 即镀铝锌彩钢板) 。该板采用博思格钢铁公司产品ZINCALUME誖Steel (优耐板) 为基板。优耐板的金属镀层由55%的铝、43.5%的锌和1.5%的硅组成, 金属镀层结构非常紧密, 且较为复杂;镀层中的富锌区和富铝区相互咬合, 使优耐板具有卓越的抗腐蚀性能, 可隔绝空气中的氧气、水及其他腐蚀性物质接触钢板表面, 使其具有超长的使用寿命。无论是严酷的工业环境, 还是海洋性环境, 洁面恒丽板都表现优异。另外, 该板的XRW涂层系统还使其具有抗褪色、持久亮丽如新的外观效果与独特的红外线反射性能, 并保有卓越的抗腐蚀性能和防止灰尘粘附性能。

屋面檩条同样也要具有优异的耐腐蚀性。经对比, 本工程选用来实公司生产的高强度镀锌檩条, 材质为G450镀锌钢卷;檩条的镀锌含量达到双面350g/m2, 具有极佳的耐腐蚀性能。

2.2 屋面面层构造设计

本工程紧邻海边, 风压较大, 在南立面还有高出屋面约10 m的女儿墙, 因此屋面风吸力与常规建筑相比, 变化较大, 且随屋面位置的不同, 风吸力也不一致, 在檐口区域将变得非常大。根据客户提供的风荷载风洞试验报告, 屋面风吸的设计值为-3.5～-1.5kPa, 且在M馆靠近南立面女儿墙角处该设计值还高于-3.5 kPa。因此, 屋面板板型选择至关重要。

经比较, 在满足屋面板为可滑动隐藏式固定的前提要求下, 选用来实公司生产的FLEX-LOK誖400直立锁边钢板。该板基材为0.60 mm厚的洁面恒丽板, 屈服强度为G330 (300 MPa) 。檩条间距则根据风荷载设计值, 控制在600～1 200 mm;其布置形式为井字形, 主檩条通过檩托板与屋面钢梁连接。屋面做法见图2, 檩条连接形式见图3。

来实FLEX-LOK誖直立锁边板通过进口设备连续辊压成型, 其主要特性为:1) 先进的直立锁边安装方式, 屋面无螺钉穿透, 确保极佳的水密性能;2) 固定座与屋面板间可相对滑动, 形成“浮动”型屋面系统, 满足大跨度屋面对热胀冷缩的要求;3) 灵活的屋面系统设计, 可满足不同建筑物对保温隔热及隔音的要求;4) 设备集装箱化, 根据项目需求可提供现场压型, 以满足单坡用板通长不搭接的要求。

来实FLEX-LOK誖直立锁边板通过特制的铝合金固定座与屋面檩条连接。固定座采用建筑级别的铝材料挤压成型, 外形经过精心设计, 可在经受向上的风荷载以及向下的荷载 (风、雪、重物) 等情况下, 依然保有最佳的强度。固定座的顶部与FLEX-LOK誖板精密嵌合, 保证屋面板在热涨冷缩的过程中能自由活动;其底部独特设计的隔热垫与固定座底紧密贴合, 可减少或消除冷桥效应。固定座的高度可根据屋面保温隔热层的厚度来定, 以保证获得最佳的保温隔热性能。屋面板板型, 见图4。

本工程屋面主次檩条的规格, 需依据结构计算确定。来实高强度镀锌檩条特点:1) 檩条屈服强度达450 MPa, 在相同的荷载与跨度、檩距下, 可降低檩条的截面高度与厚度, 减少用钢量;经对比, 相同荷载情况下所用檩条每m2用钢量比Q345材质的冷弯薄壁型钢节省12%左右。2) 具有较强的防腐蚀性能, 可减少后续的维护成本;次檩条的截面规格为C15015, 檩条间距根据不同区域的屋面风荷载设计值与屋面板的承载力确定;主檩条的截面规格为C15019或C15024, 檩条间距与屋面2W誖楼承板的宽度成模数, 为2 745 mm, 起始与结尾的间距可根据轴线尺寸调节。主次檩条使用L型的连接板和M12普通螺栓连接。

2.3 屋面配重构造选用

前已述及, 本工程屋面主体结构为弧形大跨度张拉弦桁架体系。为保证下弦张拉索的受拉作用, 需在桁架上弦增加额外的配重以满足设计要求。根据桁架上弦施工图, 屋面主梁的间距为2.6 m左右, 同时要求压型钢板底模肋高在50 mm左右, 并在底模上浇筑50 mm厚的素混凝土。因此, 要求底模具有较好的承载力。经计算对比, 来实公司的0.75 mm厚镀锌2W誖结构楼承板可满足该承载力要求, 并且比较经济。

来实2W誖结构楼承板板宽915 mm, 肋高51mm。该板型主要特性:1) 表面具有专利设计的压纹使压型钢板与混凝土之间产生最大的结合力, 配以加劲肋, 具有高承载力;2) 施工快速简捷, 在短时间内提供工作平台, 无需拆模, 无需临时支撑, 多层面同时施工, 降低工程综合造价, 缩短工期, 经济实用。来实2W誖结构楼承板板型, 见图5。

3 施工部分

3.1 屋面FLEX-LOK誖直立锁边板现场压型

本工程屋面跨度分别为99 m和72 m, 设计要求屋面板檐口至檐口为整张板, 不得搭接。经计算, 屋面板的长度亦为99 m和72 m, 板的长度远远超过运输限制, 故只能在工地现场进行压型加工才能满足设计要求。同时, 屋面板为薄板, 在吊装时易扭曲变形导致无法使用, 因此屋面板的垂直搬运无法使用吊机作业。经研究, 本工程屋面板进行高空压型, 成型后直接水平运至屋面上, 无二次垂直搬运。

来实FLEX-LOK誖直立锁边板压型设备是集成化为一体, 安装在集装箱中, 设备的搬运比较简便, 仅需吊机和拖车即可完成。设备的集装箱化, 使设备移动后仅需将地基调平即可进行屋面板的压型加工。同时, 在高空压型时, 因设备在集装箱中, 可用的高空平台形式比较广泛, 即可以使用辅房的混凝土框架屋面、钢结构支架或钢管满堂脚手架搭设。但不管选择何种形式的高空平台, 其最终目的均需满足压型设备的承载力和平整度的要求。

厦门会展三期工程屋面板的高空压型平台, 采用钢管满堂脚手架搭设。搭设前, 依据JGJ 130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》等标准规范进行脚手架受力计算, 选择合适的钢管脚手架材料规格, 对地面承载力进行验算并处理, 编制专门的施工方案 (图6) 。

脚手架的搭设, 需有专业资质的施工单位严格按照施工负责人审核并经专业监理工程师批准的施工组织方案进行, 搭设完毕后需经监理公司验收合格方可使用。脚手架顶面为方便工人行走和保证平整度, 满铺木质模板作为设备平台。为安全起见, 脚手架平台四周按规定设置安全栏杆和防护网, 在脚手架内部根据要求设置上人斜梯。

3.2 屋面FLEX-LOK誖直立锁边板施工安装

屋面板的安装工艺流程:檩条系统验收→起始位置的定位→固定座位置划线→安装固定座→安装天沟系统→安装屋面板、屋面板锁缝→屋脊、山墙等泛水板的固定安装→屋面清理→屋面工程验收。

在仔细核对建筑平面尺寸与设计图纸无误后, 使用经纬仪在屋面板起始位置弹出一条基准线, 作为铺设第1张屋面板的起始基准线。依据基准线按照405 mm的间距在檩条上标出固定座的位置, 并按已标注的定位线安装铝合金固定座, 固定座与檩条使用2颗5.5 mm直径的六角头自攻螺钉连接。FLEX-LOK誖固定座的安装方向, 如图7所示, 用以保证屋面板的安装方向尽可能地和项目所在地的常年风向相背;安装时, 需保证同一板肋上的固定座中心线尺寸偏差不大于2 mm, 固定座中心线与板肋中心线的夹角不大于1°。

在完成一部分固定座的安装后, 经检查, 若安装质量符合FLEX-LOK誖屋面板的安装要求, 即可安装屋面板。屋面板安装时, 应保证安装方向尽可能和项目所在地的常年风向相背。起始板安装时, 先将母肋扣合到第1排固定座上, 再将公肋扣合在紧邻的下一排固定座上, 并使用手动的锁边工具将第1张板的母肋在固定座的位置咬合。后续的安装, 需先将下一张板的母肋扣合在前一张板的公肋上, 再将该板的公肋扣合在固定座上, 并在进行下一张板的安装前使用机械锁边机器将前面已安装完成的屋面板公母肋锁合。如此进行, 直至完成。FLEX-LOK誖屋面板公母肋完成机械锁合后的要求是:板肋圆头处直径不大于20 mm。该板的安装示意, 见图8。

每天完成的屋面板安装, 必须同时完成板肋的锁缝工作, 并在下班前对最后一张板与固定座的连接处进行临时固定, 避免发生屋面板没有固定好被风掀起等问题。

3.3 细部节点做法

3.3.1 天沟节点

本工程的女儿墙为框架带填充墙的构造。由于屋面为弧形桁架支撑在混凝土柱上的结构体系, 因此屋面结构与女儿墙在沉降等变形上有差异。若天沟同时与女儿墙和屋面结构连接, 会因不均匀变形产生漏水的隐患, 因此将天沟系统全部通过女儿墙的框架梁柱来固定连接, 与屋面结构脱开, 就可保证天沟与女儿墙完整连接。檐口天沟节点, 见图9。

檐口天沟的支撑系统使用槽钢焊接成水平桁架, 弦杆采用20号槽钢、腹杆采用8号槽钢;为支撑天沟, 在桁架靠近屋面的一侧竖向焊接8号槽钢的立柱。桁架与混凝土柱通过预埋钢板焊接连接。

天沟使用2 mm不锈钢板在工厂折弯成型, 长度方向现场搭接, 搭接处使用氩弧焊焊接。

天沟与女儿墙面的交界处, 预先在女儿墙上做出混凝土挑板, 挑出墙面200 mm, 在挑板下固定铝合金泛水板, 泛水板与混凝土挑板间使用密封胶密封。天沟与屋面板的交界处, 则使用檐口泛水板连接。在施工时需注意, 泛水板不能与天沟直接连接固定。

3.3.2 山墙节点

在山墙位置, 因女儿墙与屋面所用材料不同而变形不同, 故不能使用一张整的泛水板直接固定, 需将泛水板分成两块, 一块与屋面板及女儿墙固定, 另一块仅与女儿墙固定, 并与前面一块泛水板搭接重合。与女儿墙墙面的交界处, 亦需预先在女儿墙上做出混凝土挑板, 挑出墙面200 mm, 在挑板下固定铝合金的泛水板, 泛水板与混凝土挑板间使用密封胶密封。山墙泛水板长度方向的搭接, 便于安装天沟位置的, 放在屋脊位置的下面。搭接处需严格按图纸要求填充密封胶, 并使用防水铆钉连接固定。山墙节点, 见图10所示。

4 结语

1) 屋面金属压型钢板为薄钢板, 通过机器冷弯辊压成型, 其受力情况比较复杂, 一般需要在实验室通过实验确定其承载力。在实际工程中, 需根据项目的风荷载结合不同板型的承载力, 选择合适的屋面板板型及屋面板材料厚度。

2) 金属屋面系统因屋面板板肋高度具有一定的限制, 因此屋面排水系统设计至关重要。需要根据当地年最大降雨量及合理的暴雨重现期, 计算天沟截面, 并合理选择雨水排放方式 (虹吸或重力排水) 。天沟截面需考虑一定的富余量, 并设置溢流装置, 避免雨水溢出天沟漏水。

3) 屋面板的施工安装定位要求比较严格, 安装时需严格遵循施工图纸和安装指导文件。

厦门会展中心工程共由三期工程和会议中心工程组成, 其中二期工程和会议中心工程完工于2008年8月, 三期工程屋面完工于2012年3月。会议中心金属屋面板板型与会展三期工程的相同。会议中心工程完工后经历过多次强台风, 未发生任何形式的破坏, 充分证明了FLEX-LOK誖直立锁边钢板良好的抗风性能;该项目距离海边仅500 m, 空气中的盐雾成分含量较高, 项目完工至今, 屋面板无腐蚀、无锈蚀。项目完工后, 亦未出现因屋面系统构造而产生的漏水现象。

摘要：来实公司生产的FLEX-LOK400直立锁边屋面板、高强镀锌檩条以及2W结构楼承板配重等构成的屋面系统, 在厦门会展中心三期工程大跨度 (99 m、72 m) 金属屋面上应用, 抗风揭、抗腐蚀, 且防水、保温、隔热;施工时, 屋面板需现场压型, 部件安装方向需背风向, 细部节点的安装定位比较严格;各期工程完工后, 屋面质量良好。

关键词：大跨度弧形金属屋面,屋面构造,FLEX-LOK直立锁边屋面板,施工

参考文献

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[7]Bluescope Steel Lysaght Ltd.LYSAGHT Purlins&GirtsUser's Manual[M].Australian:Bluescope Steel Ltd, 2003.

大跨度钢结构屋架安装 篇6

随着预应力混凝土梁板、钢网架、钢屋架等大跨度空间结构技术的出现，过去露天的体育场地逐步被室内体育场馆所代替，从而使人们的体育活动免受天气的影响。当前，越来越多的室内体育场馆也出现在了学校的基础设施中，本文主要介绍天津某中学体育馆工程练习场上空钢结构采光屋面钢屋架安装。

二、工程概况

天津某中学体育馆工程为地上两层建筑形式，首层层高4.5 m，檐口高度21.8 m, 是一个集健身厅、网球馆、羽毛球馆及综合比赛大厅为一体的综合体育场馆，首层为健身厅，二层包括网球馆、羽毛球馆及综合比赛大厅。其中练习场综合比赛大厅为该体育馆最大场馆，建筑平面尺寸为42×52 m，屋面采用钢屋架保温彩钢板采光屋面, 屋面两侧沿42 m跨度方向设置两条主排水天沟，屋面顶部沿52 m跨度方向设置10条次排水天沟。钢屋架由6道主桁架、15道副桁架和28个水平剪力撑三部分组成，主桁架采用Q235-B无缝钢管焊接而成，钢管截面规格主要为φ325×10、φ89～305×10，结构形式为两坡，副桁架采用Q235-B高频焊接钢管，截面规格主要为φ89×4、φ60×4，副桁架与主桁架采用高强螺栓成垂直方向连接，水平剪力撑采用φ20圆钢制作，整个钢屋架支撑于比赛大厅周边框柱上，框柱柱顶预设钢埋件，钢屋架支座位于主桁架两端。屋面板采用100 mm厚岩棉夹芯彩钢板材，屋面上设置全隐框采光天窗。体育馆练习场比赛大厅钢屋架的结构形式如下图1所示：

三、施工方案的确定

考虑到施工现场无整体或滑移吊装条件，屋架采用高空散装方式安装，安装操作平台采用满堂红脚手架，整个屋面系统的安装程序如下：

体育馆练习场比赛大厅屋架支撑框柱施工、柱顶预设钢埋件—钢构件预制—主、副桁架安装—水平剪力撑安装—钢檩条安装—二次涂漆—屋面彩钢板安装—屋面采光玻璃窗安装—包角、披水、打胶施工

四、施工过程、注意事项

整个屋面系统施工有三个施工重点：第一、满堂红脚手架搭设;第二、主、副桁架及水平剪力撑安装;第三、屋面彩钢板及屋面采光玻璃窗安装。

1. 满堂红脚手架搭设

根据钢屋架的结构形式，施工采用满堂红脚手架安装平台。满堂红脚手架既是施工人员的操作平台，同时在主桁架安装过程中也起到临时支撑主桁架作用, 脚手架的搭设形式必须通过设计计算。

在脚手架搭设之前考虑由于比赛大厅位于体育馆二层，满堂红脚手架需支撑于体育馆首层梁板上，同时搭设满堂红脚手架时首层梁板混凝土强度已达到100%，下部钢管模板支撑已拆除，因此首层梁板是否能够支撑上部满堂红脚手架体需进行计算分析。根据实际情况通过计算分析钢屋架安装满堂红脚手架立杆对首层楼面产生的荷载为2.65 KN/m2，而体育馆比赛大厅楼面的均布活荷载设计标准值为4 KN/m2，因此体育馆首层梁板能够承受上部脚手架产生的荷载。

脚手架搭设施工中严格遵守脚手架安全技术规范规定，脚手板按照支撑架体的平面尺寸满铺。

2. 主、副桁架安装

主桁架如图2所示，整个屋架安装过程采取先安装相邻两个主桁架再在两主桁架间安装副桁架从一侧开始安装顺序推进的安装顺序。安装前，应复校框柱柱顶埋件轴线、标高各项数据，并标注在框柱柱顶表面上。柱顶埋件标高误差较大的采用垫平钢板找平。主桁架长52 m，施工采用高空拼装法进行安装。相邻主桁架间副桁架采取加工厂预制，运至施工现场后吊装运至相邻主桁架间采用高强螺栓与主桁架固定方式进行安装。主桁架局部结构和主副桁架局部结构图如图3和图4所示，主、副桁架安装步骤如下：(1)采用塔吊将预制的主桁架组成钢管吊装至脚手架安装平台上;(2)安装主桁架支座：(3)将桁架下弦组成钢管点焊对接定位;(4)点焊安装连接桁架上、下弦且与下弦垂直的钢管;(5)点焊安装桁架上弦钢管;(6)点焊安装桁架斜撑钢管;(7)按照上述步骤点焊安装相邻主桁架;(8)在主桁架上焊接主、副桁架连接板;(9)吊装相邻主桁架间副桁架;(10)满焊主桁架各组成钢管接点;(11)点焊安装下一个相邻主桁架。整个安装过程按照上述步骤从屋面一端沿42m跨度方向顺序推进。施工中采用千斤顶调整桁架的水平、垂直度及同心度。在桁架的拼装过程中应经常观察桁架支撑点的位移情况，保证网架的拼装精度。为消除桁架整体向下挠度，桁架拼装时每道钢管对接焊缝向上提5-10%，以补偿桁架整体向下挠度。

3. 水平剪力撑安装

水平剪力撑采用φ20圆钢制作，长度为10 m左右，安装采用分段加工现场对接焊接，焊接后进行纠直并对焊缝进行打磨。拉索结构预应力的控制对安装位置的精度影响很大，张拉过程中，整体的控制尤为重要，需用应力控制和应变控制两种交叉进行，从而保证安装位置的正确。同方向的拉索，张拉应力应保持一致，张拉时使用扭力扳手按计算值逐级施力。

如图5所示。

五、结束语

经过现场的精心组织体育馆练习场比赛大厅钢屋架安装达到了设计及规范要求，为屋面板的安装奠定了良好基础，该屋面最终安装完毕后很好的实现了设计使用功能，屋面防水、排水无渗漏现象。

参考文献

[1]刘佳坤, 肖建春, 马克俭.太阳辐射对大跨度空间结构影响的研究现状.贵州工业大学学报 (自然科学版) , 2008 (04) .

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大跨度钢结构吊装技术刍议 篇7

1.1 吊装施工技术比对

滑移工艺是利用能够控制同步的牵引设备, 将分成若干个稳定的结构沿着设定的轨道, 从拼装位置水平移动到设计位置的施工工艺。该工艺要求结构平面外刚度大, 需要铺设轨道, 多点牵拉时同步控制难度大。

整体提升技术是根据各作业点提升力的要求, 将若干液压千斤顶与液压阀组、泵站等组合液压千斤顶群, 采用计算机同步控制的液压千斤顶作为动力设备, 保证提升或移位过程中大型结构的姿态平稳。

高空无支托拼装施工技术是将结构合理分段、选择吊装顺序, 使施工过程无需搭设支撑平台, 利用结构自身刚度形成稳定单元, 通过不断扩大单元接装, 最后形成整体结构。

高空散装施工技术的施工原理是根据结构特点, 选择合理的吊装顺序, 分段搭设承重脚手架, 单根杆件吊装至设计位置高空对位焊接。缺点是由于高空焊接难度大影响施工进度, 优点是适用于超大、超宽的钢结构以及交叉施工中。

1.2 方案选定

此单体工程为某车站无站台柱雨棚工程, 设计纵向A, B, C, D四个轴线, 轴线间距分别为81.2m, 22m, 70.9m, 横向12个轴线, 轴线间距36m, 共492m, 总建筑面积为69666m2。该工程主体结构采用空间钢管桁架结构。A, D轴钢立柱均为钢管混凝土直柱, B, C轴钢立柱为Φ600mm的V形柱, 两头采用铰接结构。主桁架梁采用空间正“△”管桁架结构, 两下弦杆间距12m, 高6m;横向采用宽11m、高4m的折板桁架连接保证结构稳定。此单体工程主体钢构件属超大、超宽结构, 如采用滑移、整体吊装方案, 选用合适的吊装机械进行吊装时就位和操控都比较困难, 占用场地大, 而且在机械费用方面也不经济。现结合施工现场实际施工条件和环境, 同时考虑多家施工单位交叉施工, 尽量减小对合作单位的影响, 因此对主桁架梁采用更为经济、方便施工的高空散装方案。施工中严格控制主桁架梁的焊接质量和尺寸精度, 根据场地情况和结构受力进行承重点设置, 保证结构不变形, 不发生大的挠度。

2 吊装施工的技术设计

2.1 桁架梁高空散装的测量控制

1) 测量标识和永久性观测点的设置。主桁架梁高空散装前搭设承重支架和相应的操作平台。吊装时在承重支架上设置承重头, 在弦杆上设置测量标识, 精确控制轴线和标高尺寸。支架拆除前, 在主桁架梁跨间车站轨道正线上方的两侧下弦底部焊接三角钢板作为永久性观测点。

2) 测量控制。初步控制:吊装前将弦杆在承重头上的轴线位置和标高尺寸 (含起拱高度:大跨度钢结构在拼装时提前预留的高度) 控制点引至胎具上。精确控制:主桁架梁弦杆吊装放置承重头上后, 测量人员利用全站仪控制弦杆的直线度和标高, 通过承重头支撑游托调整标高, 利用焊接定位块控制轴线尺寸。

在主桁架梁腹杆拼装完成后, 复测轴线的偏差及承重头位置下沉情况, 及时跟踪测量和调整。承重支架拆除后, 全面复测主桁架粱标高及下挠情况, 为次桁架梁及檩条安装提供数据。

2.2 承重支架及操作平台搭设

根据施工组织设计, 按照主桁架梁承重头设置位置搭设承重支架。因考虑运输方便、搭设便捷, 承重支架采用扣件式Φ48×3.5普通脚手架钢管搭设 (见图1) 。搭设高度为桁架梁下弦以下500mm~600mm至实际地面高度, 承重支架承重立杆采用双立杆, 双立杆上部插入游托, 游托上放置16号工字钢对桁架下弦杆进行支撑。在吊装前预先调整好游托的标高, 且考虑下沉因素, 游托标高要比实际需要的标高高2cm。承重支架所有立杆下部安放底座, 且底座下垫有枕木, 承重支架基础承载力必须满足受力要求, 并比自然地面高5Ocm。承重支架之间设操作平台连接, 操作平台铺满厚度不小于50mm的木跳板, 板宽200mm~300mm, 并将木跳板绑扎牢固。操作平台周围搭设1.2m的护栏, 护栏中部搭设一道水平杆, 底部设置高20cm的踢脚板。护栏上设置安全网。

2.3 桁架梁吊装计算与校核

以上弦杆吊装为例进行计算与校核。

1) 起重机的选择。已知上弦杆构件长约20 m, 重量加上吊钩等不超过8t, 按8t计算。查100t吊车特性曲线可得回转半径为15m时起重机的起重量为9.7t, 吊臂长度可达44m, 就位高度不超过26m, 完全满足吊装要求。

2) 钢丝绳的校核。Qj=K动×K不动×Q=1.1×1.2×8=1O.56t。

其中, Qj为钢丝绳所受的拉力;K动为动荷载系数;K不动为不动荷载系数;Q为静荷载 (构件及吊钩的重力) 。

所选钢丝绳为6×37+1Φ24mm-170MPa, 其破断拉力约为35800kg。每根钢丝绳实际所承受的拉力F=0.5Qj/sin60°=6097kg, 安全系数K=P破/F=35800/6097=5.87, 所选钢丝绳满足要求。其中, P破为钢丝绳破断拉力。

同理可得, 下弦杆吊装计算与校核根据长约20m, 重量加上吊钩等不超过6t, 选用50t吊车, 当回转半径为10m时起重机的起重量为10.06t, 吊臂长度可达32.85m, 就位高度不超过20m, 完全满足吊装要求, 选用钢丝绳为6×37+1Φ24mm-170MPa满足要求。

经过计算校核, 再通过绘图模拟施工现场吊车就位位置及可伸出臂长 (见图2) , 进一步验证所选吊车能满足使用要求。

3 结语

此单体工程无站台柱雨棚的超大、超宽钢结构吊装工作是一项技术性强、涉及面广、各相关环节相互制约性强、现场不确定因素多、安全隐患多的工作, 需要精心设计和严密组织。

1) 优化设计吊装方案是提高吊装工作效率、产生经济效益的最重要环节, 吊装设计人员需对吊装方案作多方案比较, 从中筛选最优设计方案。2) 吊装施工设计人员必须全面了解所选吊车的特性。3) 吊装施工没计中采用了计算机辅助设计和模拟技术, 快速精确, 行之有效。4) 吊装中采用精确的测量控制方法。

建筑的功能多样化和美观要求引发了钢结构施工技术变革, 这些变革不仅仅是施工技术上的简单更新, 更多是创新出多样化的施工工艺, 比如整体吊装、整体滑移、计算机辅助模拟技术等等, 推动传统的施工技术向跨行业、高科技领域迈进

摘要：随着建筑理念的不断更新, 许多工程逐渐采用大跨度、复杂空间钢结构作为主体结构系统。本文以某工程为例, 对工程大跨度钢结构吊装方案的选择及吊装方法进行了具体的阐述。

关键词：钢结构,吊装,施工技术

参考文献

[1]王建华.大跨度钢结构整体吊装与浮沉技术施工实践[J].浙江水利水电专科学校学报, 2007 (3) .

某大跨度钢结构雨蓬设计 篇8

1工程概况

某工程为观演类的大跨度钢结构建筑,大门的雨蓬是进入到主体建筑中必须要经过的一个区域,同时它也是观众对整个建筑形成第一印象的关键点,因此建筑设计师在对雨蓬的整体造型和构件形状的具体尺寸进行设计的过程中都有了更高的标准和更加严格的要求,之所以这样做是因为能够使得雨蓬在成为一个结构的同时也能独立的成为一个建筑,也就是说机构的构件要处在完全外露的状态,雨蓬的玻璃面板上可以根据设计的需要设置一些装饰,其余的部分都是和谐统一且不带装饰的。

2结构布置

雨蓬的结构剖面图如图1所示,从图中我们可以知道雨蓬主要是由以下几个结构组成的,它们分别是两道混凝土墙、5道圆锥管拱、异形截面梁、幕墙立挺和4根室内的钢柱构。G1是异形截面梁悬挑一侧的封口元件,所以其不会设置到拱脚的位置上,只是扮演了横向连系梁的角色,其自身的截面积也不是很大。G2和G3明显朝着结构主体的方向倾斜,所以它也成为了室内部分和室外部分的一个重要的分界,在这个平面的内部还要完成幕墙立挺结构的设置工作,幕墙的下端要直接固定在主体结构和地下室外墙的最上端。G5设置在了竖直面的内部,和G4直接交叉在了地下室墙的顶部,G2、G3、G4、和G5借助异形截面钢梁形成了一个整体,实现了无缝连接,这个整体具有良好的稳定性。在结构运行的过程中G3借助竖向短柱将整个建筑的荷载都传递给了混凝土墙,混凝土墙再将这些荷载传递给建筑的基础结构。在室内的四根钢柱会和结构顶端的钢梁形成一个完整的框架结构体系,这样也就对室内的异性钢梁和悬挑梁构成了一定的支撑作用,在结构中要对背面的钢柱设置牛腿,这样就可以对相邻的混凝土结构形成支撑。异形梁截面如图2所示,从G2开始到G5形成了一个贯通的梁,其截面为D高度h主要是要按照建筑建设的实际需求来进行一定的线形变化的,只是连接G2和G3的异形梁可以选择截面E,其高度h也是随着建筑自身的变化而出现对应变化的,顺着拱的方向,异形梁的高度也不是一成不变的,同时在方向上也可能产生一定的转变高度变化的范围是450~600 mm,拱顶位置截面的高度达到了最大水平,拱脚处的截面高度达到了最低水平。

3整体模型分析

分析软件采用3D3S9.0,异型截面按照实际情况建模,变高度异型梁做分段处理。

3.1荷载工况与组合

荷载考虑恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度荷载和地震作用等6个工况。其中风荷载考虑前风、后风、左风、右风四种情况。

荷载组合考虑如下情况:

(1)1.35恒载+1.40x0.70活载;(2)1.20恒载+1.40活载;(3)1.20恒载+1.40风载;(4)1.00恒载+1.40风载;(5)1.20恒载+1.10温度荷载;(6)1.00恒载+1.10温度荷载;(7)1.20恒载+1.40活载+1.40x0.60风载+1.10x0.70温度荷载;(8)1.20恒载+1.40x0.70活载+1.40x0.60风载+1.10温度荷载;(9)1.20恒载+1.40x0.70活载+1.40风载+1.10x0.70温度荷载;(10)1.00恒载+1.40风载+1.10x0.70温度荷载;(11)1.20恒载+1.20x0.50雪载+1.30水平地震+1.30x0.5竖向地震。

3.2结构动力特性

动力结构从某种角度上来说就是结构自身的重量和刚度分布在宏观上的具体表现,它可以对结构在地震作用下的整体性予以判断,同时也可以对暴露在外的结构对地震作用较为敏感的薄弱部位予以确认。其动力性特征如图3所示。

第1振型为室内部分的侧向平动,原因是北侧柱牛腿承担了相对自身侧向刚度来说很大的竖向荷载。第2振型和第3振型为G2及其所连的异型钢梁上下振动,这说明由于G2是斜放的拱,竖向刚度被削弱,从受力上更接近一根曲梁,异型钢梁做为悬挑构件支承着G2,由此可见结构的竖向地震力不容忽视。第4振型为第1振型的高阶形式,之后的许多阶阵型均表现为第1和第2振型的高阶或组合形式。

3.3线性屈曲分析

在恒+风(风压力)作用下,结构线性屈曲特征值最低,第1阶屈曲特征值为17.3,第2阶屈曲特征值为19.9,可见线性结构稳定系数远高于网壳规范规定的稳定系数5。

3.4内力计算结果

G2、G4和G5内力主要是轴力,G2最大轴压力为831.6 k N,出现在柱脚部位,G2出平面计算长度取第1阶线性屈曲模态的1/4波长,近似为15 m,长细比为147,稳定应力比0.47。G4、G5平面内外均有支撑构件,基本是强度控制,G4最大轴压力为1550 k N,应力比0.32,G5最大轴压力718 k N,应力比0.34。G3受力较复杂,轴力、弯矩、剪力、扭矩均不可忽略,最大应力比为0.68。

3.5位移计算结果

室内北侧柱顶最大水平位移为25 mm,最大容许位移为7648/300=25.5 mm;拱3顶部水平位移23.7 mm,拱竖向矢高7808,按H/300控制,最大容许位移为7808/300=26.03 mm,水平位移满足规范要求。

室外部分最大竖向挠度93.4-12.9=80.5mm,悬臂跨度L=12696 mm,挠跨比为1/315;室内部分主梁最大挠度20.1 mm,跨度11583 mm,挠跨比1/576;室内部分次梁最大挠度17 mm,跨度16560 mm,挠跨比1/974,竖向挠度满足规范要求。

4结语

在对某工程的雨棚设计进行全面论述之后,我们可以看出来,雨蓬结构自身具有着十分明显的复杂性,同时构件是异形截面的形式,模型采用的是真实的截面形状模拟形式,这样也就使得计算的误差降到了最小的水平。其次是在异型复杂截面构件计算的过程中,并没有一个相对较为统一的依据,所以一定要对其开展更加全面的分析,只有这样才能保证构件设计的安全性和科学性。

参考文献

[1]王艳敏,解文红.大跨度钢结构施工技术[J].河北煤炭,2006,(3).

大跨度钢结构建筑防火与灭火 篇9

1 建筑特点

(1)主要承重构件为钢材。

钢建筑的主要承重构件,屋架、梁、板、柱等,都是利用型钢经过铆焊加工制成的;顶棚由彩钢板和保温材料等组成;墙体结构有的是钢柱作支撑,彩钢板、保温材料和内装饰材料构成,还有的用空心砖填堵;也有的主体是砖混结构,房顶是钢结构。

(2)内部空间大,承载能力强。

如发生火灾的山东威高集团医用高分子制品股份有限公司车间建筑面积为12 000 m2(南北长150 m、宽82.1 m),结构为单层排架式钢结构,内部无承重墙,只有钢结构梁柱,中间由南北一条人流走廊将厂房分割成东、西两部分;再如,山东淄博发生火灾的山川医用器材有限公司车间,东西长64 m,南北长106 m,占地面积6 784 m2,建筑面积13 248 m2,建筑高度10.5 m,共两层,梁、柱等承重构件均为钢结构,承载能力强。

(3)建筑内火灾荷载大。

如山东某市灯具城,东西长190 m,南北宽40 m,共四层,一、二层经营,三、四层为仓库,储存了大量的灯具、附件等货物。大跨度、大空间的建筑内火灾荷载大,内部结构复杂,是造成火灾失控、形成大火的潜在因素。

(4)消防设施易受损坏。

多数较规范的大跨度钢结构商场、厂房等,虽然设计并建有自动报警、喷淋、室内外消火栓等消防设施,但因火灾发展速度快,这些消防设施会随着建筑物的坍塌和高温烧烤等而损坏失去作用;有的建筑根本未按设计施工或违章施工,导致未设消防设施或所设消防设施先天不足,留下后患。

2 火灾特点

2.1 钢构件易变形,导致建筑物倒塌

火灾开始阶段,钢构件随着温度的升高强度有所增加,未进行防火处理的钢结构,温度超过200 ℃后强度开始减弱,温度达到350、500、600 ℃时,强度分别下降1/3、1/2和2/3,当温度超过700 ℃时,构件强度要减少90%以上。查资料得知,现在钢结构建筑最常用的Q235、Q345钢,在全负荷的情况下失去静态平衡稳定性的临界温度也只有540 ℃左右。我国上世纪90年代初,对裸露钢梁的耐火极限进行了验证,确认了I36b、I40b标准工字钢梁的耐火极限分别为15、16 min。总结我国几起此类的大火,建筑物坍塌时间均在20 min左右。

2.2 火势猛,易形成大火、造成人员伤亡

(1)易形成大火。

因大跨度钢结构建筑内部空间大、空气充足、可燃物多、火灾荷载大、内部结构复杂,极易发生轰燃,很快就会发展到猛烈发展阶段。钢结构建筑导

热速度快、耐火极限低,建筑构件会在较短时间内坍塌,消防队到场时往往错失控火有利时机,这是造成大面积猛烈燃烧,进而导致整个建筑坍塌的主要因素。

(2)易造成人员伤亡。

一是因建筑装修材料燃烧分解出大量的CO、CO2、NO、NO2、NH3和其他有害气体;且燃烧消耗大量氧气,使内部空间的氧含量急剧下降,有害气体的浓度迅速增大,被困人员很容易中毒窒息、死亡;二是大跨度生产车间内部面积大,且设有多个车间或生产工段,结构复杂,人员距离疏散出口较远,一旦发生火灾尤其是夜间断电后,被困人员逃生困难,极易造成人员伤亡。如2003年4月5日山东青岛某食品有限公司熟食加工厂(车间昼夜不间断生产,该车间内有533名职工在工作)发生火灾,造成21人死亡。

2.3 扑救难度大

(1)障碍物多,灭火内攻难度大。

因室内面积大,塌落物纵横交错,厂房内设备多,间隔、柜台、地沟等情况复杂,实施内攻、延长进攻线路、转移阵地都非常不便;如果建筑坍塌,大火阴燃时间长,破拆、灭火、清障困难,持续时间长。

(2)搜寻难度大。

因建筑面积、跨度大,内部火灾荷载大,燃烧猛烈,内部结构复杂,深入内部救援、强攻救生难度较大,建筑坍塌后搜救难度更大。

(3)营救难度大。

灭火人员易被砸伤,甚至出现倒塌埋压,难以及时撤出,因建筑高大,热传导速度快,火势发展蔓延快,房顶随时都有可能坍塌,深入内部实施营救的作战人员稍不注意,或指挥失误,随时会有被砸伤或被困的可能,将给营救工作带来极大困难。

3 防灭火中应把握的几个重点

3.1 防火应把握的重点

(1)增强建筑材料的防火性能。

大跨度钢结构建筑,必须要按防火等级粉刷防火涂料,粉刷防火涂料要通过科学先进的技术手段,防止使用伪劣产品、偷工减料的现象发生;要研究开发难燃或不燃的保温材料、彩钢板和装修材料,从根本上提高此类建筑的防火等级。

(2)防火分区与挡烟垂壁。

如大跨度钢结构商场,甲乙类生产(储存)单位等,在建筑规范上要予以修改,一是用实体墙分割作为防火分区;二是顶部保温材料、彩钢板要随防火分区断开,为灭火防御创造有利条件;增加此类建筑的挡烟垂壁,以减缓火势发展蔓延的速度。

(3)加强消防建审、验收和防火监督检查。

公安消防部门要严格把好建筑审核关和验收关,改进验收技术手段,确保建筑消防设施符合规范且完好。各级防火部门要加强监督检查,严格依法办事,督促单位按规定维修保护消防设施,确保固定消防设施完好。对那些未经消防建审、验收的单位不准其生产、经营,对消防设施不能用或未设消防设施的建筑,坚决不准其开工生产、经营,待手续完备,符合消防要求后再开工、营业。

3.2 灭火救援应把握的重点

3.2.1 火情侦察

公安消防部队到达现场后,及时成立火场指挥部,设立并确定侦察小组和人员,实施不间断地侦察,为指挥部提供战斗信息。

(1)查明情况。

一是消防控制室是否启动并正常运行;二是内部情况,即着火部位、被困人员情况、内部结构、着火物等(可通过画草图等快速明确内部结构、被困人员情况等);三是建筑是否粉刷了防火涂料、级别等。

(2)火情侦察的要求。

一是深入内部的侦察人员不少于3人,并要做好防护;二是必要时部署水枪实施掩护;三是根据情况可设多个侦察小组,并根据火场需要增加或减少侦察小组和人员;四是火场侦察要贯彻整个灭火救援的始终。

3.2.2 初 战

初战力量到场后,一方面组织力量深入内部控制火势,另一方面组织疏散抢救人员,如抢救人员任务重时,要集中兵力救人。初战会出现两种情况:(1)救人、控火成功,即将人及时救出的同时将火控制住,此时可适当增加控火水枪,进而灭火;(2)火场失控,即火强我弱,大火疯狂燃烧、蔓延,错失灭火救人良机。

3.2.3 启动自动消防设施

公安消防队到达火场后,要注重启动建筑内部喷淋和防、排烟系统,关闭空调系统,以阻止火势发展蔓延。

3.2.4 全力打好救人、进攻防御战

(1)调足灭火救援力量。

有预案的,按照灭火救援预案一次性调集力量;没有预案的,首批(初战)指挥员根据燃烧部位、建筑面积、可能蔓延的情况、消防水源、天气等快速估算,确定所需增援力量,及时向指挥中心报告火情,请求增援并调集社会联动单位力量,迅速战斗展开。

(2)抓住火场主要方面,积极防御。

深入内攻,指挥员要问清建筑是否进行了防火处理,火灾持续时间,科学判断,指挥部队进攻与撤离。有效防御,即将到场力量用于救人和控制火势扩大蔓延等重要方面。应当正确处理好如下关系:一是如有人员需疏散、营救,火灾处于初起阶段(发生火灾30 min内),应以疏散、强攻救人为重;二是如火势处在发展阶段(发生火灾突破了30 min),应强攻救人与控火防御同时进行;三是如大火处于猛烈发展阶段(着火突破了40 min),大火肆虐燃烧、疯狂蔓延,完全丧失救人机会,要以全力控火防御为重。

(3)疏散救人。

当火势迅猛发展,火场内仍有人员被困时,要在组织力量控制火势发展蔓延的同时,尽最大努力抢救出更多的人员。疏散人员的方法,一是利用广播

系统,稳定情绪;二是专人组织引导,并适当控制流量;三是出口设警戒人员指示方向,控制无关人员进入;四是途中有人指挥,禁止中途停留或返回;五是被疏散人员低姿前进,组织疏散者采取防烟措施。抢救人员的方法,一是梯子救人;二是救生气垫救人(三层以下);三是实施破拆,水枪掩护强攻,打开救生通道救人。

(4)打防御战的几个战法。

一是进攻要敢进会堵。在建筑不可能坍塌时,要果断下令、敢于进入,进入后要形成控火之势,不要见火即打,赶着火跑。二是打“有灭有疏,有攻有防”的战术。正确战法是一面、两面或三面部署力量阻击,即阻击阵地要同时部署双排水枪(炮)进攻、外部布设高喷车水炮打击,形成前攻后防的阻火之势;在进攻阵地对面不设力量,以便将烟火能量释放出去,或运用大功率负压排烟机排烟,同时部署水枪监护,防止烟热引起毗邻燃烧,这样利于进攻面进攻。三是要敢打“丢卒保车”之战。即在两面夹击控火难以实施时,指挥员要大胆丢掉次要一面,任其燃烧,集中优势兵力在重点一面阻击控火,视情况在另三面或两面、一端打开门窗释放烟火能量,如进攻方向的对面无门窗时,可破拆洞口,实施自然排烟或机械负压排烟,加快烟火能量释放速度。四是打防御战可设二或三道防线。即在第一道防御线的基础上,留好提前量,在房顶实施破拆,室内疏散物资,打开隔离带,同时内部布设双排水枪,外部建筑两侧布设高喷车,形成上下内外夹击之势,一旦第一道防线失控,水枪手即快速撤出阵地,第二道防线会集中优势兵力控火。

(5)打防御战需注意的问题:

一是要根据建筑结构、着火时间、粉刷防火涂料与否等情况预测、判断房顶坍塌的时间;二是安排有经验的官兵担任观察员,观察火势发展情况和建筑结构变化情况,为指挥人员随时提供信息;三是消防车要占领水源,形成合理的供水方式,保证供水不间断。四是正确排烟。即运用水驱动正压排烟机等在进攻面正压排烟,在进攻阵地的另一面或两面部署大功率负压排烟机抽排烟,以利于正面进攻防御。五是如长时间作战,要安排轮换作战的战斗梯队;同时备好机动队,已备特殊情况下实施营救。

3.2.5 打好进攻灭火战

(1)内攻灭火。

一是在火灾得以控制、火势逐步下降的情况下,要组织力量逐步推进灭火;二是随着内攻时间的延续,要根据火场态势实施分割战术,将火场分成作战片区,内攻灭火;三是内部进攻受阻时,可破拆清障。

(2)火场局部或大面积坍塌,有人员遇难,要注意如下问题:

一是划片(段)分割火场,实施边破拆,边灭火、边清理搜救的战法,尽快灭火并将现场清理完毕;二是可利用挖掘机、推土机等机械与特勤破拆器材配合作业的办法逐片实施破拆;三是清理搜救遇难人员要慎重,可采取人工与机械相配合的办法,尽量确保遇难人员尸体的完整。

3.2.6 防火涂料市场、施工中存在的问题

据调查,目前在防火涂料经营、施工中存有许多问题。主要是检测偷梁换柱、生产假冒伪劣、施工偷工减料、市场管理不规范及监督不力、检测技术落后等,导致粉刷防火涂料的大跨度钢结构建筑大部分达不到防火等级的要求。鉴于以上几方面的问题,灭火指挥人员在灭火救援战斗中面对粉刷了防火涂料的钢结构建筑,不要轻易或过度相信防火涂料的作用,要根据建筑结构、生产性质、火灾荷载等,随时注意观察分析火情,科学判断、预测建筑坍塌的时间,严防坍塌伤人事故的发生。

4 结束语

大跨度大空间钢结构建筑火灾,扑救难度大,官兵灭火救援经验不足,且此类建筑会越来越多。对此,公安消防部队要坚持深入单位“六熟悉”,切实掌握建筑特点、结构和内外部消防水源等,并加强此类火灾的战术研究,掌握其火灾燃烧特点、规律和相应的对策,不断提高部队扑救此类火灾的实战能力。同时,要通过政府应急办加强联动机制建设,制定灾情社会力量调集方案,掌握辖区内大型机械设备等情况,明确调集方式和电话,充分做好灭火救援准备,一旦火灾发生,快速调动支援火场。

摘要：介绍山东省现有大跨度钢结构建筑情况,分析大跨度钢结构建筑的建筑特点及火灾特点。对灭火救援中侦察、救人、防御控火、总攻灭火、防火涂料粉刷等重点进行探讨。

关键词：大跨度钢结构,建筑防火,灭火救援

参考文献

[1]GB 700-88,碳素结构钢[S].

[2]GB 1591-1994,低合金结构钢[S].