大跨度钢结构和索膜结构作为大型公共建筑的主要受力部分和新型屋面系统,其质量直接影响到建筑物的安全和使用功能。本文仅结合上海体育场、浦东国际机场、虹口足球场、上海新国际博览中心等工程的监理实践,对大跨度钢结构和索膜结构施工质量控制的几个主要方面进行一些讨论。 ⑴ 对桁架钢构件制作质量的控制 ① 对于钢构件制作的胎架划线和搭设尺寸、钢构件拼装时的基准线和定位方式等进行严格检查控制。 ② 钢构件拼装检查应在制作焊接完成后自由状态下进行。应按每榀构件拼装胎架中每一支点的三维空间位置验收结构尺寸。 ⑵ 钢结构焊接 ① 对于施工单位首次焊接的钢种,一定要进行焊接工艺评定,并制定相应的焊接工艺。 ② 监理一定要抓住对焊工合格证的检查。检查内容应包括:母材及焊材种类、焊接位置、焊工合格证的有效期。 ③ 严格把住接头装配质量关。接头的装配质量包括:坡口质量,根部间隙,对口错边量等几个方面。 ④ 当焊接表面潮湿、有油污,焊接环境温度过大或焊接部位受风、雨、雪直接侵袭时,都无法保证焊出高质量的焊缝,特别是焊低氢焊条时更容易出现问题,施工单位应在工艺方案及对焊工进行施工交底时明确。 ⑤ 焊接过程中为减少焊接应力,防止产生焊接裂纹,应严格按照标准规定要求对焊接部位进行预热,在整个焊接过程中应随时加热以保证焊缝道间温度并一次焊完一条焊缝,在焊接完成后应及时按标准要求进行后热。 ⑥ 对设计及国家规范要求探伤的焊缝,应对每条焊缝按比例要求进行无损探伤。检验位置及长度由质检人员指定并书面通知NDT人员。检验后NDT人员应出具探伤报告,探伤报告应标明探伤的具体部位。 焊缝完成后质检人员及时按设计和GB50205等标准要求进行外观检查和无损检验,不合格部分及时通知焊工返修(返修焊缝工艺也必须是评定合格的)。 ⑶ 钢结构安装质量控制 ① 安装前,施工单位应对构件的产品合格证、设计文件与预拼装记录进行检查,并复验记录构件的尺寸。钢结构的变形、缺陷超出允许偏差时,应进行处理。 钢结构安装前,应编制详细的测量和矫正工艺,厚钢板的焊接应在焊接安装前进行模拟产品结构的工艺试验,编制相应的施工工艺。对拼装好的屋架应预设一定的起拱度。 ② 钢结构吊装就位后,应对构件定位轴线、标高等设计要求控制点进行测量做好标记,对吊装对接接头质量进行焊前检查。安装好临时支撑及钢浪索以使钢屋架在施工过程中安全稳定。 ③ 钢结构安装时,施工单位应提交每榀构件吊装后的标高尺寸、焊接、涂装等分别向监理提交验收。 ⑷ 高强螺栓施工质量控制 ① 对于通过高强螺栓进行连接的钢结构,制作时必须首先注意高强螺栓摩擦面的加工质量及安装前的保护,并应按标准要求对每两千吨、每种规格、每种加工工艺的高强螺栓摩擦面进行抗滑移系数试验。 ② 钢构件角度偏差将严重影响构件组装时的高强螺栓穿孔率。构件的扭曲会影响连接面间的间隙。因此在钢结构制作时应准备一定的胎架模具以控制其变形,并在构件运输时采取切实可行的固定措施以保证其尺寸稳定性。 ③ 钢结构安装单位在安装高强螺栓摩擦面前,必须将摩擦面保护好,防止污染、锈蚀。并在安装前进行高强螺栓摩擦面的抗滑移系数试验、检查高强螺栓出厂证明、批号,对不同批号的高强螺栓定期抽做轴力试验。 ④ 对高强螺栓安装工艺、包括操作顺序、安装方法、紧固顺序、初拧、终拧进行严格控制检查,拧螺栓的扭力扳手应进行标定等。 ⑸ 钢结构的涂装工程: ① 表面预处理的清洁度和粗糙度、涂装环境温度和湿度、两次涂装的时间间隔、涂层的厚度等。其中清洁度和粗糙度可按照标准图谱进行检查,涂层的厚度通过测厚仪测得。 ② 涂层表面不得误涂、漏涂,无脱皮和返锈,对涂层表面质量进行观察检查,干漆膜厚度的检验方法和验收标准应符合设计及GB50205等国家规范的有关规定。 ③ 防火涂料涂装工程应由经消防部位批准的施工单位负责施工。防火涂料的选择应是施工地消防部门认可的产品,并经国家权威防火产品检测机构检测符合设计对厚度和时间的要求。质检人员应随时检查涂装的基层质量。防火涂料不得漏涂、误涂,涂层应无脱层和空鼓。涂层厚度应按CECS24―90要求检查,并符合设计要求。质检人员对防火涂料的外观及表面质量按设计要求及有关国标进行认真检查,并填写记录表。 ⑹ 膜面屋盖工程 ① 膜面材料质量:工程膜面采用的主要有是聚四氟乙烯涂面PVC聚酯纤维类薄膜和玻纤特富隆薄膜,该材料国际上仅有少数几家公司生产。材料主要指标应包括单位重量、厚度、力学性能、光学性能、 防火性能及耐久性等。 ② 膜面的制作质量:包括1)几何尺寸:膜面的几何尺寸检查必须在拼接厂完成,拼接厂完工后按安装要求对膜面进行折叠、装箱,运到现场后直到吊装到安装位置才能展开。因此,在施工现场是无法对膜面尺寸进行测量的。2)膜面和接缝质量:安装过程中监理必须检查膜面上是否有划伤或破洞。如发现问题,应分清责任,要求膜面供货单位或膜面安装单位进行赔偿或修补。 ③ 膜结构支架制作安装:1)膜结构支架制作质量与钢结构类似,其最大 |
1网架结构 由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构,其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。 1.1网架结构的形式 (1)平面桁架系组成的网架结构。主要有:两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。 (2)四角锥体组成的网架结构。主要有:正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。 (3)三角锥组成的网架结构。主要有:三角锥网架、抽空三角锥网架(分Ⅰ型和Ⅱ型)、蜂窝形三角锥网架等型式。 (4)六角锥体组成的网架结构。主要形式有:正六角锥网架。 1.2网架结构的主要特点 空间工作,传力途径简捷;重量轻、刚度大、抗震性能好;施工安装简便;网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产,有利于提高生产效率;网架的平面布置灵活,屋盖平整,有利于吊顶、安装管道和设备;网架的建筑造型轻巧、美观、大方,便于建筑处理和装饰。 2网壳结构 曲面形网格结构称为网壳结构,有单层网壳和双层网壳之分。网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。 2.1网壳结构的形式 主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等。 2.2网壳结构主要特点 兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性,杆件比较单一,受力比较合理;结构的刚度大、跨越能力大;可以用小型构件组装成大型空间,小型构件和连接节点可以在工厂预制;安装简便,不需大型机具设备,综合经济指标较好;造型丰富多彩,不论是建筑平面还是空间曲面外形,都可根据创作要求任意选取。 3膜结构 薄膜结构也称为织物结构,是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优良的柔软织物为材料,由膜内空气压力支承膜面,或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。 3.1膜结构的主要形式 主要有空气支承膜结构;张拉式膜结构;骨架支承膜结构等形式。 3.2膜结构主要特点 自重轻、跨度大;建筑造型自由丰富;施工方便;具有良好的经济性和较高的安全性;透光性和自结性好;耐久性较差。 4悬索结构 悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件,并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系,悬索屋盖结构通常由悬索系统,屋面系统和支撑系统三部分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束,钢绞线或钢缆绳等,也可采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。 4.1悬索结构形式 悬索结构按索的布置方向和层数分为:单向单层悬索结构;辐射式单层悬索结构;双向单层悬索结构;单向双层预应力悬索结构;辐射式预应力悬索结构;双向双层预应力悬索结构;预应力索网结构等。 4.2悬索结构的特点 悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用,结构中不出现弯距和剪力效应,可充分利用钢材的强度;悬索结构形式多样,布置灵活,并能适应多种建筑平面;由于钢索的自重很小,屋盖结构较轻,安装不需要大型起重设备,但悬索结构的分析设计理论与常规结构相比,比较复杂,限制了它的广泛应用。 5薄壳结构 建筑工程中的壳体结构多属薄壳结构(学术上把满足t/R≤1/20的壳体定义为薄壳)。 5.1薄壳结构的形式 薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳;按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。 5.2薄壳结构的特点 壳体结构具有十分良好的承载性能,能以很小的厚度承受相当大的荷载。壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性,以材料直接受压来代替弯曲内力,从而充分发挥材料的潜力。因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式。 除以上几种空间结构外,尚有组合网架结构、预应力网格结构、管桁结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕墙支承结构、索穹顶结构等几种常用空间结构,都有自身的特点和实用范围。比如点连接式玻璃幕墙支承结构能利用玻璃的透明特性追求建筑物内外空间的沟通和融合,人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃面板的整个结构系统,使这种结构系统不仅起到支承作用,而且具有很强的结构表现功能;索穹顶结构则完全体现了fuller关于“压杆的孤岛存在于拉杆的海洋中”的思想,是由连续的拉索和不连续的压杆组成的一各受力合理、结构效率极高的结构体系。 6结束语 在人类社会的发展历程中,能够提供更大跨度和空间的结构常常是人们追求的梦想和目标,空间结构的发展很大程度上反映了人类建筑史的发展。空间结构设计应正确合理地运用不同的计算理论和程序方法进行精确的分析,同时在空间结构的形体设计中不能只注重美观,还必须注重结构受力的合理性和工程成本的等因素 |
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