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浅谈螺栓球节点网架

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文结合实际工程介绍螺栓球节点网架加工制作关键工序控制，从设计图分解，杆件的计算方法，螺栓球的计算，杆件加工控制，杆件焊接收缩量预加，螺栓连接式支托设计加工等。
    关键词： 螺栓球 杆件 加工控制


    网架结构因其结构新颖，受力合理，自重轻、用钢量低等优点，我国从80年代后期大量涌现，每年约以80~100万m2增加。广泛应用于大型体育场馆、展览中心、影剧院、商场、航站楼、候车厅、工厂车间、仓库、电视塔等。
    国内网架结构主要分为：焊接球节点网架及螺栓球节点网架两种。螺栓球节点网架其构件工厂内加工量较大，现场安装便捷，适用于现场工期紧，施工条件、用电量受制约，网架形状复杂、杆件定位困难的异形结构。本文重点介绍螺栓球节点网架。

    一、设计图纸分解
    一份完整的螺栓球节点网架设计图纸应包含设计说明、网架平面图、网架上下弦及腹杆布置图，支座及支托详图，杆件材料表，螺栓球材料表，螺栓、套筒、顶丝材料表，封板、锥头材料表，螺栓球加工详图（若有其它要求另加，如吊挂件、通风机房等）。首先对图纸中提供的网架平面图与基础平面图进行复核，以确保网架支座位置与基础相吻合。接着对网架图提供的杆件材料表进行复核，主要是复核网格的轴线长度，然后依据轴线长度复核杆件的焊接长度，接着复核杆件的下料长度。一切无误后方可根据杆件材料表绘制车间杆件下料表。

    二、杆件的计算
    螺栓球网架杆件长度受螺栓球直径，螺栓球的切削量，套筒长度，锥头长度等因素的控制。
    杆件长度计算公式为：
    杆件下料长度 ＝ 杆件焊接长度?2（锥头长度?锥头止口长度?1mm）。
    （公式中1mm为钢管与锥头间隙，保证焊接质量）
    杆件焊后长度 ＝ （杆件几何长度）?（一段球半径＋另一段球半径＋一段套筒长度＋另一段套筒长度）＋（一段螺栓球切削量）＋（另一段螺栓球切削量）。
    杆件几何中心长度、杆件焊接长度、杆件下料长度、锥头长度、锥头止口长度、段套筒长度、螺栓球切削量、焊接预留间隙，及构件组合详图如图1所示：

    以上数据在网架设计图中除锥头止口长度外，已经确定。锥头止口长度可以依据网架杆件材料表中的焊接长度和下料长度计算得出，即将计算杆件下料长度的公式逆推：
    锥头止口长度=（杆件焊接长度?杆件下料长度）÷2＋1mm（公式中1mm为钢管与锥头间隙，保证焊接质量）。
    杆件计算的意义：
    1.复核设计图纸杆件材料表中杆件的焊接长度是否准确。
    2.复核设计图纸杆件材料表中杆件的下料长度是否准确。
    3.依据设计图纸杆件材料表计算出锥头的止口长度，并与公司库存锥头、或常规使用的锥头比较，检查二者的止口长度是否一致，若发现不一致应采取加长或减小杆件下料长度的措施进行调整。也可以按照设计图定做锥头。

    三、螺栓球的计算
    在网架设计图中，螺栓球加工详图一般表示如图2，其为一般平板螺栓球网架球加工图，其分别表示网架弦杆及腹杆的角度位置及对应螺栓孔的大小，弦杆十字正交，腹杆位置分别由两组角度控制，一组为腹杆水平投影位置与弦杆的交角，另一组为腹杆与其投影平面的交角。上图中腹杆的控制角度一组为47°4′或42°56′，另一组为41°49′。如图2所示：

    根据网架设计图所提供的网格尺寸及网格厚度即可对螺栓球进行计算。
    螺栓球计算的意义：
    1.复核设计图提供的螺栓球加工图是否准确。
    2.为加工提供螺栓球加工图放样，指导加工。
    3.可手工计算杆件是否有打架现象。
    4.当网架弦杆与支座存在交角时，为加工厂焊接支座与支座筋板提供指导。

    四、网架支托设计：
    螺栓球网架支托一般为Q235钢，而螺栓球为45号钢，由于二者材质差异较大，施工现场支托安装一般都采取螺栓连接的形式，支托螺栓一般使用M20普通螺栓即可。支托的加工及安装方法又可分为两中。支托一为支托螺栓与支托焊死，施工时通过旋转支托将其拧入螺栓球内，支托板必须做成圆形；支托二为支托螺栓与支托不进行焊接，并在支托板顶部开孔，施工利用套管扳手将支托螺栓拧入螺栓球内。如图3：


    五、杆件加工注意事项：
    由于钢管与锥头（封板）在焊接过程中存在焊接收缩，在绘制杆件加工材料表时应将杆件下料长度加焊接收缩量，焊接收缩量值可按照公式计算，也可根据车间实际测得的数据得出，实际操作中一般取后者。根据钢管的壁厚其收缩量经验值如下表（mm）：

    由于杆件的下料长度已含有收缩量值，钢管与锥头（封板）组合时其组合长度应为焊接长度
    加收缩量，这样即可保证二者之间的预留焊接间隙，也可保证杆件焊接完成后恢复到需要的焊接长度。

    六、结束语：
    本文内容较为浅显易懂，目的只为初学者提供参考，使其尽快的掌握螺栓球网架的一些基本知识。由于本人水平有限，文中有不妥之处请各位老师专家及同事不吝指教。


    参考文献
    1、《网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T16939-1997；
    2、《建筑中国建筑金属结构信息网施工手册》中国计划出版社，2002；
    3、《钢网架螺栓球节点》JG10-1999；
    4、《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91；
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