鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架建筑以其自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好、施工速度快及造型靈活等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代大跨度空間結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。作為連接上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與下部支承結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵傳力部件,支座的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。與之配套的各類金屬制附件及專用架座,共同構(gòu)成了完整的結(jié)構(gòu)支撐與連接體系。
一、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架主要支座形式
網(wǎng)架建筑的支座需根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、受力特點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及溫度變形等因素進(jìn)行設(shè)計(jì),主要形式包括:
- 壓力支座:最為常見,主要用于承受豎向壓力。
- 平板壓力支座:構(gòu)造簡單,適用于受力較小、無轉(zhuǎn)動(dòng)或水平位移要求較低的節(jié)點(diǎn)。
- 弧形壓力支座(或稱鉸接支座):在平板基礎(chǔ)上設(shè)置凸面或凹面弧形板,允許結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),釋放彎矩,常用于較大跨度的網(wǎng)架。
- 球型壓力支座:由球形上座板、球面四氟乙烯滑板(或鏡面不銹鋼板)和下座板等組成,可實(shí)現(xiàn)多向轉(zhuǎn)動(dòng),適應(yīng)復(fù)雜受力與變形需求,多用于重要或大跨度工程。
- 拉力支座:用于承受上拔力的節(jié)點(diǎn),需通過錨栓或特殊構(gòu)造將拉力有效傳遞至下部基礎(chǔ)。
- 彈性支座:在支座中設(shè)置橡膠墊、彈簧等彈性元件,用以調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度、吸收振動(dòng)或減緩地震作用,多用于對減振有特殊要求的場所。
- 滑動(dòng)/滑移支座:在接觸面設(shè)置低摩擦材料(如聚四氟乙烯板),允許結(jié)構(gòu)在溫度變化或荷載作用下產(chǎn)生水平位移,釋放溫度應(yīng)力,可分為單向滑動(dòng)與多向滑動(dòng)。常與轉(zhuǎn)動(dòng)功能結(jié)合,形成球型鉸接滑動(dòng)支座。
- 固定支座:約束節(jié)點(diǎn)的全部或大部分位移與轉(zhuǎn)動(dòng),將荷載(包括彎矩)直接傳遞至下部結(jié)構(gòu),對支座本身及下部基礎(chǔ)的承載力要求高。
二、建筑用金屬制附件及架座的制造
這類產(chǎn)品通常包括支座本體、連接板、錨栓、銷軸、肋板、以及為特定設(shè)備(如管道、風(fēng)管、幕墻龍骨等)提供支撐的專用金屬托架、吊架、支架等。其制造過程融合了機(jī)械加工、焊接、熱處理及表面處理等多道工藝。
- 設(shè)計(jì)與材料選擇:
- 嚴(yán)格依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙與力學(xué)要求進(jìn)行詳圖設(shè)計(jì)。
- 主要材料為高強(qiáng)度鋼材(如Q235B、Q355B),重要受力部件可能采用合金鋼或鑄鋼(ZG系列)。摩擦副材料常選用不銹鋼板與聚四氟乙烯板組合。彈性元件采用特種橡膠或彈簧鋼。
- 關(guān)鍵制造工藝流程:
- 下料與成型:采用火焰切割、等離子切割或激光切割進(jìn)行鋼板下料。對于弧形板、球冠等復(fù)雜形狀,需使用壓力機(jī)模壓或旋壓成型。
- 機(jī)械加工:對支座的上、下座板、球冠、銷孔等關(guān)鍵受力面和配合面進(jìn)行車、銑、刨、鉆等精密加工,確保尺寸精度、平面度與表面光潔度,這對保證支座的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性與承載均勻性至關(guān)重要。
- 焊接與組裝:采用手工電弧焊、氣體保護(hù)焊或埋弧焊將各部件焊接成整體。需制定嚴(yán)格的焊接工藝評定,控制焊接變形與殘余應(yīng)力,并對重要焊縫進(jìn)行無損探傷(如超聲波或磁粉檢測)。
- 熱處理:對于厚板焊接或鑄鋼件,可能需要進(jìn)行退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力。
- 表面防腐蝕處理:根據(jù)使用環(huán)境,采用噴砂除銹后涂裝防腐涂料(如富鋅底漆、環(huán)氧中間漆、聚氨酯面漆),或進(jìn)行熱浸鍍鋅、達(dá)克羅處理等長效防腐。
- 檢驗(yàn)與標(biāo)識:成品需進(jìn)行外觀尺寸檢查、力學(xué)性能抽樣試驗(yàn)(必要時(shí)),并清晰標(biāo)注型號、規(guī)格、承載力、滑動(dòng)方向等信息。
- 質(zhì)量控制重點(diǎn):
- 成品支座的承載能力、轉(zhuǎn)動(dòng)性能與滑動(dòng)摩擦系數(shù)試驗(yàn)(對于重要工程產(chǎn)品)。
三、發(fā)展趨勢
隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步,鋼結(jié)構(gòu)支座與附件正朝著高性能化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化方向發(fā)展:
- 高性能材料應(yīng)用:如采用耐磨耐候性更強(qiáng)的復(fù)合摩擦材料、高阻尼橡膠等。
- 標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化設(shè)計(jì):便于工廠化批量生產(chǎn),提高質(zhì)量可控性與安裝效率。
- 健康監(jiān)測集成:在支座或關(guān)鍵附件內(nèi)集成傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測受力、位移、振動(dòng)等狀態(tài),為結(jié)構(gòu)健康診斷與維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。
- 抗震與減振技術(shù)深化:各類阻尼器與支座的結(jié)合應(yīng)用更加廣泛,以提升建筑在強(qiáng)震下的安全性。
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架建筑的支座形式選擇是一個(gè)綜合性的技術(shù)決策過程,而高質(zhì)量的金屬附件與架座制造則是保障設(shè)計(jì)意圖得以實(shí)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)安全耐久運(yùn)行的基石。兩者相輔相成,共同推動(dòng)著大跨度空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。