大跨度空間鋼管桁架操作平臺

大跨度空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)平臺［摘要］本文通過工程實例的具體分析，介紹了空間鋼管桁架操作平臺的施工方法，該方法利用了桁架結(jié)構(gòu)中各桿的主要內(nèi)力為軸力，且在桿件的橫截面上分布均勻，桿件的材料能得到充分的利用，具有自重輕、承載大的特點，巧妙地解決了大跨度操作平臺強(qiáng)度、剛度上的設(shè)計難點。［關(guān)鍵詞］大跨度、強(qiáng)度、剛度、空間鋼管桁架嘉茂購物中心?賽罕二期改造項目，原建筑為商業(yè)建筑，現(xiàn)狀西側(cè)為三層，東北部五層。改造后需拆除原東部四層、五層，在西側(cè)原三層屋頂處加建局部四層，該工程1/軸3至軸與軸至軸處為中庭（如圖所示），此處需在處設(shè)置屋面（如圖2所示），為保證施工在安全狀態(tài)下正常進(jìn)行且不影響一至三層商場的正常營業(yè)，需在19.2處6設(shè)置安全防護(hù)平臺兼做裝飾施工平臺。圖：中庭部位防護(hù)兼裝飾操作平臺剖面圖由于中庭東西向跨度 .南北向跨度 屬于大跨度，造成了操作平臺強(qiáng)度及剛度上的設(shè)計難點，為解決這一難題，我們考慮了多套方案，并對各個可行方案進(jìn)行優(yōu)化，最終決定采用空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)操作平臺。一、施工方案的確定為了完成大跨度操作平臺的搭設(shè)任務(wù)，我們考慮了三個施工方案。方案一：從一層搭設(shè)滿堂腳手架操作平臺，至;方案二：以工字鋼為主龍骨，橫跨 ,18鋼管 為次龍骨，搭設(shè)操作平臺；方案三：以鋼管桁架結(jié)構(gòu)為主梁，橫跨 @1X 鋼管為次梁，搭設(shè)操作平臺。經(jīng)分析，方案一需搭設(shè)落地式扣件鋼管腳手架，工程量大，施工周期長，且影響下層正常營業(yè)；方案二則以工字鋼為主龍骨，由于跨度達(dá).造成跨中彎曲應(yīng)力、撓度值偏大，經(jīng)計算顯示，需選用 a [m 及以上型號工字鋼才能滿足強(qiáng)度及剛度要求，但由于工字鋼自重大（ 5造成安拆困難，造價偏高；方案三與方案一比較，工程量小，周期短，且不影響下層正常營業(yè)。方案三與方案二比較，具有自重輕（N,安拆方便，造價低的特點，特別適宜大跨度結(jié)構(gòu)。而鋼管桁架結(jié)構(gòu)，根據(jù)受力特性和桿件布置不同，又可分為平面鋼管桁架結(jié)構(gòu)和空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)。平面鋼管桁架結(jié)構(gòu)的上弦、下弦和腹桿都在同一平面內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面外剛度較差，側(cè)向穩(wěn)定性難以保證，且難以滿足強(qiáng)度及剛度要求，而空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，強(qiáng)度及剛度大。綜合以上因素，我們決定采用空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)搭設(shè)操作平臺。二、平臺的力學(xué)計算1、計算模型的確定初設(shè)桁架桁高7桁寬 3節(jié)間長度兩端其余m跨度如圖所示上、下弦桿選用eX鋼管，腹桿選用e8 鋼管。桁架中距，上鋪e8鋼管，中距，滿鋪 厚腳手板（如圖所示）。ex鋼管 為次梁，承受構(gòu)件自重、腳手板自重及施工荷載，為簡化，不考慮次梁的連續(xù)性，取一跨按簡支

梁作為計算單元，取寬度為次梁間距的負(fù)荷載帶作為荷載計算單元，按均布線荷載傳遞給次梁；空間管桁架結(jié)構(gòu)@100為0主梁，承受構(gòu)件自重、次梁傳遞的集中荷載，次梁傳遞給主梁的荷載面積為0,將次梁傳來的集中荷載及構(gòu)件自重簡化為作用在節(jié)點上的集中荷載，將兩端支座一端簡化為固定鉸支座，另一端簡化為可動鉸支座。由于空間管桁架結(jié)構(gòu)由兩片桁架組成，為計算簡便，取其中一片為驗算對象，上述荷載相應(yīng)減為一半。--J-*1300^1000^1000^1000^1000^1000/oooJ000J000^1000J000JOOO^1000^1000*1300d J「*1「*1「*1「<1「*1「*1「*115&00「 討「*1「*1「*1「 d「 *i「#圖3：空間管桁架立面、平面圖、次梁驗算已知：50厚木板自重

m2,eX 鋼管自重，抗彎截面模量

，截面慣性矩，彈性模量

，施工荷載-----1=1.Om----------圖：次梁計算簡圖1)荷載計算線恒載標(biāo)準(zhǔn)值：40m?X線活載標(biāo)準(zhǔn)值：20X線荷載設(shè)計值：XX式中：1.為2恒載分項系數(shù)；1.為4活載分項系數(shù)2)驗算彎曲強(qiáng)度最大正應(yīng)力發(fā)生在跨中彎矩最大的截面上X X636彎曲強(qiáng)度滿足要求其中：[6]=215為鋼管許用應(yīng)力值3)驗算抗彎剛度梁的最大撓度在跨中

xx xN/2mxm121904=抗彎剛度滿足要求其中：為鋼管允許撓度值、主梁驗算已知：e x鋼管自重 ,截面積4截面慣性矩m彈性模量圖：主梁計算簡圖（）（）荷載計算桁架自重（折算為集中荷載）：xx （xmm2x各3節(jié)0點由次梁傳來恒載標(biāo)準(zhǔn)值：

各節(jié)點由次梁傳來活載標(biāo)準(zhǔn)值：xx各節(jié)點集中荷載設(shè)計值：1.x2(438.4N+5x82400N0)單片桁架19-各3節(jié)0點集中荷載設(shè)計值、18、31節(jié)點由次梁傳來恒載標(biāo)準(zhǔn)值：4002xN1/.m1x51mm+38x.14m18、31節(jié)點由次梁傳來活載標(biāo)準(zhǔn)值：20002xN1/.m1x51mm=230018、31節(jié)點集中荷載設(shè)計值：1.x2(498.4N+5x82430N0)單片桁架1、831節(jié)點集中荷載設(shè)計值：、17、32節(jié)點由次梁傳來恒載標(biāo)準(zhǔn)值：4002xN0/.m6x51mm+38x.14m17、32節(jié)點由次梁傳來活載標(biāo)準(zhǔn)值：20002xN0/.m6x51mm=130017、32節(jié)點集中荷載設(shè)計值：1.x2(298.4N+5x81430N0)單片桁架2節(jié)點集中荷載設(shè)計值：（2）強(qiáng)度及剛度驗算本計算過程采用由清華大學(xué)土木系研究開發(fā)的結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進(jìn)行輔助計算。、各桿件軸力計算結(jié)果，如圖所示圖6桁架桿件軸力圖（）由圖可知：66強(qiáng)度滿足要求。、桿件最大位移發(fā)生在跨中部位（單元），如圖所示

由圖可知：剛度滿足要求通過以上分析、計算可知，采用空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)搭設(shè)平臺，能夠滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。三、空間管桁架平臺搭設(shè)1、在中庭上部鋼結(jié)構(gòu)施工前，原中庭屋面上滿鋪壓型鋼板防護(hù)，中庭四周設(shè)置 高安全防護(hù)欄桿，上掛安全密目網(wǎng)，根部設(shè)置木踢腳板。、待 處鋼梁施工完畢，在 軸至軸之間安置鋼管桁架，中距，與、 焊接牢固，桁架下掛安全平網(wǎng)，上鋪ex 腳手鋼管@ ,與桁架焊接牢固，提高整體穩(wěn)定性，滿鋪 厚木腳手板。3、桁架預(yù)處理：為減小平臺使用過程