1) 节点设计
本工程撑杆下端索夹节点空间性强、受力复杂、空间定位要求准,上部网壳采用外圈联方型+内圈凯特威型网格形式,对索夹上耳板方向和角度的定位要求较高。因此,进行索夹节点构造设计时,除需考虑准确定位和受力安全外,还应满足拉索实际施工的要求(包括拉索安装和张拉)。同样,对于撑杆上端节点,设计初步给定了铰接的形式,因此在选择拉索张拉方法时应考虑这一特点,同时径向索锚固耳板的方向和角度的定位要求较高。
2) 支架对结构预应力态的影响
本工程屋盖上部网壳安装时搭设了支撑架,在拉索张拉时有两种选择,一是保留支架,待拉索张拉完毕后再拆除支架。二是拆除所有支架后再进行拉索张拉。前者可确保施工阶段结构的安全性,防止发生意外事故,但若张拉过程中屋盖始终不脱架,那么支架将会对施工过程中索力和结构变形产生一定的影响。对于后者,因本屋盖网壳矢跨比较小,在形成整体结构(弦支穹顶)之前拆除支架,屋盖将产生较大的结构变形和支座反力,对自身结构和下部支承体系都不利。因此需比较两种情况下结构的受力性能,以选择相对合适的张拉方案。
经计算分析本工程采用分阶段分批张拉工艺,先张拉初拉力的90%,然后卸载胎架,再张拉到初拉力的100%,此张拉工艺不仅能够保证张拉过程中整体结构的安全性、稳定性,同时也能保证最终张拉力及结构形变与设计初衷吻合。(初拉力考虑10%超张拉)
铸钢节点相关问题说明
1.空间网格结构中杆件汇交密集、受力复杂且可靠性要求高的关键部位节点可采用铸钢节点。铸钢节点的设计和制作应符合国家现行有关标准的规定。
2.焊接结构用铸钢节点的材料应符合现行国家标准《焊接结构用碳素钢铸件》GB 7659的规定,必要时可参照国际标准或其他国家的相关标准执行;非焊接结构用铸钢节点的材料应符合现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB/T11352的规定。
3. 铸钢节点的材料应具有屈服强度、抗拉强度、伸长率、截面收缩率、冲击韧性等力学性能和碳、硅、锰、硫、磷等化学成分含量的合格保证,对焊接结构用铸钢节点的材料还应具有碳当量的合格保证。
4. 铸钢节点设计时应根据铸钢件的轮廓尺寸选择合理的壁厚,铸件壁间应设计铸造圆角。制造时应严格控制铸造工艺、铸模精度及热处理工艺。
5. 铸钢节点设计时应采用有限元法进行实际荷载工况下的计算分析,其极限承载力可根据弹塑性有限元分析确定。当铸钢节点承受多种荷载工况且不能明显判断其控制工况时,应分别进行计算以确定其最小极限承载力。极限承载力数值不宜小于最大内力设计值的3.0倍。
6.铸钢节点可根据实际情况进行检验性试验或破坏性试验。检验性试验时试验荷载不应小于最大内力设计值的1.3倍;破坏性试验时试验荷载不应小于最大内力设计值的2.0倍。
铸钢节点
1. 铸钢节点由于自重大、造价高,所以在实际工程中主要适用于有特殊要求的关键部位。
2.铸钢件的材质必须符合化学成分及力学性能的要求,同时应具有良好的焊接性能,以保证与被连接件的焊接质量。当节点设计需要更高等级的铸钢材料时,可参照国际标准或其他国家的相关标准执行,如德国标准或日本标准。
3.条件具备时铸钢件均宜进行足尺试验或缩尺试验,试验要求由设计单位提出。铸钢节点试验必须辅以有限元分析和对比,以便确定节点内部的应力分布。考虑到铸钢材料的离散性、设计经验的不足及弹塑性有限元分析的不定性,其安全系数比其他节点略有提高。