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烟囱美化为城市添光添彩
作者:发源高空 来源: 日期:2020-2-26 15:51:07

烟囱美化是由许多根杆件按照一定规律布置,通过节点连接而成的网格状杆系结构。它改变了一般平面析架的受力状态,具有空间受力的性能。由于它的外形象一块平板,因此也称为平板形网架

烟囱美化的整体性能很好,能有效地承受各种非对称荷载、集中荷载和动力荷载。由于组成网架的杆件和节点可以定型化,适于在工厂成批生产,制作完成后运到现场拼装,从而使网架的施工做到进度快、精度高、便于保证质量。网架结构的平面布置灵活,不论是方形、矩形、圆形、多边形、甚至不规则的建筑平面都可以采用。它既可用于超过60m、甚至100m的大跨度建筑,也可以用在中、小跨度建筑中。因此网架结构在中国和世界各国都得到了迅猛的发展,在各类空间结构中的采用量位居首位。

在设计烟囱美化时,首先应考虑选用合适的网架形式,这就要根据建筑的平面形状、使用要求和受力情况进行选型。同时选什么形式的网架与施工方法也有关系,在一开始设计时就应考虑采用什么样的烟囱美化方案。此外,网架杆件和节点的规格种类也要进行恰当的配置。过多的规格会增加制作与安装的工作量,过少又会造成材料的浪费。

我国在1991年颁发了经过修订的《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91),与之配套还颁发了《网架结构工程质量检验与评定标准》(JGJ78-91),因此网架结构工程从设计、施工到质量检验评定都有了技术文件作为指导。

烟囱美化既然象一块平板,形式的变化就不在于外形,而是网格的构成有多种不同的方案。按照网架的组成方式基本上可分为三大类:

(1)由平面析架系组成。这类网架由一系列上下弦平行的平面析架相互交叉地连成整体。属于这一类的有:两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线形网架。

(2)由四角锥体组成。这类网架的上下弦平面均为正方形网格,上下弦网格相互错开半格,使下弦平面正方形的四个顶点对应于上弦平面正方形的中心,并以斜腹杆连接上下弦节点。属于这一类的有:正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架。

(3)由三角锥体组成。这类网架的上弦杆就是三角锥锥底正三角形的三边,斜腹杆是三角锥的棱。属于这一类的有:三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架网架的杆件与节点布置,表面上看来似乎相当复杂,实际上还是有章可循的,只要掌握了这些,就不难识别网架的形式。首先从网架的名称上看,要注意三个字,即向、交、放。是指上弦杆件布置的方向,通常有两个或三个方向。是指上弦杆件彼此相交的角度,正交是两向杆件按90°垂直相交;斜交则是两向杆件按某个角度相交;三向必然以60°相交就不言而喻了。是指上弦杆件或锥体与周边的关系,正放时杆件或锥体与周边垂直或平行,斜放时则与周边成45°相交。因此,两向正交斜放网架就是两个方向的平面衔架彼此垂直相交,而与边界则成45夹角。

其次,不论是平面衔架或是角锥体,它们组成网架的方式也是有规律性的。下面以四角锥体为例来说明如何组成三种不同形式的网架,其他形式也就可以依此类推了图7-10(a)所示的正放四角锥网架是由四角锥体组成网架的最基本形式。它是以锥尖向下的倒四角锥单元组成,锥的底边相连成为上弦,锥尖相连成为下弦,锥棱就是腹杆,上下弦杆都与相应的边界平行。当腹杆与下弦的平面夹角为45时,所有的上、下弦杆和腹杆长度均相等,因此不少工厂制造的网架体系都以四角锥体作为预制单元。

如果把正放四角锥网架有规律地每隔一个网格抽掉四角锥体中的腹杆和下弦杆,就得到正放抽空四角锥网架(图7-10b),它的下弦网格尺寸要比上弦网格大一倍。对于任何一种抽空的网架,周边的网格都保持不动、不能抽空。如果换一种方式抽空网格,其图形象国际象棋棋盘那样,就得到棋盘形四角锥网架(图7-10c)。它的下弦改为正交斜放,下弦网格尺寸是上弦网格的√2倍。

众多形式的网架,究竟采用哪一种好?这主要取决于建筑的平面形状。下面按网架的不同支承方式来进行讨论。

(1)周边支承。这是网架屋盖最普遍采用的支承方式,平面可以采用任何形状。网架的支座既可以直接掘置在柱子上对于平面形状为矩形的网架,影响其技术经济指标的主要因素是建筑平面的边长比(长边/短边)。如果边长比小于或等于1.5、即平面形状为方形或接近方形的网架,通过对一系列网架的优化设计以及耗钢量对比计算,最合适的是:斜放四角锥、棋盘形四角锥和正放抽空四角锥网架。这几种形式网架的共同特点是杆件受力合理、耗钢量较低。由于其四角锥体单元独特的布置方式,形成受压的上弦网格小、杆件短、材料的有效利用率高,而受拉的网格大,杆件和节点数量就相应减小。如果边长比大于1.5、即平面形状比较狭长的矩形网架,则情况有所不同。随着边长比的增加,象上面所说的斜放四角锥一类的网架,其耗钢量上升较快,挠度也逐渐增大,这时就不如采用两向正交正放网架、正放四角锥网架了。如果边长比大于2.5、即狭长的矩形平面,这在一些工业厂房或库房中时会遇到,这时最好采用单向折线形网架,其受力基本上是单向的,但仍具有网架构造上的优点。

(2)平面形状为圆形和多边形的网架在大中型的公共建筑中应用较为广泛。所谓多边形,一般指六边形或八边形。而圆形则是在正六边形的基础上再补上六个弧形部分,因此圆形网架的选型与六边形相同,这一类网架由于其几何形状可以由三角形组成,因而适宜选用三向网架、三角锥网架或抽空三角锥网架,对中小跨度,也可选用蜂窝形三角锥网架。

(3)(2)多点支承。对单跨的大跨度建筑,如体育馆,可以采用四根柱子支承的网架(图5-11a)。对大面积的工业厂房,一般可采用多跨多列的柱子支承网架(图5-11b)。这时选用两向正交正放网架或正放四角锥网架为好,在屋盖较轻时也可选用抽空四角锥网架。这种正放布置的网架在点支承时,受力传递路线短、空间作用好,在网架的四周最好增加适当的悬挑网格,其长度一般可取跨度的1/4~1/3,这样就能进一步降低跨中的杆件内力和挠度。此外,工业厂房也可采用多点支承与周边支承相结合的方式(图7-11c),除了上述的几种形式外,还可选用两向正交斜放网架或斜放四角锥网架。

(4)7-11网架的多点支承方式

(5)(3)三边支承、一边自由。在矩形平面的建筑中,由于使用上的要求需要在一边开口,例如飞机库、影剧院观众厅以及有扩建可能的工业厂房等。通过计算分析发现,各类网的技术经济指标的优劣顺序与周边支承情况基本相同。因此,三边支承网架的选型,可参照上述周边支承网架的规定。

(6)对于三边支承的网架,需要注意对开口边的处理。这时在开口处不需要另外加设托架,而可采用以下两种方法:一是将整个网架的高度适当增高,开口边网架杆件截面也加大;是在开口边附近几个网格增加网架的层数,形成三层网架(通常称为加反梁)。这样都能增强开口处网架的刚度。

(7)关于网架的节点构造和施工安装都有一些特点,在下面两节中还要详细讨论。,也可搁置在由柱子或外墙支承的圈梁上。


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