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煙囪美化為城市添光添彩
作者:發源高空 來源: 日期:2020-2-26 15:51:07

煙囪美化是由許多根桿件按照一定規律布置,通過節點連接而成的網格狀桿系結構。它改變了一般平面析架的受力狀態,具有空間受力的性能。由于它的外形象一塊平板,因此也稱為平板形網架

煙囪美化的整體性能很好,能有效地承受各種非對稱荷載、集中荷載和動力荷載。由于組成網架的桿件和節點可以定型化,適于在工廠成批生產,制作完成后運到現場拼裝,從而使網架的施工做到進度快、精度高、便于保證質量。網架結構的平面布置靈活,不論是方形、矩形、圓形、多邊形、甚至不規則的建筑平面都可以采用。它既可用于超過60m、甚至100m的大跨度建筑,也可以用在中、小跨度建筑中。因此網架結構在中國和世界各國都得到了迅猛的發展,在各類空間結構中的采用量位居首位。

在設計煙囪美化時,首先應考慮選用合適的網架形式,這就要根據建筑的平面形狀、使用要求和受力情況進行選型。同時選什么形式的網架與施工方法也有關系,在一開始設計時就應考慮采用什么樣的煙囪美化方案。此外,網架桿件和節點的規格種類也要進行恰當的配置。過多的規格會增加制作與安裝的工作量,過少又會造成材料的浪費。

我國在1991年頒發了經過修訂的《網架結構設計與施工規程》(JGJ7-91),與之配套還頒發了《網架結構工程質量檢驗與評定標準》(JGJ78-91),因此網架結構工程從設計、施工到質量檢驗評定都有了技術文件作為指導。

煙囪美化既然象一塊平板,形式的變化就不在于外形,而是網格的構成有多種不同的方案。按照網架的組成方式基本上可分為三大類:

(1)由平面析架系組成。這類網架由一系列上下弦平行的平面析架相互交叉地連成整體。屬于這一類的有:兩向正交正放網架、兩向正交斜放網架、兩向斜交斜放網架、三向網架、單向折線形網架。

(2)由四角錐體組成。這類網架的上下弦平面均為正方形網格,上下弦網格相互錯開半格,使下弦平面正方形的四個頂點對應于上弦平面正方形的中心,并以斜腹桿連接上下弦節點。屬于這一類的有:正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、棋盤形四角錐網架、斜放四角錐網架、星形四角錐網架。

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(3)由三角錐體組成。這類網架的上弦桿就是三角錐錐底正三角形的三邊,斜腹桿是三角錐的棱。屬于這一類的有:三角錐網架、抽空三角錐網架、蜂窩形三角錐網架網架的桿件與節點布置,表面上看來似乎相當復雜,實際上還是有章可循的,只要掌握了這些,就不難識別網架的形式。首先從網架的名稱上看,要注意三個字,即向、交、放。是指上弦桿件布置的方向,通常有兩個或三個方向。是指上弦桿件彼此相交的角度,正交是兩向桿件按90°垂直相交;斜交則是兩向桿件按某個角度相交;三向必然以60°相交就不言而喻了。是指上弦桿件或錐體與周邊的關系,正放時桿件或錐體與周邊垂直或平行,斜放時則與周邊成45°相交。因此,兩向正交斜放網架就是兩個方向的平面銜架彼此垂直相交,而與邊界則成45夾角。

其次,不論是平面銜架或是角錐體,它們組成網架的方式也是有規律性的。下面以四角錐體為例來說明如何組成三種不同形式的網架,其他形式也就可以依此類推了圖7-10(a)所示的正放四角錐網架是由四角錐體組成網架的最基本形式。它是以錐尖向下的倒四角錐單元組成,錐的底邊相連成為上弦,錐尖相連成為下弦,錐棱就是腹桿,上下弦桿都與相應的邊界平行。當腹桿與下弦的平面夾角為45時,所有的上、下弦桿和腹桿長度均相等,因此不少工廠制造的網架體系都以四角錐體作為預制單元。

如果把正放四角錐網架有規律地每隔一個網格抽掉四角錐體中的腹桿和下弦桿,就得到正放抽空四角錐網架(圖7-10b),它的下弦網格尺寸要比上弦網格大一倍。對于任何一種抽空的網架,周邊的網格都保持不動、不能抽空。如果換一種方式抽空網格,其圖形象國際象棋棋盤那樣,就得到棋盤形四角錐網架(圖7-10c)。它的下弦改為正交斜放,下弦網格尺寸是上弦網格的√2倍。

眾多形式的網架,究竟采用哪一種好?這主要取決于建筑的平面形狀。下面按網架的不同支承方式來進行討論。

(1)周邊支承。這是網架屋蓋最普遍采用的支承方式,平面可以采用任何形狀。網架的支座既可以直接掘置在柱子上對于平面形狀為矩形的網架,影響其技術經濟指標的主要因素是建筑平面的邊長比(長邊/短邊)。如果邊長比小于或等于1.5、即平面形狀為方形或接近方形的網架,通過對一系列網架的優化設計以及耗鋼量對比計算,最合適的是:斜放四角錐、棋盤形四角錐和正放抽空四角錐網架。這幾種形式網架的共同特點是桿件受力合理、耗鋼量較低。由于其四角錐體單元獨特的布置方式,形成受壓的上弦網格小、桿件短、材料的有效利用率高,而受拉的網格大,桿件和節點數量就相應減小。如果邊長比大于1.5、即平面形狀比較狹長的矩形網架,則情況有所不同。隨著邊長比的增加,象上面所說的斜放四角錐一類的網架,其耗鋼量上升較快,撓度也逐漸增大,這時就不如采用兩向正交正放網架、正放四角錐網架了。如果邊長比大于2.5、即狹長的矩形平面,這在一些工業廠房或庫房中時會遇到,這時最好采用單向折線形網架,其受力基本上是單向的,但仍具有網架構造上的優點。

(2)平面形狀為圓形和多邊形的網架在大中型的公共建筑中應用較為廣泛。所謂多邊形,一般指六邊形或八邊形。而圓形則是在正六邊形的基礎上再補上六個弧形部分,因此圓形網架的選型與六邊形相同,這一類網架由于其幾何形狀可以由三角形組成,因而適宜選用三向網架、三角錐網架或抽空三角錐網架,對中小跨度,也可選用蜂窩形三角錐網架。

(3)(2)多點支承。對單跨的大跨度建筑,如體育館,可以采用四根柱子支承的網架(圖5-11a)。對大面積的工業廠房,一般可采用多跨多列的柱子支承網架(圖5-11b)。這時選用兩向正交正放網架或正放四角錐網架為好,在屋蓋較輕時也可選用抽空四角錐網架。這種正放布置的網架在點支承時,受力傳遞路線短、空間作用好,在網架的四周最好增加適當的懸挑網格,其長度一般可取跨度的1/4~1/3,這樣就能進一步降低跨中的桿件內力和撓度。此外,工業廠房也可采用多點支承與周邊支承相結合的方式(圖7-11c),除了上述的幾種形式外,還可選用兩向正交斜放網架或斜放四角錐網架。

(4)7-11網架的多點支承方式

(5)(3)三邊支承、一邊自由。在矩形平面的建筑中,由于使用上的要求需要在一邊開口,例如飛機庫、影劇院觀眾廳以及有擴建可能的工業廠房等。通過計算分析發現,各類網的技術經濟指標的優劣順序與周邊支承情況基本相同。因此,三邊支承網架的選型,可參照上述周邊支承網架的規定。

(6)對于三邊支承的網架,需要注意對開口邊的處理。這時在開口處不需要另外加設托架,而可采用以下兩種方法:一是將整個網架的高度適當增高,開口邊網架桿件截面也加大;是在開口邊附近幾個網格增加網架的層數,形成三層網架(通常稱為加反梁)。這樣都能增強開口處網架的剛度。

(7)關于網架的節點構造和施工安裝都有一些特點,在下面兩節中還要詳細討論。,也可擱置在由柱子或外墻支承的圈梁上。


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