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大型悬挑钢结构K字型节点优化技术

2021-01-03 10:26:45 佛山市昊顺商贸有限公司 阅读

1.前言


郑州博物馆新馆位于河南省郑州市中原区陇海路与富民路交叉口,地下两层,地上局部五层,主体结构为劲性钢骨框架结构,北侧从三层开始为悬挑钢结构,悬挑两层,悬挑跨度16米。屋盖为网架与双向正交钢管桁架组合结构。建筑高度67.797米,建筑面积14.5万平米。结构设计使用年限100年,结构耐久性使用年限100年。

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悬挑结构平面布置图(阴影部分)


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悬挑结构立面图

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K字型节点



2.实施难点


钢管斜支撑截面为φ800*40,径向水平梁在钢管斜支撑位置断开,斜支撑内需要分别在腹板和上下翼缘板位置设置加劲板,加劲板与钢管斜支撑内壁融透焊接,保证钢梁受力能够直接传递。径向钢梁腹板加劲板将钢管斜支撑沿直径位置分开后形成两个半圆形区域,最大宽度370mm,受操作空间限制,人员无法进去施焊。

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径向水平梁腹板加劲板

水平梁腹板和翼缘板在斜支撑钢管内加劲板形成一个封闭区域,加劲板之间的焊缝无法施焊。

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径向水平梁加劲板

弦向水平钢梁截面小于径向水平钢梁高度,弦向水平钢梁与斜支撑相交位置下翼缘加劲板与径向钢梁腹板加劲板碰撞,无法安装。

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弦向水平梁加劲板




3.实施分析


3.1参照钢管混凝土承重销

《钢管混凝土结构技术规程》GB50936-2014中7.2.11条“钢管混凝土柱的外径不小于600mm时可采用承重销传递剪力,穿心腹板和上下翼缘板组成承重销。”

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径向悬挑钢梁腹板加劲板参照承重销做法,在钢管斜支撑上开槽,腹板从钢管斜支撑穿过,钢管与穿心腹板之间采用全融透剖口焊接。保证钢梁承受剪力在斜支撑位置能够直接传递。


3.2翼缘板加劲板优化

《钢结构焊接规范》GB50661-2011中5.6.1条“管-球结构中,对由两个半球焊接而成的空心球,采用不加肋和加肋两种形式时,其构造见图5.6.1.-9。”

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径向钢梁翼缘板与穿心腹板之间的焊缝参照空心球加肋的接头形式,梁翼缘加劲板在穿心腹板位置开剖口,与其形成对接焊缝。

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穿心腹板与翼缘加劲板焊接接头形式


3.3弦向水平钢梁加劲板优化

《钢管混凝土结构技术规程》GB50936-2014中7.2.4条“钢管混凝土柱的直径较小时,钢梁与钢管混凝土柱之间可采用外加强环连接,外加强环应为环绕钢管混凝土柱的封闭环。”

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4.实施施工


本工程悬挑结构K字型节点位置多个方向的钢梁钢柱在该位置相交,受力复杂,为了保证施工质量,根据塔吊起重性能各方向梁柱在一定位置断开,将该位置节点在工厂整体做成一个K字型节点,留对接口,工地拼接。

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K字型节点施工现场整体吊装

钢管斜支撑开槽,径向钢梁腹板穿过,腹板与钢管之间融透焊接。腹板穿过后组拼钢梁翼缘并焊接。

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腹板穿钢管柱融透焊

径向钢梁上下翼缘加劲板在穿心腹板位置断开,开剖口,与其融透焊接。加劲板与钢管斜支撑内壁融透焊接。

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穿心腹板与翼缘加劲板焊接

拼接弦向钢梁牛腿,同时拼接弦向钢梁下翼缘加强板,加强板绕钢管斜支撑柱环向封闭设置。

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环形加劲板





5.结束语

郑州博物馆新馆悬挑结构K字型节点共16个,根据该节点的受力情况,合理优化,克服了工艺限制无法施工的困难。K字型节点整体在工厂制作完成现场吊装,充分利用结构本身的特点,采用无支撑安装技术,避免搭设大量支撑胎架。采用空心球加肋的接头形式翼缘加劲板断开下料有效降低了材料的损耗。悬挑结构施工顺利完成,取得了良好的经济效益。

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K字型节点透视图



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