周博士的檢查與考試（82）

桁架式日光溫室框架及結(jié)構(gòu)

縱觀我國太陽能發(fā)電房屋的屋面框架結(jié)構(gòu)，大致分為弦式結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、單管結(jié)構(gòu)（包括實(shí)腹截面鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及其他新材料框架結(jié)構(gòu)）三種類型。 ）。 將會完成。 “弦結(jié)構(gòu)”屋頂結(jié)構(gòu)是一種雙向承重系統(tǒng)，包括沿溫室長度的拉力鋼絲（俗稱“弦”）和沿溫室跨度的壓縮架結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)實(shí)中形成三維承重系統(tǒng)，桁架結(jié)構(gòu)和單管結(jié)構(gòu)基本都是齒條結(jié)構(gòu)。其中，在“弦結(jié)構(gòu)”中，沿房屋跨度方向延伸的框架多采用桁架結(jié)構(gòu)和單管結(jié)構(gòu)。鋼單管結(jié)構(gòu)主要有圓管框架、橢圓管框架、外軋C型鋼框架等。日光溫室鋼結(jié)構(gòu)中，桁架結(jié)構(gòu)是最常用、應(yīng)用最廣泛的骨架結(jié)構(gòu)類型。本文總結(jié)了桁架結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式，供業(yè)界同仁在設(shè)計(jì)和建造日光溫室時(shí)參考。

01

桁架結(jié)構(gòu)的基本形狀和材料

空間桁架

日光溫室桁架結(jié)構(gòu)分為空間桁架和平面桁架兩大類�？臻g桁架一般具有三角形截面結(jié)構(gòu)（一般為等腰三角形或等邊三角形），以三根鋼桿作為弦桿，構(gòu)成三角形截面的三個(gè)頂點(diǎn)。采用鋼筋作為腹桿連接三根弦（圖1），形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的三角形空間桁架。該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，不存在面外失穩(wěn)，無需縱向連接即可形成穩(wěn)定的承載系統(tǒng)。但此類結(jié)構(gòu)用鋼量大，焊接工時(shí)多，且焊接桁架結(jié)構(gòu)一般無法進(jìn)行熱鍍鋅防腐處理，導(dǎo)致耐腐蝕性較差，需要定期焊接。馬蘇。我國早期曾用于太陽能溫室結(jié)構(gòu)，但近年來其在太陽能溫室結(jié)構(gòu)中的使用已減少或基本不再使用。

平面桁架

平面桁架由上弦、下弦和腹板組成。根據(jù)所選材料的不同，桁架結(jié)構(gòu)的上弦桿主要采用圓管，而下弦桿可以采用圓管或鋼筋（鋼筋可以是螺紋鋼筋或光面鋼筋均可）。主要使用光面鋼筋，但也使用螺紋鋼筋（棒材或圓管，如圖2所示）。

桁架規(guī)格及材料

桁架所用管材一般為圓管，直徑為25毫米或32毫米，壁厚為1.8毫米以上，鋼筋直徑一般為10毫米或12毫米，有的為8毫米或6毫米。直徑。上、下弦桿之間的距離通常保持在200mm左右，同一弦桿上相鄰腹桿之間的節(jié)間距離通常在200300mm之間，不宜超過400mm。相鄰兩幀之間的距離一般控制在1m左右，最大值為1.2m以下，最小值為0.75m以上。

桁架的截面尺寸和材料應(yīng)根據(jù)溫室的幾何尺寸、桁架的間距、溫室建筑區(qū)域的風(fēng)雪荷載以及溫室結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝的設(shè)備荷載（滾動百葉窗、隔熱被、灌溉設(shè)備、管道等條件）、農(nóng)作物荷載等是通過考慮屋頂運(yùn)行荷載的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算來確定的。

在生產(chǎn)現(xiàn)場，我們經(jīng)常會看到夏、春、秋三季因下雨而導(dǎo)致房屋倒塌的情況。這主要是因?yàn)楸�溫材料卷起來放置在房屋屋頂上，阻礙了房屋屋頂?shù)呐潘�，�?dǎo)致房屋倒塌。水會積聚。這是因?yàn)轭~外的負(fù)載是由于溫室框架超載造成的。由于溫室前部屋頂靠近屋脊的地方比較平緩，坡度不夠，我們經(jīng)常會看到溫室屋頂上形成水坑。溫室大棚的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須充分考慮生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的超載情況，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全。

02

腹板桿放置

網(wǎng)桿陣列標(biāo)準(zhǔn)形狀

無論是空間桁架還是平面桁架，腹桿一般應(yīng)與弦桿成接近45的角度放置，弦桿上相鄰兩個(gè)腹桿的交線應(yīng)與弦桿的中心線相交在某一點(diǎn)上（圖3a）。這樣，腹板（圖3c）無論腹板和腹板的力學(xué)計(jì)算模型是計(jì)算全鉸接（圖3b）還是連續(xù)腹板和鉸鏈連接時(shí)，都可以計(jì)算腹板的內(nèi)力。結(jié)構(gòu)更加精確，弦內(nèi)不存在二次應(yīng)力，是理想的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式。

腹桿排列變形

在具體設(shè)計(jì)和加工時(shí)，為了減輕焊接工作的負(fù)擔(dān)或使焊接工作變得更容易，而將平板桁架焊接到鋼管或鋼筋上，很難達(dá)到上述理想的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。采用了改進(jìn)的腹桿放置方法。已經(jīng)出現(xiàn)了。例如，在實(shí)際生產(chǎn)中，有腹板與簾線構(gòu)件之間的垂直連接方法（圖4a）和不連續(xù)的“V”形腹板連接方法（圖4b）。這些連接方法使用的腹桿較少，需要的焊接工作也較少，但由于腹桿不連續(xù)放置，弦表面上的均勻載荷會導(dǎo)致相鄰腹桿之間的差異，在弦中產(chǎn)生彎矩。將結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算模型簡化為全鉸接結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在較大誤差。為了增加這種結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，有的設(shè)計(jì)者在垂直于弦桿的兩個(gè)腹桿之間添加一組“V”形腹桿（圖4c），或者在腹桿之間添加一組腹桿。桿朝同一方向傾斜（圖4d）。理論上，如果相鄰的腹桿不能首尾相連，則相鄰腹桿的交點(diǎn)與三個(gè)弦桿的中心線不能相交于同一點(diǎn)，從而增加弦內(nèi)的二次應(yīng)力。在實(shí)踐中，應(yīng)盡可能避免這種結(jié)構(gòu)。

從圖4 中的四種腹桿放置位置來看，圖4d 中只有相鄰的腹桿首尾相連。垂直的腹桿不能與串桿形成45的傾斜角，但腹桿的數(shù)量由于增加了焊接工作量和材料使用量而增加了結(jié)構(gòu)的制造成本，反而降低了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要從內(nèi)力分布合理性的角度出發(fā)。在其他三種結(jié)構(gòu)類型中，相鄰的腹桿沒有首尾相連，導(dǎo)致桁架的弦桿中或多或少產(chǎn)生彎矩和二次應(yīng)力，這樣就節(jié)省了腹桿所用的材料。為了減少框架的加工，增加了焊接工時(shí)，但實(shí)際上這是一種不可能的結(jié)構(gòu)型式，房屋運(yùn)行過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的可能性非常大，因此其使用應(yīng)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免。

腹桿焊接工作方法

對于繩桿和腹桿左右對角連接的標(biāo)準(zhǔn)桁架結(jié)構(gòu)來說，具體的加工方法有三種：將腹桿切割成短直桿和將腹桿兩端焊接。另一種方法是將腹桿做成“V”形結(jié)構(gòu)，與短直腹桿相比，減少了一次切割腹桿的工作量，達(dá)到了相同的工作量。將兩根短直桿連接在一起。只要把它從中間彎一下就可以了。第三種方法使用連續(xù)的鋼筋，而不將其中間切割。確定碼桿焊接位置后，將鋼筋連續(xù)彎曲為腹桿。這種方法雖然省去了切割腹桿的功夫，但焊接時(shí)需要不斷彎曲腹桿鋼桿，非常費(fèi)工�，F(xiàn)場焊接工作比較常見。

03

桁架表面防腐及結(jié)構(gòu)桁架裝配

桁架焊接和鍍鋅

日光溫室所用的平面桁架一般制成沿跨度方向的連續(xù)桁架，可構(gòu)成溫室前后屋面的承重結(jié)構(gòu)。對于大跨度的溫室，除非使用定制鋼管，否則通常需要對頂弦和底弦進(jìn)行對焊以滿足整體桁架長度要求。一般來說，桁架簾線的對接連接點(diǎn)應(yīng)避開與腹桿的連接點(diǎn)，簾線連接可包括對接焊縫、內(nèi)管螺栓連接（對于鋼簾線）或搭接焊縫（對于鋼簾線）。

對于焊后整體鍍鋅的桁架結(jié)構(gòu)，如果局部鍍鋅池較小，很難一次性對整個(gè)桁架進(jìn)行熱鍍鋅，將桁架分成兩部分，分別進(jìn)行熱鍍鋅也是可以的。 -現(xiàn)場安裝然后將兩個(gè)桁架部分焊接在一起形成完整的桁架并安裝。這種情況下，鍍鋅前的上弦桿和下弦桿的切割位置不應(yīng)在同一截面處切割，而應(yīng)在不同位置切割。電線長度必須不同。這減少了由于后續(xù)焊接質(zhì)量問題而導(dǎo)致桁架結(jié)構(gòu)局部失效的可能性。

結(jié)構(gòu)桁架裝配

除了上面提到的焊接桁架外，一些溫室設(shè)計(jì)者還采用裝配式桁架結(jié)構(gòu)，以避免因焊接工作而損壞鋼結(jié)構(gòu)表面的鍍鋅層。目前生產(chǎn)的預(yù)制桁架結(jié)構(gòu)有兩種：一種是卡箍式預(yù)制桁架（圖6a），采用鍍鋅鋼管并用繩夾連接，另一種是鍍鋅鋼預(yù)制桁架。采用鋼板作為腹桿，在外側(cè)滾壓C型梁上滾壓鋼條，制成桁架的上下弦桿。弦桿和腹桿通過螺栓連接在一起以形成組裝好的桁架。 C型鋼裝配桁架由輥壓成型的帶鋼制成（圖7）。

用卡箍連接的鋼管桁架上下弦桿均采用熱鍍鋅鋼管，腹桿不使用鋼筋或鋼管，而是采用卡箍�，F(xiàn)場安裝時(shí)，只需用卡箍將上下弦桿連接起來，即可構(gòu)成溫室的承重桁架。連接上下弦的線夾有兩種類型：連接上下弦和垂直拉桿的三維線夾（圖6b）和僅連接上弦的平面線夾。和漸弱和弦（圖6c）。該結(jié)構(gòu)為全裝配式結(jié)構(gòu)，上下弦桿和豎枕通過連接夾采用螺栓對連接，桁架端部與溫室前基礎(chǔ)或后墻環(huán)之間的焊接操作除橫梁外，還有其他部件無焊接，現(xiàn)場安裝速度快，框架耐腐蝕性強(qiáng)，使用壽命長。但在安裝施工時(shí)，必須將所有螺栓上的螺母擰緊，并確保不會因松動、忘記擰緊或擰得太緊而損壞螺紋。

從操作實(shí)踐來看，有的夾具沒有進(jìn)行熱鍍鋅表面防腐處理，或者使用的螺栓副沒有進(jìn)行表面防腐處理，所以對溫室結(jié)構(gòu)的破壞就是由連接夾具造成的，可以看出，往往是從主體腐蝕開始的。螺栓副腐蝕。使用過程中，請注意連接卡箍及螺栓副的腐蝕情況，如發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)更換。

形成C型鋼裝配桁架結(jié)構(gòu)的鋼帶卷采用熱鍍鋅鋼帶，首先成型為C型鋼（通過輥組卷制），C型鋼作為上部。桁架結(jié)構(gòu)的下弦桿和桁架的腹桿也采用鋼帶壓制而成。腹桿與上下繩桿通過螺栓副完美連接。這種結(jié)構(gòu)完全擺脫了工廠生產(chǎn)的夾具的限制，可以直接在施工現(xiàn)場組裝，框架的制作和安裝同步完成，無需工廠加工零部件。構(gòu)件長距離運(yùn)輸現(xiàn)場加工安裝速度快，施工成本低，所有構(gòu)件均采用熱鍍鋅鋼帶卷繞成型，構(gòu)件表面鍍鋅層全涂保持力高，連接螺栓時(shí)無需焊接，結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能優(yōu)良，使用壽命長。但這種結(jié)構(gòu)，相鄰腹桿及上、下弦桿的中心線不能交于一點(diǎn)，其缺點(diǎn)是上、下弦桿可能產(chǎn)生二次應(yīng)力，影響荷載。容量.有.的結(jié)構(gòu)。此外，與用夾具連接的組裝桁架類似，螺栓二次連接可能會遇到螺栓連接薄弱、螺栓連接變形和螺栓過早腐蝕等問題。為了安全使用桁架結(jié)構(gòu)，需要在生產(chǎn)控制過程中定期進(jìn)行檢查，及早發(fā)現(xiàn)問題并解決。

04

桁架端部處理結(jié)構(gòu)

日光溫室桁架兩端分別與溫室前端的基礎(chǔ)和溫室后墻上的圈梁連接（無圈梁的溫室可直接放置在梁墊或磚墻連接件上）。

由于計(jì)算力學(xué)模型的差異，桁架端部的處理方式一般有三種：一種是上下弦桿兩端處于同一水平位置（圖8），另一種是上下弦桿兩端處于同一水平位置（圖8）。上弦和下弦處于同一水平位置，下弦兩端處于同一垂直平面位置（圖9）10a至10c），也存在下弦先與上弦相遇的情況。也有頂弦最終連接到溫室基礎(chǔ)或圈梁的情況（圖10d）。

從強(qiáng)度分析中我們發(fā)現(xiàn)，上弦桿和下弦桿兩端分別固定在基礎(chǔ)或圈梁上的結(jié)構(gòu)型式（水平排列如圖8所示或垂直排列如圖9所示），比上、下弦端更靠近點(diǎn)，由于這是一種容易傳遞內(nèi)力的結(jié)構(gòu)形式，所以在實(shí)際桁架結(jié)構(gòu)中，常采用上下弦端彎曲的結(jié)構(gòu)形式。分手。對于上下弦分離的結(jié)構(gòu)，桁架與基礎(chǔ)和圈梁連接時(shí)，兩弦的端部常用角鐵連接，固定在基礎(chǔ)或圈梁埋地部分。 （圖8b）同樣采用這種施工方法，在基礎(chǔ)和墻體的圈梁表面預(yù)埋鋼板，桁架的上弦、下弦、腹桿均預(yù)埋鋼板。焊接到預(yù)埋鋼板上，并用水泥砂漿覆蓋，形成一對預(yù)埋段，保護(hù)桁架端部。

與將上弦桿端部和下弦桿端部分開的方法相比，將上弦桿端部和下弦桿端部集中在一起的方法允許嵌入零件的體積更小并且嵌入零件的成本也更小。需要通過結(jié)構(gòu)力學(xué)提高局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并保證計(jì)算。

在制造現(xiàn)場，桁架端部與基礎(chǔ)或墻體相交處，鋼結(jié)構(gòu)的鍍鋅層常常被混凝土中的水泥腐蝕，導(dǎo)致桁架兩端過早腐蝕，整個(gè)荷載失敗，我知道。 -軸承結(jié)構(gòu)如圖11所示。因此，在施工過程中必須采取措施保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，避免混凝土腐蝕。具體方法包括在鋼件表面涂上瀝青或塑料涂層。

05

溫室結(jié)構(gòu)中桁架的布置

典型的桁架布局由間距為0.75 至1.2 米的桁架組成，形成一個(gè)貨架系統(tǒng)（圖12a），并用縱向拉桿連接所有桁架以提供整體負(fù)載能力。該系統(tǒng)的形成必須確保每個(gè)桁架都能保持其負(fù)載能力。桁架穩(wěn)定性分為平面內(nèi)和平面外。但在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省施工成本或因當(dāng)?shù)仫L(fēng)雪荷載不大，有的溫室建設(shè)者將兩桁架之間的距離增加到3m左右，并經(jīng)�？吹椒胖瞄g隙的情況。單管和竹柱等附加構(gòu)件（其主要目的不是結(jié)構(gòu)承重，而是固定或拉緊塑料薄膜）形成主梁和副梁結(jié)構(gòu)體系（圖12b）。

與采用全桁架的結(jié)構(gòu)體系（簡稱全桁架結(jié)構(gòu)體系）相比，這種結(jié)構(gòu)布置由于桁架間距較寬、單管承載能力有限，導(dǎo)致承載能力降低。很明顯，它被明顯削弱了。這在此被稱為“弱化”布置。在沒有可靠的理論計(jì)算依據(jù)的情況下，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)避免這種結(jié)構(gòu)布置。生產(chǎn)實(shí)踐中的另一種布置形式是主梁、副梁結(jié)構(gòu)體系，其核心為全桁架結(jié)構(gòu)，其間距與標(biāo)準(zhǔn)全桁架結(jié)構(gòu)布置基本相同。兩個(gè)桁架由不同的材料制成；與下弦由鋼桿制成的桁架相比，一個(gè)桁架的下弦由鋼桿制成，而另一個(gè)桁架的下弦由鋼管制成。該桁架的下弦由鋼管制成。子梁結(jié)構(gòu)必須為“加強(qiáng)型”。 ”布局（圖12c）。

當(dāng)然，對于底部弦是圓管的桁架來說，這也是一種“弱”布置。在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中，需要根據(jù)節(jié)省投資、保證安全的原則來決定采用何種結(jié)構(gòu)布置形式，我們根據(jù)該原理對結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析，在確認(rèn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度后根據(jù)輕鋼結(jié)構(gòu)的零件，最終確定溫室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)范。