未來的政治、經濟、科技、文化和生括水平及方式都將有更大的發展進步和變化。對于工程建設來說必將提出更高的要求,特別是空間結構的新材料、新型式,新的構造萬法、先進的加工工藝和施工技術理論分析和軟件開發必將面臨巨大的挑戰,同時也提供了良好的機遇。這就要求加強科學管理、減少事故發生,打開網架結構新局面。
一、網架結構具有廣闊的發展前景
自1964年我國建成第一個網架起,四十多年特別是近十幾年,網架的應用與發展更為迅猛。從大、中跨度到小跨度、從承重結構到裝飾性結構,廣泛采用網架結構,在國際上引起了極大的重視并被譽為“網架大國”。我國的空間結構行業,尤其是網架結構行業已是我國建造行業的一個重要行業,為國家建設事業的現代化和發展作出了重大貢獻。
但是網架結構正面臨著激烈的市場競爭和嚴重的挑戰:
一是采用新材料、新型式的空間結構的競爭和挑戰,如膜結構、懸索結構、張拉整體結構、鋁合金結構以及不同型式的雜交結構等。
二是近些年來發展極快的門式剛架、薄壁拱形波紋屋蓋以及其他輕鋼結構的競爭和挑戰。
雖然存在這些競爭和挑戰,但是網架結構仍具有廣闊的應用范圍和發展前景:
1、任何材料和結構形式都有其優點和缺點,都有一定的適應性和局限性,一定的經濟技術效益和社壘效益。按照可持續發展的原則一一建筑物設計要和建筑的環境、生態緊密結合起來,要和城市的總體規劃及城市美相調——網架無論在跨度、覆蓋空間還是體型及使用功能上都具有極大的優越性和競爭性。
2、網架結構除具有受力合理、抗震性能好,工廠化生產和安裝簡易快速外,更大的優點是使用壽命長維修時間短贊用低,應用范圍廣。
3、經過四十多年的工程實踐、科學研究和大批的網架生產企業的建立,我國已積累了豐富的設計、制作和施工經驗,造就一大批這方面的技術人才。特別是制定了《網槊結構設計與施工規程》,通過了鑒定,頒布執行。這些技術規范為網架的持續發展提供了重要的依據和條件。
4、我國的鋼產量已達一億多噸,鋼材市場供應充足。特別是網架桿件大多采用圓鋼管,市場供應更為充足。
5、我國網架結構的質量大幅度提高,大批企業取得了國家一級資質認證和ISO9000資質認證,成本不斷降低。有些企業已打入了國際市場,承建了不少大型工程贏得了國際信譽。
二、網架事故原因
網架結構科技含量較高,無論是設計,制作和安裝都要求嚴格精確,特別是大、中跨度的網架結構多用于公共建筑和工業廠房,人員聚集很多,貴重設備與設施很多,故對結構的安全性與可靠性要求更高。如發生事故,尤其是重大事故,會造成巨大的人員傷亡和財產損失。
1、設計原因:荷載低算或漏算,荷載組合不當。對自然災害估計不足或處置不當,或對一些大中型網架結構沒有進行必要的非線性分析、穩定性分析,忽略了支座不均勻沉降、不均勻側移對網架的影響。力學模型、計算簡圖與實際不符。結構型式選擇不合理,支撐體系或再分桿體系設計不周,網架尺寸不合理。計算方法的選擇、假設條件、電算程序、近似計算法使用的圖表有錯誤,未能發現。桿件截面匹配不合理,桿件下料尺寸計算不準確。忽視桿件的初彎曲、偏心和次應力的影響。網架結構設計計算后,不經復核就增設桿件或大面積的代換桿件,從而導致超強度設計值桿件的出現。材料(包括鋼材、焊條等)選擇不合理。
2、制造原因:材料驗收及管理混亂,不同鋼號、規格材料混雜使用,特別是混用了可焊性差的高碳鋼,鋼管內外表面缺陷、管徑與壁厚有較大的負偏差,除銹不好,拼裝前桿件有初彎曲而不調直。桿件下料尺寸不準,壓桿超長,拉桿超短。螺栓未擰緊,網架在使用期間在接縫處出現縫隙(特別是拉桿),螺栓受水氣侵入而銹蝕。焊接板節點和支座節點上的焊縫較多,焊接工藝不合理,造成節點板變形,支座底板及與底板連接的鋼管或肋板采用氧氣切割而不將其端面刨平,組裝時不能緊密頂緊,支座受力時產生應力集中或改變了傳力路線。球體或螺栓的機加工有缺陷,球孔角度偏差過大。鋼管厚度很薄而封板很厚時,焊接時常焊不透。
3、施工原因:施工時施工方法工藝不對,沒有完整可行的施工組織設計,安裝時順序錯誤,精度差,累積誤差過大,在吊裝時選擇吊點不當,不做施工驗算,吊裝網架發生變形,野蠻施工,強迫就位,存在隱患。材料隨意代換,偷工減料,以次代好。檢驗探傷技術水平差。責任心不強,不是專業施工隊伍施工等。焊接時焊條不符合規定或不考慮濕度及溫度變形。
4、使用原因:在使用過程中不按設計荷載要求,超載使用附加的荷載未加驗算。長期在循環荷載作用下,結構疲勞,屋面排水不暢、積水。結構沒進行保護,腐蝕、銹蝕嚴重或在結構上吊裝重物等。
5、管理原因:設計單位無設計資質證,無圖簽、無簽字,施工單位技術力量差,無專業施工資質、無監理、質檢部把關,無驗收就投入使用。設計、施工、質檢、監理嚴重脫節,管理混亂等。
三、對策和選擇
展望未來,新材料、新型式、新技術的空間結構必定會被創造出來,甚至日新月異。作為用量最大、發展最快的網架結構,同樣具有巨大的生命力,但是,也必須面對各種巨大的挑戰和競爭。而我們的對策和選擇必須著眼于依靠科技進步和科學管理。
1、當今時代是知識經濟時代,經濟的競爭實為科技競爭、知識競爭。因此我們的設計制作和施工必須創新,盡快采用目前世界上最前沿的技術,達到或超過國際先進技術水平。
2、目前大部分網架企業的設備、工藝、施工方法以及質檢手段是比較落后的,管理模式和方法也未形成標準化和現代化,難以適應幣場經濟的變化和需要。因此我們必須掌握信息、強化信息管理以及各種結構及新材料的發展趨勢,面向市場制定出自己的戰略發展現劃和目標,立足當前,著眼未來。
3、無論何種競爭,最終是人才的競爭,提高空間結構技術人員和管理人員的素質,除了高等學校進一步加快、加強空間結構知識的傳授和科學研究外,還可以以空間結構協會、空間結構委員會為主導,會同企業、設計,高等院校、科研等部門進行廣泛的持久的宣傳與教育工作,為了促進管理人才的成長,根據空間結構行業的特點,應盡快地有計劃有步驟、分期分批舉辦經理、廠長及其他管理人員的培訓工作。
4、一些質量事故的發生既有技術問題也有管理問題,而更嚴重的是網架建筑市場的無序造成的。我們首先從自身做起,以提高質量確保質量為目標和中心,持續不斷的整頓和規范網架行業市場。
5、我國網架結構的研究、設計,生產和施工等諸方面都具有很大的實力,今后在不斷擴展國內市場的同時,還必須以更高的科技含量和信譽擴展國際市場。
6、企業之間的聯合、國內和國際的聯合也是市場競爭的需要,是壯大我們實力的方法之一。忽視這一問題,可能會坐失良機。
我國空間結構快速發展的業績和對國家建設所作的重大貢獻是來之不易的,全國空間結構工作者付出辛勤的勞動和汗水,我們應加倍的珍惜她。在網架結構的設計、選材、制造、施工和運營中,必須嚴格控制加強管理,確保結構的安全可靠,杜絕事故的發生。這樣才能打開一個網架結構的新局面。