網架上弦螺栓球支座桿端干涉問題的處理

文/ 趙伯海 江蘇省第一工業設計院股份有限公司 江蘇徐州 221000

1、工程概況

連云港某鋼鐵公司原料棚平面投影尺寸為244.4＊157米，橫向為80+77米跨度共兩跨，采用鋼管混凝土柱柱網和焊接球加螺栓球混合雙坡網架，網架矢高3.2～5.5米，周圈采用間距20米的D1220＊14鋼管混凝土柱上弦支撐，內部采用間距40米的D1620＊16鋼管混凝土柱柱帽支撐。

2、支座節點

2.1 支座設計

本工程恒荷載起控制作用，支座節點以壓力為主，選用“十”字形和“井”字形加勁板的重型壓力支座，支座高度取900和1350毫米，周圈上弦支撐處鋼柱柱頭收縮成椎體連接網架支座，經計算和放樣，滿足工程需求并有效避開了桿件和鋼柱的干涉。

2.2 支座干涉

實際生產中發現上弦支座處支座桿件雖有效避開了鋼柱柱頭和支座底板，但因網架腹桿角度太小導致網架腹桿桿配件和支座加勁板干涉，尤以屋脊處嚴重，查詢網架屋脊處支座球直徑D220，兩主受力腹桿D159＊6配置M36螺栓的無紋螺母與支座-30mm厚加勁板干涉，導致桿件無紋螺母和支座加勁板干涉不能正常旋緊到位而產生安全隱患。

2.3 干涉分析

網架設計軟件雖能智能優化配置節點，避免高強螺栓和網架桿件的干涉，但對支座處后加的支座勁板不能有效碰撞檢查，查詢桿件內力腹桿受力也較弦桿大，符合網架結構體系的受力特征，網架屋脊處矢高最大，達到5.5米，網格尺寸一定而導致腹桿角度最小，干涉支座加勁板處腹桿角度僅為39度，是產生干涉的主要原因。

2.4 干涉處理

問題發現時，網架生產已基本完成，為最小代價解決該問題且還不能改變網格尺寸和球與桿件的規格及長度，采用了以下方式：

a：加勁板有-30mm厚改為-25mm，支座材質有Q235B提升為Q355B。

b：無紋螺母端部切削20mm成錐形

2.5 驗證分析

幾何放樣后，采用此方式處理可有效避免碰撞干涉，并留有一定的間隙防止焊縫焊腳影響。

受力分析，查詢D159腹桿最不利受力為拉力263.9kN，壓力-75.5kN，桿件承受拉力時高強螺栓發揮作用，無紋螺母不受力，本修改過程不改變螺栓及擰入深度，符合空間網格結構技術規程JGJ7-2010規定，M36高強螺栓可承受拉力為351.3kN，原支座處高強螺栓有較大的安全裕度也滿足關鍵桿件及配件要求，故最大拉力時高強螺栓、桿件與球符合原設計不做驗算。壓力起控制作用時，屬較少出現的荷載組合，但也有一定的概率，該種工況組合下高強螺栓退出工作，無紋螺母發揮作用。取腹桿最大壓力-75.5kN來驗算無紋螺母，修改后的無紋螺母是修改后的標準件沒有好的驗算方式，通過實體建模并細部分析驗證無紋螺母，驗證結如見下圖：

結果表明，切削端口處應力最大，結果為107.3N/mm^2,小于無紋螺母允許抗壓強度400.0 N/mm^2。證明該處理方式可行。

取最不利支座反力設計值建模細部分析驗證支座加勁板的安全性，驗證結果見下圖：

結果表明支座加勁板受力影響最大，最大應力105.77 N/mm^2小于設計應力295.0 N/mm^2，中部增加-20mm厚筋板來保證高加勁板的穩定也發揮了協同作用并不可忽視。

分析結果表面，采用此方式處理，支座既能有效消除干涉，安全也有一定的富裕度，是生產施工進行過程中性價比很高的一種后處理方式。工程建成并投產，經過一年多的使用驗證結果完好，證明該種處理方式是可行的。

結語：

實際工程設計中，廣大設計人員已經注意到網架和主體結構的干涉，但上弦支撐時網架支座和桿件干涉問題容易遺漏，待到施工過程中發現時已不便調整，通過本文可知，上弦支撐網架支座處以腹桿拉力為主，通常腹桿較弦桿截面大，利用高強螺栓抗拉性能好的特性可在不修改桿件和球規格基礎上解決問題。

雖然該種處理方式可有效解決問題，但也屬事后處理，實際工程中設計初期可以通過調加大網架網格尺寸、下弦網格內縮、加高支座、增大支座球直徑、削減主體結構柱頭或改變上弦支撐為下弦支撐等方式均能有效避免和減少干涉，并通過實體放樣將問題前期消化，避免事后修改更為安全可靠。