管桁架结构-1-1
大跨度圆管管桁架结构施工工艺
大跨度圆管管桁架结构施工工艺发布时间：2021-04-09T12:02:20.137Z 来源：《科学与技术》2020年35期作者：陈同刚[导读] 在我国快速发展过程中，经济在快速发陈同刚中通钢构股份有限公司山东聊城 252000摘要：在我国快速发展过程中，经济在快速发展，社会在不断进步，管桁架直接交汇的结构形式越来越多地应用于大型公共建筑及工业厂房之中，该结构形式具有外形丰富、结构轻巧、受力均衡、刚度大、杆件单一等优点。
但该结构形式应用于大跨度建筑中暴露出一定的问题，如管桁架拼装施工难度大、进度控制难及施工成本高等。
针对管桁架建筑施工中存在的问题，结合国内现有大跨度空间结构施工技术与钢管屋桁架的特点，提出了一种新的管桁架结构施工工艺，该工艺可有效地解决大跨度管桁架拼装难度大、对技术要求较高等问题。
关键词：大跨度;管桁架结构;施工工艺引言近年来，国内大跨度的桁架结构工程越来越多，桁架结构有大跨度、中间无结构柱等优点，在用作仓储时，使用方便，深受港口、粮油等集团的欢迎。
由于桁架结构工艺复杂，在施工过程中，有较多的控制要点，因此本文在深入介绍大跨度桁架结构施工工艺的基础上，提出了相应的质量控制要点，以便促进桁架结构施工的有效开展。
1管桁架优势①空间管桁架结构杆件采用直接焊接，施工简单，节约钢材。
②结构外观简洁、线形流畅、空间造型多样化。
③拥有较好的抗压、抗扭性能，整体刚度较大，几何特性较好。
④钢管与大气接触的比表面积小，节点又采用焊接，无积留湿气和大量灰尘的死角或凹处，便于清刷、油漆、维护和防锈，且其内部封闭，不易生锈。
2大跨度圆管管桁架结构施工工艺2.1全生命周期的构件管理由于外环弧形空间管桁架仅部分构件可地面拼装成整体单元后吊装，其余均需高空原位散件吊装，故须合理等效拆分结构。
将内侧18个八爪形支撑每根杆作为一个独立吊装单元，通过BIM模拟现场吊装，结合现场塔式起重机和堆场分布对构件进行编号。
管桁架制作过程及工艺方法
• (6)定位焊时一般采用Φ3.2mm的焊条进行，同时应采用较大的电流，以保证定 位焊缝有一定的熔深。
• 引弧和熄弧板
• 重要的对接接头和T接头的两端应装焊引弧板和熄弧板，其材料及接头原则上应 与母材相同，其尺寸为：手工焊、半自动—80×50×tmm；自动焊— 150×80×tmm(t一般应与构件的厚度一致)；焊后用气割割除，磨平割口。
培训类容：1、管桁架基础知识 2、管桁架制作、安装工艺流程 3、管桁架工程重点、难点分析 4、现场解答
管桁架的基础知识
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管桁架结构设计说明
管桁架结构设计说明管桁架结构是一种由管道组成的支撑结构，通常用于支撑和连接建筑物、桥梁、天桥、广告牌等。
以下是管桁架结构设计的一般说明：1.结构目的：定义管桁架结构的主要目的，例如支撑建筑物、提供遮阳、支持设备或广告牌等。
明确设计的功能和用途是设计的起点。
2.载荷分析：进行详细的载荷分析，包括静载荷和动载荷。
静载荷可能包括自重、附加荷载（如雨水、积雪）等，而动载荷可能包括风荷载和地震荷载。
3.管道材料和规格：确定使用的管道材料和规格。
常见的管道材料包括钢、铝等。
管道的直径、壁厚等参数也需要根据设计要求确定。
4.连接方式：定义管道之间的连接方式，包括焊接、螺栓连接等。
确保连接方式能够满足结构的稳定性和刚度要求。
5.节点设计：设计管桁架的节点，即管道连接的地方。
节点的设计要考虑到受力分布、承载能力、刚度等因素，以确保整个结构的稳定性和安全性。
6.稳定性分析：进行结构的整体稳定性分析，考虑可能的屈曲、侧向稳定性等问题。
确保结构在各种载荷下都能够保持稳定。
7.防腐措施：由于管桁架通常在户外暴露在环境中，需要考虑防腐措施，以延长结构的使用寿命。
这可能包括表面涂层、防腐处理等。
8.设计标准和规范：遵循适用的建筑标准和规范，例如国家或地区的建筑规范、钢结构设计规范等。
这有助于确保设计的合规性和安全性。
9.审查和验证：在设计完成后，进行结构设计的审查和验证，可以通过计算、模拟、实验等方式确保结构的合理性和安全性。
10.制图和文档：提供详细的施工图纸和设计文件，包括结构图、节点细节、材料清单等，以便建造和维护人员理解和执行设计。
以上是一般管桁架结构设计的一些建议步骤，实际设计过程可能根据具体项目和要求而有所调整。
重要的是，设计过程中应考虑到安全性、稳定性、可靠性和经济性等因素。
大跨度钢管桁架结构设计分析
大跨度钢管桁架结构设计分析[摘要] 近些年来，随着经济的发展，钢产量的提升。
大跨度结构迅速发展，钢管结构以其力学性能优，造型适应性好，建筑表现力佳而越来越受到建筑师和结构师的青睐。
由于生产工艺及空间的要求，厂房的屋面也开始采用大跨度结构，钢管桁架屋面梁由于可以充分利用材料的特性，本文结合某工业厂房为例,对管桁架结构设计和施工进行了阐述，仅供同仁参考。
关键词：钢管桁架设计施工吊装一、钢结构厂房设计的要点1钢结构厂房设计采用的结构体系钢结构厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。
结构布置的原则是：尽量使柱网对称均匀布置，使房屋的刚度中心与质量中心相近，以减小房屋的空间扭转作用，结构体系要求简捷、规则、传力明确。
避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩，以及竖向变化过多的外挑和内收，力求沿竖向的刚度不突变或少突变。
由于多层厂房跨度方向尺寸较大，柱子少；而柱距方向尺寸较小，柱子多。
一般都是横向控制，使纵横向的抗震能力大致相同，不仅有利于抗震，也使设计更为经济合理。
2框架结构的节点设计连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，“三强”设计原则中有两条涉及到节点的设计.在结构分析前就应对节点的形式有充分思考与确定，最终设计的节点与结构分析模型应与使用形式完全一致.按传力特性不同，节点分刚接、铰接和半刚接.节点设计主要包括以下内容：①焊接.对焊接焊缝的尺寸及形式等，规范有强制规定，应严格遵守，焊条的选用应和被连接金属材质适应，E43对应Q235，E50对应Q345，Q235与Q345连接时应该选择低强度的E43，而不是E50.焊接设计中不得任意加大焊缝，焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近.②栓接.普通螺栓抗剪性能差，可在次要结构部位使用.高强螺栓使用日益广泛，常用8.8级和10.9级两个强度等级，根据受力特点分承压型和磨擦型，两者计算方法不同，高强螺栓最小规格M12，常用M16~M24，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用. ③连接板.可简单取其厚度为梁腹板厚度加4mm，然后验算净截面抗剪等. ④梁腹板.应验算栓孔处腹板的净截面抗剪，承压型高强螺栓连接还需验算孔壁局部承压. ⑤节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等，此外，还应尽可能使工人能方便地进行现场定位与临时固定.⑥节点设计必须考虑制造厂的工艺水平，比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成.二、工程概况1、工程概况该项目位于江苏省昆山市，为框排架结构，局部二层,一层为钢筋砼柱，钢结构屋面，局部二层为钢筋砼框架结构，独立承台桩基础。
管桁架结构
管桁架结构
桁架结构是指由杆件在端部相互连接而组成的格子式结构，管桁架即是指结构中的杆件均为圆管杆件。
管桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力，应力在截面上均匀分布，因而容易发挥材料的作用，这些特点使得桁架结构用料经济，结构自重小。
易于构成各种外形以适应不同的用途，譬如可以做成简支桁架、拱、框架及塔架等，因而桁架结构在现今的许多大跨度的场馆建筑，如会展中心、体育场馆或其他一些大型公共建筑中得到了广泛运用。
管桁架结构中的杆件均在节点处采用焊接连接，而在焊接之前，需预先按将要焊接的各杆件焊缝形状进行腹杆及弦杆的下料切割，这就需要对腹杆端头进行相贯线切割及弦杆的开槽切割。
由于桁架结构中各杆件与杆件之间是以相贯线型式相交，杆件端头断面形状比较复杂，因此在实际切割加工中一般采用机械自动切割加工和人工手工切割加工两种方法进行加工。
管桁架同网架比，杆件较少，节点美观，不会出现较大的球节点，利用大跨度空间管桁架结构，可以建造出各种体态轻盈的大跨度结构，在公共民用建筑中，尤其是在大型会展和体育场馆建设中，有着广泛推广应用的发展前景。
空间管桁架结构设计
空间管桁架结构设计王芬;周云平【摘要】空间管桁架作为一种新型的空间结构体系，具有刚度大、用钢量小、施工方便、经济环保性能优等特点，广泛应用于大型输变电站、体育馆、车站等大跨空间结构中。
通过对管桁架结构布置、稳定性和抗震性能的分析，讨论结构外观体型布置对大跨度结构内力及变形的影响，为同类结构设计提供参考和借鉴。
%As a new spatial structure system,the structure of the spatial tube truss has the features of great rigidity,small in amount of steel,convenient for constructing,economical and environmental in performance and therefore it is widely used in substations,stadiums and railway stations. Based on an analysis of the structural arrangement,stability and seismic performance the tube truss,this paper discusses the effects of the outer structural arrangement on the internal forces and deformations of the large-span structure in a bid to provide useful reference for the design of similar structures.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】5页(P123-127)【关键词】空间管桁架;结构布置;稳定性能;抗震性能;SAP2000设计【作者】王芬;周云平【作者单位】中煤西安设计工程有限责任公司，陕西西安 710054;西安理工大学土木建筑工程学院，陕西西安 710048【正文语种】中文【中图分类】TU323.4工程主体为钢筋混凝土结构，屋盖为空间管桁架结构，桁架采用稳定性比较好的倒三角形结构体系。
钢结构空间钢管桁架结构简介
钢结构空间钢管桁架结构简介空间钢管桁架结构体系是大跨空间结构当中的有大一个重要成员。
郑州大学新校区体育馆由三组环向桁架、三组径向桁架和三组撑杆为主要构件组成，外环、外部径向桁架与中环构成结构核心的主要受力骨架，通过封闭外环的设计，使其形成一个受拉的环箍，限制了外部径向预应力桁架滑动支座端的径向位移，从而减小了整个径向结构的竖向挠度，在此满足规范要求的同时，使结构用钢量达到最佳经济指标。
该屋盖平面的投影为轴对称的花瓣形，在半径约7m和15m及外围处设置三道封闭的环桁架，沿径向设置24道空间桁架，并以环桁架为分界沿转轴修整方向错开布置，径向桁架被划分为外、中、内三部分。
整个结构外观简洁，轻逸，受力合理，传力直观，整体性能好。
对它进行探索有助于了解结构性能，指导设计施工，并为并不相同结构的应用提供结构依据。
1管桁架结构概述近年来，钢管结构不仅在海洋工程、桥梁工程中得到了广泛应用，而且在工业及民用建筑中的应用日益愈来愈广泛，结构在我国建筑结构中的应用也越来越多，如宝钢三期工程中采用方管桁架，吉林滑冰练习馆、齐齐哈尔冰雪展览馆、上海“东方明珠”电视塔微观和长春南岭万人体育馆均采用方钢管作为主要结构构件，广州体育馆屋盖采用了方钢管和圆钢管，上海虹口体育场采用圆钢管作为屋面承力体系，成都双流机场屋盖采用了圆钢管作为主要受力构件。
在公共建筑领域，钢管结构中独特的结构形式层出不穷，如悉尼水上运动中心，美国迦登格罗芙水晶钟楼；单层大的空间建筑领域，除了在超级市场、货栈和仓库中继续广泛应用外，还出现了一些超大型结构，如澳洲章楦机场机库，大阪国际机场候机厅；另外还有轻型大跨结构，如人行天桥和起重机结构；其他特殊用途的结构，如固定式桅杆和航天发射架等。
2001年建成的建筑面积7250的北京植物园展览温室采用是国内首次采用相贯节点的切线钢管桁架结构。
钢结构用材为16Mn，钢管最大规格为299mmx12mm，钢结构总吨位720t。
大型体育馆钢结构管桁架工程主要施工方法及措施【图】
大型体育馆钢结构管桁架工程主要施工方法及措施一、钢结构加工制作：1.钢结构制作重点和技术难点1.1管子相贯线剖口切割此项工程腹杆有大量的管子相贯剖口。
管子相贯线是一个空间曲线，且其坡口角度是随曲线的变化而变化的，管子相贯线的切割好坏直接关系到桁架的焊接质量及外观质量，是制作过程的关键。
采用数控相贯线切割机进行切割，能够根据放样程序在电脑上控制自动切割，并能一次性坡口成形，坡口角度可随圆周变化，以满足相贯线接头处趾部、根部和侧部的不同焊接要求。
1.2管子线型加工桁架是空间桁架，主桁架弦杆是一空间曲线，管子的线型必须光顺美观且要达到标准要求，为确保钢管弯曲圆滑成形，必须防止起鼓、起皱。
此工程管径范围在φ73–φ299mm之间。
采用火工折弯处理，以满足现场要求。
1.3焊接变形控制和制作精度控制采取双面对称焊接及合理的拼装顺序，以减少焊后变形。
先焊接变形大的部位，后焊接变形小的部位。
钢柱采取整体放样，以保证精度。
1.4 铸钢节点较复杂，装配精度要求较高。
1.5 张弦拉结构，跨度较大，制作加工要求精度高。
2、各工序加工要领2.1放样2.1.1放样基本要求所有构件应按照细化设计图纸及制造工艺的要求，进行手工1：1放大样或计算机的模拟放样，核定所有构件的几何尺寸。
放样检验合格后，按工艺要求制作必要的角度、槽口、制作样板和胎架样板。
样板的允许偏差如下表2.1.2构件收缩余量的要求构件收缩余量图纸和工艺文件有要求时按照要求执行，没有要求时按照下表执行：mm2.2 下料2.2.1 钢管件应采用管子切割机或锯床下料，钢管两端坡口30度；2.2.2对主管原则上长度按定尺采购，下料时放焊接收缩余量，焊接收缩量根据图纸或工艺要求进行预留，无要求是按照以下要求进行预留：钢管壁厚≤6mm，每个节点预留1mm；钢管壁厚≥8mm，每个节点预留1.5mm；2.2.3原材料的对接腹杆不允许接长。
如由于材料原因必须接长，则由生产部门提出对接要求，由技术部门出通知，确定对接缝的形式和要求。
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项目1 钢管桁架结构基本知识与图纸识读
(a) 加内隔板
(b) 加肋环
(c) 加套管
(d) 加节点板 (e) 加垫板 图 3.14 管桁架结构节点的加强方式
• 钢管构件在承受较大横向荷载的部位，其工作情况较为不利，应采取 适当的加强措施，防止产生过大的局部变形。钢管构件的主要受力部 位应尽量避免开孔，不得已要开孔时，应采取适当的补强措施，例如 在孔的周围加焊补强板等。 • 节点的加强要针对具体的破坏模式，主要有：主管壁加厚、主管上加 套管、加垫板、加节点板及主管加肋环或内隔板等多种方法，如图 3.14所示。
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• 2、管桁架结构节点与破坏形式 • 管桁架结构相贯节点的形式与其相连杆件的数量有关， • 可分为：单平面节点：腹杆与弦杆在同一平面内时。 • 多平面节点：腹杆与弦杆不在同一平面内。
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• 破坏形式 • 管桁架结构在工作过程中，杆件只承受轴向力的作用，支 管将轴向力直接传给主管，主管可能出现多种破坏形式。 在保证支管轴向力强度(不被拉断)、连接焊缝强度、主管 局部稳定、主管壁不发生层状撕裂的前提下，节点的主要 破坏模式有以下几种：主管局部压溃，主管壁拉断，主管 壁出现裂缝导致冲剪破坏，K型节点可能在支管间主管剪 切破坏。
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• 为了保证相贯节点连接的可靠性，提出以下构造要求： • 1）节点处主管应连续，支管端部应加工成马鞍型直接焊 接于主管外壁上，而不得将支管插入主管内。主管外径d 小应大于支管外径ds；主管壁厚t不得小于支管壁厚ts。 • 2）主管与支管之间的夹角以及两支管间的夹角，不得小 于30°。否则，支管端部焊缝不易保证，并且支管的受力 性能也欠佳。 • 3）相贯节点各杆件的轴心线应尽可能交于一点，避免偏 心。
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• 1、按受力特性和杆件布置分类 • 平面管桁架结构 空间管桁架结构
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弧线型倒三角管桁架
图 3.7 某火车站管桁架结构
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• 2、按连接构件的不同截面分类
• C-C型桁架：主管和支管均为圆管相贯，相贯线为空间马 鞍型曲线。 • R-R型桁架：主管和支管均为方钢管或矩形管相贯。 • R-C型桁架：矩形截面主管与圆形截面支管直接相贯焊接。 • 圆管与矩形管的杂交型管节点构成的桁架形式新颖，能充 分利用圆形截面管做轴心受力构件，矩形截面管做压弯和 拉弯构件。矩形管与圆管相交的节点相贯线均为椭圆曲线， 比圆管相贯的空间曲线易于设计与加工。
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• 4）支管端部应平滑并与主管接触良好，不得有过大的局 部空隙。当支管壁厚大于6mm时应切成坡口。 • 5）支管与主管的连接焊缝，应沿全周连续焊接并平滑过 渡。一般的支管壁厚不大，其与主管的连接宜采用全周 角焊缝，当支管壁厚较大时(例如ts≥6mm)，则宜沿支管 周边部分采用角焊缝、部分采用对接焊缝。角焊缝的焊 脚尺寸hf不宜大于支管壁厚ts的2倍。 • 6）若支管与主管连接节点偏心 0.55 e / h(或e / d ) 0.25 时， 在计算节点和受拉主管承载力时，可忽略因偏心引起的 弯矩的影响，但受压主管必须考虑此偏心弯矩M＝ΔNe， 如图1.13所示。
《钢结构工程施工》教学课件
学习单元3 管桁架结构工程施工
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• 3.1管桁架基本知识
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• 3.1.1管桁架结构组成及其材料 • 3.1.1.1管桁架结构分类 • 就屋架来说，外形一般为三角形、梯形、平行弦及拱形桁 架。桁架的腹杆形式常用的有芬克式、人字式、豪式(也 叫单向斜杆式)、再分式、交叉式。其中前四种为单系腹 杆，第五种交叉腹杆又称为复系腹杆。
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• 3、按桁架的外形分类 • 直线型与曲线型管桁架结构
弧线型倒三角管桁架
直线型管桁架
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项目1 钢管桁架结构基本知识与图纸识读 • 3.1.1.2管桁架结构组成 • 1、管桁架结构概述
• 桁架是指由杆件在端部相互连接而组成的格子式结构，管桁架结构也称钢管 桁架结构、管桁架、管结构，是指杆件均为圆或方管杆件的桁架结构。与一 般桁架的区别在于连接节点的方式不同，管桁架结构在节点处采用杆件直接 焊接的相贯节点(或称管节点)。相贯节点处，只有在同一轴线上的两个主管 贯通，其余杆(即支管)通过端部相贯线加工后，直接焊接在贯通杆件(即主 管)的外表，非贯通杆件在节点部位可能有一定间隙(间隙型节点)，也可能部 分重叠(搭接型节点)，如图3.6所示。
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3、管桁架结构组成 单榀管桁架由上弦杆、下弦杆和腹杆组成。管桁架结 构一般由主桁架、次桁架、系杆和支座共同组成。
系 杆
上弦杆
下弦杆 腹 杆
图3.16 单榀管桁架结构 组成
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(a) 有间隙的节点
(b) 有间隙的节点 图 1.13 管桁架结构节点破坏形式
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7）对有间隙的K型或N型节点，支管间隙a应不小于两 支管壁厚之和。 8）对搭接的K型或N型节点，当支管厚度不同时，薄壁 管应搭在厚壁管上；当支管钢材强度等级不同时，低强 度管应搭在高强度管上。搭接节点的搭接率Qv＝ q/p×100％应满足25％≤Qv≤100％，且应确保在搭接 部分的支管之间的连接焊缝能很好地传递内力。