鋼結構網架建筑以其自重輕、強度高、抗震性能好、施工速度快及造型靈活等優點,在現代大跨度空間結構中占據重要地位。作為連接上部網架結構與下部支承結構的關鍵傳力部件,支座的設計與制造質量直接關系到整體結構的安全性與穩定性。與之配套的各類金屬制附件及專用架座,共同構成了完整的結構支撐與連接體系。
一、鋼結構網架主要支座形式
網架建筑的支座需根據結構形式、受力特點、節點構造及溫度變形等因素進行設計,主要形式包括:
- 壓力支座:最為常見,主要用于承受豎向壓力。
- 平板壓力支座:構造簡單,適用于受力較小、無轉動或水平位移要求較低的節點。
- 弧形壓力支座(或稱鉸接支座):在平板基礎上設置凸面或凹面弧形板,允許結構在一定范圍內轉動,釋放彎矩,常用于較大跨度的網架。
- 球型壓力支座:由球形上座板、球面四氟乙烯滑板(或鏡面不銹鋼板)和下座板等組成,可實現多向轉動,適應復雜受力與變形需求,多用于重要或大跨度工程。
- 拉力支座:用于承受上拔力的節點,需通過錨栓或特殊構造將拉力有效傳遞至下部基礎。
- 彈性支座:在支座中設置橡膠墊、彈簧等彈性元件,用以調整結構剛度、吸收振動或減緩地震作用,多用于對減振有特殊要求的場所。
- 滑動/滑移支座:在接觸面設置低摩擦材料(如聚四氟乙烯板),允許結構在溫度變化或荷載作用下產生水平位移,釋放溫度應力,可分為單向滑動與多向滑動。常與轉動功能結合,形成球型鉸接滑動支座。
- 固定支座:約束節點的全部或大部分位移與轉動,將荷載(包括彎矩)直接傳遞至下部結構,對支座本身及下部基礎的承載力要求高。
二、建筑用金屬制附件及架座的制造
這類產品通常包括支座本體、連接板、錨栓、銷軸、肋板、以及為特定設備(如管道、風管、幕墻龍骨等)提供支撐的專用金屬托架、吊架、支架等。其制造過程融合了機械加工、焊接、熱處理及表面處理等多道工藝。
- 設計與材料選擇:
- 主要材料為高強度鋼材(如Q235B、Q355B),重要受力部件可能采用合金鋼或鑄鋼(ZG系列)。摩擦副材料常選用不銹鋼板與聚四氟乙烯板組合。彈性元件采用特種橡膠或彈簧鋼。
- 關鍵制造工藝流程:
- 下料與成型:采用火焰切割、等離子切割或激光切割進行鋼板下料。對于弧形板、球冠等復雜形狀,需使用壓力機模壓或旋壓成型。
- 機械加工:對支座的上、下座板、球冠、銷孔等關鍵受力面和配合面進行車、銑、刨、鉆等精密加工,確保尺寸精度、平面度與表面光潔度,這對保證支座的轉動靈活性與承載均勻性至關重要。
- 焊接與組裝:采用手工電弧焊、氣體保護焊或埋弧焊將各部件焊接成整體。需制定嚴格的焊接工藝評定,控制焊接變形與殘余應力,并對重要焊縫進行無損探傷(如超聲波或磁粉檢測)。
- 熱處理:對于厚板焊接或鑄鋼件,可能需要進行退火處理以消除內應力。
- 表面防腐蝕處理:根據使用環境,采用噴砂除銹后涂裝防腐涂料(如富鋅底漆、環氧中間漆、聚氨酯面漆),或進行熱浸鍍鋅、達克羅處理等長效防腐。
- 檢驗與標識:成品需進行外觀尺寸檢查、力學性能抽樣試驗(必要時),并清晰標注型號、規格、承載力、滑動方向等信息。
- 質量控制重點:
- 成品支座的承載能力、轉動性能與滑動摩擦系數試驗(對于重要工程產品)。
三、發展趨勢
隨著建筑技術的進步,鋼結構支座與附件正朝著高性能化、標準化、智能化方向發展:
- 高性能材料應用:如采用耐磨耐候性更強的復合摩擦材料、高阻尼橡膠等。
- 標準化與模塊化設計:便于工廠化批量生產,提高質量可控性與安裝效率。
- 健康監測集成:在支座或關鍵附件內集成傳感器,實時監測受力、位移、振動等狀態,為結構健康診斷與維護提供數據支持。
- 抗震與減振技術深化:各類阻尼器與支座的結合應用更加廣泛,以提升建筑在強震下的安全性。
鋼結構網架建筑的支座形式選擇是一個綜合性的技術決策過程,而高質量的金屬附件與架座制造則是保障設計意圖得以實現、結構安全耐久運行的基石。兩者相輔相成,共同推動著大跨度空間結構技術的持續發展。