钢结构网架建筑以其自重轻、强度高、抗震性能好、施工速度快及造型灵活等优点,在现代大跨度空间结构中占据重要地位。作为连接上部网架结构与下部支承结构的关键传力部件,支座的设计与制造质量直接关系到整体结构的安全性与稳定性。与之配套的各类金属制附件及专用架座,共同构成了完整的结构支撑与连接体系。
一、钢结构网架主要支座形式
网架建筑的支座需根据结构形式、受力特点、节点构造及温度变形等因素进行设计,主要形式包括:
- 压力支座:最为常见,主要用于承受竖向压力。
- 平板压力支座:构造简单,适用于受力较小、无转动或水平位移要求较低的节点。
- 弧形压力支座(或称铰接支座):在平板基础上设置凸面或凹面弧形板,允许结构在一定范围内转动,释放弯矩,常用于较大跨度的网架。
- 球型压力支座:由球形上座板、球面四氟乙烯滑板(或镜面不锈钢板)和下座板等组成,可实现多向转动,适应复杂受力与变形需求,多用于重要或大跨度工程。
- 拉力支座:用于承受上拔力的节点,需通过锚栓或特殊构造将拉力有效传递至下部基础。
- 弹性支座:在支座中设置橡胶垫、弹簧等弹性元件,用以调整结构刚度、吸收振动或减缓地震作用,多用于对减振有特殊要求的场所。
- 滑动/滑移支座:在接触面设置低摩擦材料(如聚四氟乙烯板),允许结构在温度变化或荷载作用下产生水平位移,释放温度应力,可分为单向滑动与多向滑动。常与转动功能结合,形成球型铰接滑动支座。
- 固定支座:约束节点的全部或大部分位移与转动,将荷载(包括弯矩)直接传递至下部结构,对支座本身及下部基础的承载力要求高。
二、建筑用金属制附件及架座的制造
这类产品通常包括支座本体、连接板、锚栓、销轴、肋板、以及为特定设备(如管道、风管、幕墙龙骨等)提供支撑的专用金属托架、吊架、支架等。其制造过程融合了机械加工、焊接、热处理及表面处理等多道工艺。
- 设计与材料选择:
- 主要材料为高强度钢材(如Q235B、Q355B),重要受力部件可能采用合金钢或铸钢(ZG系列)。摩擦副材料常选用不锈钢板与聚四氟乙烯板组合。弹性元件采用特种橡胶或弹簧钢。
- 关键制造工艺流程:
- 下料与成型:采用火焰切割、等离子切割或激光切割进行钢板下料。对于弧形板、球冠等复杂形状,需使用压力机模压或旋压成型。
- 机械加工:对支座的上、下座板、球冠、销孔等关键受力面和配合面进行车、铣、刨、钻等精密加工,确保尺寸精度、平面度与表面光洁度,这对保证支座的转动灵活性与承载均匀性至关重要。
- 焊接与组装:采用手工电弧焊、气体保护焊或埋弧焊将各部件焊接成整体。需制定严格的焊接工艺评定,控制焊接变形与残余应力,并对重要焊缝进行无损探伤(如超声波或磁粉检测)。
- 热处理:对于厚板焊接或铸钢件,可能需要进行退火处理以消除内应力。
- 表面防腐蚀处理:根据使用环境,采用喷砂除锈后涂装防腐涂料(如富锌底漆、环氧中间漆、聚氨酯面漆),或进行热浸镀锌、达克罗处理等长效防腐。
- 检验与标识:成品需进行外观尺寸检查、力学性能抽样试验(必要时),并清晰标注型号、规格、承载力、滑动方向等信息。
- 质量控制重点:
- 成品支座的承载能力、转动性能与滑动摩擦系数试验(对于重要工程产品)。
三、发展趋势
随着建筑技术的进步,钢结构支座与附件正朝着高性能化、标准化、智能化方向发展:
- 高性能材料应用:如采用耐磨耐候性更强的复合摩擦材料、高阻尼橡胶等。
- 标准化与模块化设计:便于工厂化批量生产,提高质量可控性与安装效率。
- 健康监测集成:在支座或关键附件内集成传感器,实时监测受力、位移、振动等状态,为结构健康诊断与维护提供数据支持。
- 抗震与减振技术深化:各类阻尼器与支座的结合应用更加广泛,以提升建筑在强震下的安全性。
钢结构网架建筑的支座形式选择是一个综合性的技术决策过程,而高质量的金属附件与架座制造则是保障设计意图得以实现、结构安全耐久运行的基石。两者相辅相成,共同推动着大跨度空间结构技术的持续发展。