网架活动支座聚四氟乙烯的应用与施工制作.pdf

综述与交流 t 栩嗣囊瞄 2 0 1 2 年9 月 网架活动支座聚四氟乙烯的应用与施工制作 高新建 ( 江苏火花钢结构集团有限公司) 摘耍：活动支座是地震设防区或温差较大的地区网架或网壳结构工程中经常用到的支承构件。采用何种形式的活动支座，需要根 据地震作用或温度作用的影响，结合网架边界约束条件的调整计算结果来确定。被称为“塑料王”的聚四氟乙烯材料以其独特的低摩擦系 数，已广泛应用到网架结构位移较大的活动支座中。 关键词：网架；活动支座：聚四氟乙烯；钠萘处理；施工制作 引言 网架结构是“空间网格结构”的重要成员。1 9 5 6 年我国建成了第一座 采用带拉杆的联方型圆柱面钢网壳结构一天津体育馆屋盖( 跨度5 2 m 6 8 m ，矢高为8 7 l I ) ：1 9 6 4 年又建成了第一座铜板节点的平板形网架结 构一上海师范学院球类房屋盖( 3 1 5 m 4 0 5 m ，网架杆件为角钢) ，但由于 受当时各方面条件的制约，因而使用这种结构的工程数量不多。自8 0 年 代初以来，随着我国钢铁工业的迅速发展及网架计算机设计软件的逐步 完善。特别是1 9 8 2 年1 2 月l O 日，由徐州飞虹网架( 集团) 公司的前身。 徐州建筑机械厂与中国建筑科学研究院标准所联合研制的“螺栓球节点 网架”通过了国家“城乡建设环境保护部”和中国建筑科学研究院的联合 鉴定后，“螺栓球节点网架”的广泛应用使我国建筑领域钢结构的发展有 了质的飞跃。 网架是高次超静定的空间杆系结构。当网架结构在受到地震引起的 惯性作用或由于温度变化引起的温度应力作用时会产生内力和位移，对 于这些位移需要在设计与施工中用适当的方法予以解决，确保工程结构 的使用安全。 1 网架活动支座的分类 由于地震或温度作用下网架的应力与边界法向约束条件有关，采用 活动支座就可以减弱或消除法向约束，既可以减小网架杆件的内力，也 可以减小下部支承结构的侧移，确保整体结构的安全使用。常用的网架 活动支座包括：普通板式橡胶支座；盆式橡胶支座；不锈钢滑动支座；聚 四氟乙烯滑板式橡胶支座；聚四氟乙烯滑板支座等。 2 普通板式橡胶支座的应用与计算 普通板式橡胶支座是由多层橡胶片和多层加劲钢板经加压、硫化制 成。因有良好的弹性和较大的剪切变形，可满足大中跨度的网架、刚壳结 构因温度变化而引起的水平推力和位移及转角要求，并能起到减震、隔 震作用。适合位移量不是太大的网架结构。 普通板式橡胶支座的设计计算包括：确定支座的边长和厚度尺寸， 验算支座的压缩变形及抗滑移稳定性。通过对某柱面网壳工程板式橡胶 支座的应用为例子叙达有关的计算过程。 该工程概况：为四边支承的柱面网壳，其两个纵向边的长度L = 4 5 m ， 两个端边的长度B = 6 0 m ；网壳厚度2 4 m ；网壳矢高4 8 8 m 屋面为彩色压 型钢板复合保温玻璃棉，中间有三条夹层玻璃采光带；抗震设防烈度为 度；设计温差为2 0 ；下部支承是强度等级为C 3 0 的混凝土框架结构。 计算中对支座采用了“切向固定约束，法向放松约束”的假定，按照柱子 水平弹性刚度计算公式K ；3 E 删，计算出支承柱子在网架法线方向的弹 性刚度K l = 1 1 5 k N ，嘲。因该柱面网壳的矢高与跨度比值仅为O 0 8 l l ，5 ， 则计算出地震作用的标准值，一并输入s F C A D 网架设计程序。在查看程 序分析计算结果时发现：网壳支座的法线方向出现较大的水平推力和位 移。因此，需要使用板式橡胶支座来释放这些水平推力和位移。 2 1 计算网壳的支座反力值和位移位 为了确定橡胶支座的边长和厚度尺寸，在使用S F C A D 两架设计程序 计算网壳的支座反力和位移值时，其组合式均为荷载标准值，郎所有组 合式中的荷载分项系数都为1 0 并输入支承柱子的水平弹性刚度K ，。从 皇I | j k 誓t j k j j k j I t k j k 譬j k k j k l - k t j k 簟警 1 - k 妇j j k 蝴 1 - k 蕾t t 譬誓- _ j k k j - j k t j - ，k k j k k 须努力跟上薪形势发展的需要，要减少索赔就应注意以下几点： 必须以合同、招投标文件为依据，客观公正地审查索赔事项的合 法性，公平处理合同双方的利益纠纷。 加强主动监测。对可能引起的索赔进行预测，尽量采取一些措施 进行预控，以预防和减少索赔的发生。 注意资料的获得和积累。尤其是可能涉及索赔认证的资料，要以 事实和数据为依据，正确处理索赔事件 3 提高监理造价审核质量的措施 3 1 建立完善的管理制度 分门别类，按照不同的审核环节和事项考虑从业人员自身的职业 道德素质，依据工程项目结构、规模因素，并跟成本与效益挂钩，制定符 合各自专业特点的审核质量规章制度，明确职责权利，做到赏罚分明。各 专业人员在实施过程中需相互配合、互相协商。这就要求规章制度在具 有操作性的同时，需具有一定的灵活性，不仅是提高工程造价审核质量 的根本保证而且还对监理机构的健康发展起推动作用。 3 2 不断提高审核人员的综合素质 要提高审核质量，归根到底，最终还是取决于人的因素。即广大工程 造价咨询人员的职业道德修养、专业知识水平和丰富的实践经验。精湛 的业务水平和良好的工作作风来源于三个方面：在人员的岗位培训及 继续教育：招聘高素质的专业人员：行业间内外部的交流，商榷。要 求广大从业人员既要具有良好的职业道德修养，又耍具有较高的专业技 术技能，更要懂得相应的法律、法规。依法行事，依法执业，使自己的行 为，自身的行动，符合国家相关法律、法规的规定。应当遵循公开、公正、 平等竞争的原则。 1 8 4 4 结算审核现状及对策 目前我们监理的工程项目不管工程大小，采用的基本上是全面审查 法，虽然审查得比较全面、细致，差错少，但限于人员不足，审查工作量 大，时间长，对工程决算的进度造成了一定的影响。另外，施工单位提交 的工程结算的质量也影确着审查鹃进度。有些施工单位汔较正规，项置 部有专业的预结算编审人员，经过二级预审。这样拿出的结算无论是从 工程量计算还是单价套用上都比较正确，差错率不高。那么我们审查对 间就会相对缩短。而有些施工单位施工期间没有配备相应的预结算编审 人员，工程结束后临时聘请社会上的颈结算编审人员编铡结算。这些蠖 时聘用人员一般只是针对施工图进行编制，容易造成所编制的结算与实 际情况出入较大，这样就大大增加了监理审查工作的难度，延长了审查 的时间。因此，为了能够提高预结算审查质量，缩短审查时间。我们应该 采取必要的措施，来约柬施工单位绩算犏 l f | 的质量。比如说，在越王合同 中应明确编制误差如果大于规定比例，那么就按一定比例进行经济上的 处罚等。 5 结语 在基本建设过程中工程造价管理贯穿始末。对业主丽言，就是以尽 可能少的投资或以同样多的投资获得最大的投资收益；对承包商而言， 就是在建成符合业主或国家规定的标准和要求的建设项唇同时，尽可能 地降低成本，以获取较大的利润。由此可以看出，业主要获得较大的投资 收益，就必须切实加强工程造价的控制。工程造价审核作为一种方式和 手段，监理方造价审核人员应以公正客观的态度、丰富的工作经验及先 进的计算手段认真工作，为业主提供服务，正确的工程量分析与计算，从 而确认公正合理的工程造价。 万方数据 分析结果的图中找出了由全部荷载标准值引起的最大支座反力值k ： 3 5 6 k N 和最大的位移值为：3 1 m m 。 2 2 计算橡胶垫板的面积 因为网架是使用在气温不低于一2 5 的地区，所以采用氯丁橡胶垫 板。 橡胶垫板的面积则由空间网格结构技术规程J G J 7 2 0 1 0 中公式 ( K O 2 一1 ) 得： A R 【仃】- 3 5 6 0 0 0 N ( 7 8 4 N I n m 2 ) = 4 5 4 0 8 m m 2 选橡胶垫板的平面尺寸= a b = 2 5 0 1 1 1 I I l 2 5 0 m m ，A = 6 2 5 0 0 m m 2 ，符合构 造要求。 2 3 确定橡胶垫板的厚度 ( 1 ) 根据初始位移值u = 3 l m m ，设：橡胶垫板总厚度取d - 6 8 m m 。 取钢板为6 层3 m m = 1 8 m m ，则橡胶层总厚度= 6 8 I n m 一1 8 m m ：5 0 m m 。 即由公式( K 0 2 2 ) 得：d o = 2 d t + 5 d i - 2 2 5 m m + 5 9 m m = 5 0 m m 。符合构造要 求。 ( 2 ) 橡胶垫板的水平侧向刚度由公式( K 0 4 1 ) 得： 珏G A ，d o ；1 1 2 5 0 x 2 5 彤5 0 ：1 3 8 k N 抽m ( 3 ) 由于柱子在网架法线方向的弹性刚度K 1 = 1 1 5 k N ，m m ，则橡胶垫 板与混凝土柱子的组合水平刚度由公式( X O 4 3 ) 得： K = K 1 x K ( K l + K ：1 1 5 x 1 3 8 ，( 1 l - 5 + 1 3 8 ) = 1 2 3 k N ，m m 当在设计程序的支座节点中输入组合水平弹性刚度K = 1 2 3 k N ，m m 后，从分析结果的图中找出了由全部荷载标准值引起的最大支座反力值 R = 2 7 2 k N 和最大的位移值为：u = 3 4 m m ；用于抗滑移验算的由永久荷载 标准值剩以荷载分项系数0 9 引起的支座反力R 萨2 3 9 k N 。 ( 4 ) 由公式( K 0 2 3 ) 得；d o = 5 0 m m 1 4 3 u = 1 4 3 x 3 4 = 4 9 蚰，符合位移 要求。 ( 5 ) 由公式( K o 2 4 ) 得：d o O 2 a = 0 2 2 5 0 = 5 0 m m ，符合稳定要求。 2 4 验算橡胶垫板的平均压缩变形 由形状系数B = a M 2 ( a + b ) d i 】= 2 5 0 2 5 叫2 ( 2 5 0 + 2 5 0 ) ) c 9 1 = 6 9 4 ：查 表K O 1 3 得：E = 4 0 7 3 ，由公式( K 0 2 - 5 ) 褥t 压缩变形量h 拉凡测以I 窜”2 0 0 0 5 0 ( 2 5 0 2 5 0 x 4 0 7 3 ) = o 5 4 m m 。 由公式( K 0 2 6 ) 得：0 0 5 d 0 ：0 0 5 5 0 n l r I l = 2 5 m m ，符合压缩变形 要求。 2 5 在水平力作用下的抗滑移验算 由公式( K O 2 7 ) 得：斗R g G A u ，d o 支座的滑动力：G A u ，d o = 1 1 M P 2 5 0 m m 2 5 0 m m 3 4 m I I l 5 0 m m = 4 6 7 5 0 N = 4 6 7 5 k N 支座的抗滑力：斗R 触，2 x 2 3 9 k N = 4 7 8 k N ，符合抗滑移要求。 3 连廊型网架中不锈钢滑动支座的应用 在不同的建筑物之间使用网架结构如防雨棚、装饰网架墙等，是类 似于在两个建筑物之间的连廊结构。由于网架与建筑物各自有不同的刚 度、质量及动力特性，在温度作用、特别是在地震作用下，被连接的两座 主体结构会由于连廊的存在而相互影响出现耦连现象，连廊与连接建筑 物在贴近处会相互碰撞产生结构性的破坏，或因连接节点与主体结构脱 离，导致连廊整体倒塌。在此类结构中需要使用活动支座来防止上述问 题的发生，因为滑动支座可以减弱连接建筑物通过连廊产生的耦联效 应。 3 1 工程实例概况 某不锈钢连廊式装饰网架墙工程，是在两栋建筑物之间设置的广告 牌。网架墙跨度是1 1 9 2 m ；高度1 4 2 5 m l 厚度1 4 m ；抗震设防烈度为 度，设计基本地震加速度值为O 1 0 9 ，设计分组为第一组。 3 2 确定支座连接方式 网架墙的两端分别支承于两座建筑物上，支承构件为钢牛腿。采用 滑动连接的方式。即连廊靠近A 建筑物的一端采用固定铰支座连接，另 一端与B 建筑物采用滑动铰支座连接。 3 3 确定支座底板长圆孔尺寸 根据s F c A D 网架设计程序的分析结果，A 建筑物一端固定铰支座 中最大位移值4 1 m m ；B 建筑物一端滑动铰支座中最大位移值7 6 姗。在 多遇地震下的支座可滑移量s 。应满足A 、B 两建筑物之间的最大位移的 矢量和S 庐( 4 1 2 + 7 6 2 ) 1 ，2 = 8 6 m m ，则开长圆孔的尺寸应不小于9 m m 。因 为支座过渡板上的螺柱为M 3 0 ，所以不锈钢滑动铰支座的底板上实际开 长圆孔的尺寸= l l + 3 0 + 1 l = 5 2 m m 。满足要求。 3 4 计算滑动支座在支承面上的安全距离尺寸 在建筑抗震设计规范G B 5 0 0 1 l 一2 0 1 0 中查表5 1 4 一l 得：支座在7 度区罕遇地震的水平地震影响系数最大值为O 。5 0 ，是多遇地震O 0 8 的 6 2 5 倍。可推算出罕遇地愿下的弹塑性位移应为多遇地震下的弹性位移 的6 2 5 2 = 1 2 5 倍，1 2 5 S H = 1 2 5 8 6 ；1 0 8 m m 。因此，要保证在罕遇地震下， 滑动铰支座在牛腿支承面上不滑落的安全距离应不小于1 0 8 m m 。 4 聚四氟乙烯活动支座的应用及复合施工制作 在网架支座位移较大，仅靠普通板式橡胶支座的剪切变形无法满足 使用要求时，可采用“聚四氟乙烯滑板式橡胶支座”或“聚四氟乙烯滑板 支座”。 聚四氟乙烯。俗称“塑料王”。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子 化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、高润滑不粘性、和良好的抗 老化耐力。能在十2 5 0 1 8 0 的温度下长期工作。 4 1 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座的应用 “聚四氟乙烯滑板式橡胶支座”，是在板式橡胶支座的顶面粘贴一层 与其平面尺寸相等，厚度2 4 m m 的聚四氟乙烯板而成。在明架支座的底 面设置一块2 。3 m m 厚的精轧镜面不锈钢板与之傲相对的滑移运动。这 是利用了聚四氟乙烯和不锈钢之阈相对运动时摩擦系数很小的特点 ( 肌O 0 8 ) ，使之成为活动支座。它除了具有板式橡胶支座剪切变形、转 角等优点外，还能满足网架支座水平位移量较大的要求。 4 2 聚四氟乙烯滑板支座的应用 “聚四氟乙烯滑板支座”是在网架支座过渡板的顶面粘贴一层与其 平面尺寸相等，厚度2 4 一的聚四氟乙烯板而成。网架支座的底面同样 也固定一块2 。3 撇厚的糟轧镜面不锈钢板，网架支座在聚四氟乙烯板 表面自由滑动，水平位移不受限制，特别适宜中、小荷载，大位移量且没 有支座转动的网架工程。 4 3 网架活动支座与聚四氟乙烯板的复合施工制作 由于聚四氟乙烯具有优良的不糙性，需要对其进行表面活化处理才 能使聚四氟乙烯产品与橡胶，金属，及其他物质进行有效的粘接。常用的 是钠萘化学处理法，是通过腐蚀液与聚四氟乙烯膜表面发生化学反应， 扯掉表面上的部分氟原子。这是目前效果较好的经典处理方法。 聚四氟乙烯板材与网架支座中的过渡板或普通板式橡胶支座复合 所用的粘接剂有：无氟粘接剂包括：聚丙烯酸醣类、环氧树脂类及硅树 脂类粘接剂，如国产的J 一2 0 1 2 、c J - 9 l 等牌号。含氟粘接剂包括：国产 的S G 一5 0 6