第一卷单层扁网壳结构的选型及施工
济南动物园嘤鸣馆由东、西两舍组成。东舍网壳的直径为46m,矢高7m,矢跨比为126.57,投影面积为1662 m2。网壳上覆盖不锈钢丝网,网壳承重90kg/ m2。东舍网壳西斜,由54个支座节点支撑在坡度为128的钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从西往东的就位标高为7.8~13.5m。西舍网壳的直径为40m,矢高6m,矢跨比为126.67,投影面积为1257 m2,网壳上覆盖预制三角形钢筋混凝土屋面板,网壳承重250kg/ m2。西舍网壳东斜,由48个支座节点支撑在坡度为128的钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从东往西的就位标高为6.5~11.4m。东、西两舍的圈梁皆由钢柱支承。
第1章网壳的选型和分析计算
第1节网壳的选型
网壳的选型嗖鸣馆网壳的外形呈球冠状,采用结构简洁的单层网壳。在确定杆件布置规律时,有4类形式可供选择:(1)施威德勒型;(2)联方网型,(3)短程线型;(4)三向网格型。施威德勒型和联方网型的网格尺寸大小悬殊,加上中央杆件交汇在一起,使节点构造变得复杂,给设计与施工带来不便。短程线型适合在矢高大于或接近于半径时选用,对嘤鸣馆这类矢跨比很小的球冠,若按短程线划分,将在边缘出现很多不规则的杆件,给加工制作带来麻烦。而三向网格型的网格平面投影为正三角形,杆件间夹角相同,节点规格也相同,加工制作较为简便。经比较,该馆内2个网壳均取三向网格型。
第2节网壳的分析计算
由于单层网壳的等效厚度比其平面面积小得多,加之网壳杆件的横向尺寸又比其长度小得多,这就使网壳的整体屈曲、局部屈曲或单根杆件的屈曲先于强度破坏而发生。因此,单层网壳的屈曲验算比强度计算更为重要。使用MSGS程序和DDJTIQ程序完成了嘤鸣馆东、西两舍网壳在多种荷载情况下的结构静力分析和整体线性屈曲分析。
穹顶薄壳的屈曲分析研究有悠久历史和丰富的试验资料。经典的线性理论于1915年由Zoelly提出。但大量的试验资料表明,其破坏荷载仅达到壳体失稳的上临界荷载线性理论值的1/2~1/4。因壳体的稳定性与其几何形状、荷载和边界条件有关,而且对缺陷十分敏感,至今未能获得令人满意的研究结果。所以,在对嘤鸣馆网壳的屈曲分析中,参考混凝土薄壳设计施工规程,取临界荷载值为上临界荷载的1/20。
两座网壳的材料均为Q235钢。东舍网壳杆件采用Ф127×7和Ф159×6无缝钢管,共738根;采用D400×l0焊接空心球,共265个节点,其中44个为鼓形球支座节点。西舍网壳杆件采用Ф159×8和Ф159×l0无缝钢管,共584根;采用D450×12焊接空心球,共211个节点,其中39个为鼓形球支座节点。
第2章施工组织管理
嘤鸣馆网壳工程属技术较复杂的单层扁网壳工程,施工中组成专项工程施工管理组,负责熟悉和审查图纸,了解网壳结构的有关技术指标,制定合理的施工工艺。与一般平板网架相比,倾斜的球冠状外形给施工带来困难,主要是每个节点经纬坐标位置难以控制。为防止施工中造成网壳初始缺陷,影响其整体稳定,决定搭设阶梯形满堂脚手架。采用高空散装,将构件一次安装就位。采用这种施工方法,可避免整体吊装或提升时的网壳结构整体变形。
上述施工方法要求支座节点的预埋位置准确,误差不大于3mm。利用高空散装法拼装网壳时,网壳节点的空间位置是由焊接球的标高与相应的杆件长度来控制的。因此要求脚手架与板具有足够的强度和刚度,能够承受3kN/m2的荷载,包括结构自重、施工荷载及材料堆放等荷载。杆件应采用专用机床下料,长度误差控制在±1mm范围内。调整节点标高时,利用可调整式支承台座,它既是球节点的临时支撑,又能调节标高。
第3章施工工艺
第1节杆件长度计算
计算杆件下料长度时,首先根据节点坐标对各杆件认真复算,然后放大样与计算尺寸核实。同时根据钢管规格及节点连接情况,取每条焊缝的收缩量为1mm。杆件的下料长度为：

式中—节点之间的轴线长度;

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