连栋温室的柱脚连接节点是主要节点之一。柱脚连接节点常用的连接方法有多种,由设计单位根据温室类型、尺寸、各种荷载、施工单位做法等因素确定。本文将从施工技术特点、优缺点等方面对实践中见到的柱脚节点连接方法进行简要分析。
1 连栋温室柱脚连接方式分类
连栋温室柱脚连接方式按受力计算分为刚性连接(固结)和铰接连接两种。两者的区别在于,刚性节点除承受轴压和水平剪力外,还可以承受弯矩,铰接节点只能承受轴压和水平剪力,而柱可以自由旋转但不能承受弯曲时刻。对于基础以上部分相同的连栋温室,刚性柱底座的基础比铰接柱底座的大。半刚性连接介于两者之间,在设计规范中没有体现。也就是说,施工时半刚性连接的理论基础还不是很成熟,业界尚未达成共识。
2 连栋温室柱底座常见连接方法
2.1 用预埋螺栓(扁钢)连接立柱
施工方法是基础顶部有预埋螺栓(扁钢),立柱底板(立柱根部)有安装孔,现场直接拧紧即可。这是目前最常用的连接方式。根据预埋螺栓的数量,有以下几类:
(1)预埋螺栓1个(部分采用预埋扁钢)
许多从荷兰进口的温室以及我国国内的一些温室建设单位都采用这种连接方式。文洛式温室最为常见,如图1所示。这种方法是在基础中预留预埋螺栓(扁钢)。施工完成后,基础顶部标高即为柱底部标高。柱底与混凝土基础直接接触,传递荷载。这是一种典型的铰接方法。由于立柱不承受任何方向的弯矩,因此安装时需要预先在地面上与桁架等构件组装成门架然后立起,然后用预埋螺栓角钢固定。
采用这种方法,一般情况下,现场不进行焊接操作,对钢构件的镀锌层没有影响。真正实现了工厂化生产、现场组装。但对基础施工质量要求较高。由于连栋温室一般建筑面积较大,室内柱子较多,基础施工完成后,柱子的水平调整余量很小。钢结构安装过程中,柱的水平尺寸可能会累积。误差非常大,甚至超出了要求很多。由于上部钢结构的限制,最终安装的一些柱子无法安装。只能将基础挖出(主要是独立基础)重新定位或重新进行基础施工,严重影响工期。看图片。 2、其次,当基础顶面实际标高偏差超过设计标高要求时,调整困难。基础顶面实际标高高于或低于设计标高时,施工单位应挖出基础,降低或升高基础顶面标高。但当基础顶面实际标高低于设计标高时钢结构刚性连接,有的施工单位为了省事,采用水泥砂浆调整标高。从外观上看,似乎满足标高要求。其实这里水泥砂浆的副作用是很明显的。混凝土基础顶面与柱底间接接触,不能作为柱的直接支撑面。不能保证上部结构的荷载准确地传递到基础上,可能会导致立柱失稳,导致温室倒塌,见图3。
(2)预埋螺栓2个(有的使用2个钢制膨胀螺栓)
这种连接虽然能承受一定方向的弯矩,但其承载能力很小,应视为铰接连接。其特点与预埋螺栓基本相同,见图4。国外引进的一些文洛型温室,立柱采用钢制膨胀螺栓固定在条形基础上。但根据国内基础施工水平和相关标准,对钢膨胀螺栓的使用场合做出了规定。温室内是否使用钢制膨胀螺栓应足够。理论计算或实际验证。
(3) 4 个埋地螺栓
这种连接方法与土木建筑中轻钢结构的施工方法类似。基础分两步施工,见图5。国内某施工单位根据温室内立柱多的特点,创造了一种独特的施工方法,即根据温室跨度和开间数量,设置一定数量的立柱。配备工艺安装板。板上已画有垂直和水平安装十字线,板上孔的尺寸和位置与立柱底板的安装孔完全一致。定位板时上下表面均有螺母。上表面的4个螺母用于固定立柱底板。下表面的4个螺母用于调节工艺安装板的标高。板底面标高为柱底板。海拔。
施工顺序为:沟槽检查和基础处理后,以天沟方向相邻几个轴线的基础为一组,以组为单位进行施工。每组所有立柱均留有预埋螺栓,布置1个工艺安装。盘子。浇注混凝土前,定位工艺安装板的中心位置和标高,并用工艺安装板下方的螺母作为立柱底部的标高标记(此螺母在后续施工中始终保持固定,其余三个可采用螺母进行微调,主要是调节立柱垂直度),混凝土浇筑时要求工艺安装板的中心位置和标高保持不变。首次浇筑混凝土时,要求混凝土顶部标高比设计标高低40~60毫米。回填作业完成后,将所有工艺安装板拆除,用于下一组基础的施工定位,直至第一组基础浇筑完毕。完全的;柱、天沟、桁架等主要构件全部安装完毕并检查完毕后,用细石混凝土进行二次浇筑,填充柱底板与基础顶面之间的间隙。
这种连接方式相当于半刚性连接,可以在两个方向承受一定的弯矩。立柱可独立安装,然后再安装其他部件,安装效率高。采用工艺安装板施工的优点是标高调整方便;工艺安装板上的孔的尺寸和位置与立柱底板上的安装孔完全相同,并且随时可以保证一组预埋螺栓中任意两个预埋螺栓的中心为只要工艺安装板的水平位置准确,距离就不会改变;工艺安装板还可重复使用;组是顺序构造的单位。基础施工人员可分为两类。一组是技术工人,主要从事预埋螺栓施工。工作的重点是控制工艺安装板的准确位置。另一类是普通工人,可以回填土壤。对于简单的作业,两组人即可实施流水作业,实现劳动力的合理调配。连栋温室面积越大,效率优势越明显。缺点是如果水平偏差超过要求,处理起来比较困难。只能采用与一根预埋螺栓相同的处理方法,或者将预埋螺栓高于柱底板的部分切除,并尝试采用搭接方法焊接柱底板。在嵌入螺栓的剩余螺杆上。
(4) 4个埋地螺栓和预埋钢板合二为一
这种连接方式将4个预埋螺栓和1个预埋钢板合为一体,在工厂预先焊接成整体,现场一次性浇注到位。预埋钢板顶部标高为柱底标高,见图6。这种连接方式相当于半刚性连接,可以承受一定的双向弯矩。立柱可独立安装,然后再安装其他部件,安装效率高。当钢结构安装后期,累计安装误差超过要求时,将预埋螺栓暴露于预埋钢板的部分气割,并将立柱与预埋钢板焊接。这可以对水平方向上的大偏差提供一定的适应性。当预埋钢板实际标高偏差低于设计标高要求时,可加钢板进行调整。缺点是如果预埋钢板的实际标高高于设计标高,则处理困难。
2.2 立柱及预埋钢板现场焊接
施工方法是在基础顶部留一块预埋钢板,不预埋螺栓。预埋钢板上表面标高为柱底标高。一次性浇注到位。柱底板与预埋钢板现场焊接,如图7所示。其优点是当水平方向偏差较大时,可以对柱的轴线位置进行一定程度的调整。预埋钢板标高有负偏差。立柱安装时,可在预埋钢板上加一块薄钢板进行调整。采用这种方法的主要原因是基础施工。质量差。缺点是如果预埋钢板的实际标高高于设计标高,则处理困难;现场焊接会破坏原有的镀锌层,也会影响焊接质量。焊后需进行二次防腐处理,防腐效果比热浸镀好。镀锌不良。温室立柱的壁厚多在2.5~4毫米之间。如果柱底没有焊接钢板,则直接焊接到预埋钢板上,这会对柱底的性能产生较大影响。如果立柱底部焊接有厚钢板,则将厚钢板直接焊接到预埋钢板上。焊接,焊接操作仅破坏厚钢板的镀锌层,对立柱本身的性能没有影响。相比之下,焊接厚钢板要好得多,但仍然不能解决二次防腐的问题。十几年前建造的连栋温室肩高在4m左右,大部分开间都是4m。立柱的截面尺寸、高度、质量都不大。这种方法施工比较方便。近年来,由于景观温室、生态温室、餐厅、展览温室等各种用途温室的兴起,温室建设普遍向更高的高度发展,肩高达到6m、8m,有的甚至超过10m,开间方向也增加到8m甚至更大。温室内的立柱数量减少,导致立柱的截面尺寸和质量比原来的立柱大很多。然而,大型机械和工具在温室钢结构的建造中很少使用。柱子固定后,稳定性变差,施工危险。性别。
连栋温室钢结构安装采用螺栓连接、现场拼装。业内有观点认为,与焊接柱脚相比,柱脚采用预埋螺栓更方便拆卸和异地改造。但笔者认为,这种观点值得商榷。首先是为什么需要异地重建。笔者认为,非技术因素可能是异地重建的原因,比如商业纠纷、市场变化、管理不善、缺乏规划等,有些是不得已而为之,有些是有意为之。第二是拆除费用。如果施工阶段需要异地重建,损失会少一些,但一定是某个方面出现了问题。如果连栋温室使用了几年或者十几年,可能就得不偿失了。地基、混凝土地面和水池无法拆除,只能产生建筑垃圾。根据近年来的市场趋势,钢结构部分的造价大约在每平方米一百多元,占温室总造价的比例很小。螺栓和其他连接部件会被腐蚀,拆卸可能并不容易,并且拆卸操作会导致部件发生变化。形状及其他损坏,特别是现场施工大量使用自攻自钻钉的温室,如温室构件、塑料温室槽口与温室构件的连接、玻璃温室、阳光板温室等,铝合金及温室构件、供水管道、供电线槽的固定、温室设备系统的许多小零件的固定等。钢构件的损坏很大,异地重建无法修复首次损坏,还会造成二次损坏;供水、供热、供电、灌溉管道等,使用几年后,拆除后能否重复使用还有待验证;对于温室中使用最广泛的三种覆盖材料来说,塑料薄膜本身和玻璃如果每隔几年更换一次,就不存在拆卸的问题。如果玻璃被拆卸、运输、重新安装,就无法避免损坏的问题。太阳能电池板常见的固定方式除了使用铝合金型材外,还大量使用钻孔后的自攻钉和自钻钉。它直接固定在钢构件上,这决定了它不能被拆卸和重复使用。综合来看,异地重建连栋温室,无利于国、无利于民。从这个角度来看,采用预埋螺栓连接柱脚与焊接相比并没有任何优势。从技术角度来看,温室钢结构常年暴露在高温高湿环境下,对防腐要求较高。钢构件经热镀锌防腐处理,现场组装。柱脚采用焊接,防腐性能变差。因此,基础如果能保证施工质量,预埋螺栓连接方法应优于焊接方法。
2.3预埋钢管
这种方法国内很少采用,一般用于连栋塑料薄膜温室。其对基础施工精度要求较低,如图8所示。施工方法为:预埋钢管与基础同时施工。预埋钢管略大于柱直径,或与柱直径相同。预埋钢管直径减小。立柱根部及预埋钢管处有螺栓孔。柱已插入并使用螺栓连接。这种方法可以采用铰接或刚性连接。我国农业行业标准规定,传递弯矩的预埋钢管必须保证上部钢柱插入预埋钢管的有效深度不小于预埋钢管外径的4倍。上部钢柱与预埋钢管之间的间隙不应大于2mm。
2.4 柱与基础一体化施工
这种连接方式属于刚性连接,施工方法是同时施工立柱和基础钢结构刚性连接,养护到一定强度后再安装天沟等构件。这种连接方式应用不多,多用于连栋塑料薄膜温室,对基础施工精度要求不高。由于柱与基础一体浇筑,施工后固定,天沟作为连接部件,在空中延伸至两端山墙。如果天沟方向柱间距离累计误差超过要求,山墙就会倾斜,调整困难。图9所示为采用柱地基一体化施工的施工现场。正常施工应先支撑模板,然后浇筑混凝土,最后分层回填土并压实,保证一定的压实系数。实际施工过程中,施工单位偷工减料,直接挖坑,然后浇筑混凝土。不幸的是,坑的挖掘非常随意,没有任何规则。基坑的形状和大小各不相同,顶部较大,底部较小。导致各基础的大小、形状、混凝土用量各不相同,温室抗倾覆的能力极差。甚至还出现了钢结构施工完毕还没盖上塑料膜就被大风刮倒的悲剧。这是一个典型的渣工程,教训极其深刻。