一种钢网架结构安全评测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及结构工程自动化技术领域，具体设及一种钢网架结构安全评测系 统。
【背景技术】
[0002] 钢网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成的空间杆系结构。钢网架 结构根据外形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架称为网架，曲面网架称为 网壳。网壳结构兼有杆系结构和薄壳结构的特性，受力合理，覆盖跨度大，是一种颇受国内 外关注的空间结构，成为半个世纪W来发展最快的空间结构。网壳结构具有优美的建筑造 型，无论是建筑平面、外形和形体都能给设计师W充分的创作自由。建筑平面上，可W适应 多种形状，如圆形、矩形、多边形、Ξ角形、扇形W及各种不规则的平面;建筑外观方面，可W 形成多种曲面，如球面、楠圆面、旋转抛物面屋面，建筑的各种形体可通过曲面的切割和组 合得到;结构上，网壳结构受力合理，可W实现较大的跨度。由于网壳曲面的多样化，结构设 计人员可W通过精屯、的曲面设计使网壳受力均匀。
[0003] 网架结构和网壳结构均为空间杆系结构，具有Ξ维受力特点，能承受各方向的作 用。网架结构和网壳结构中的杆件，既为受力杆件，又互为支撑杆件，协同工作，整体性和 稳定性好，空间刚度大，能有效承受非对称荷载、集中荷载和动荷载的作用，具有较好的抗 震性能。网架结构与网壳结构相比，其支座构造较为简单。而网壳结构由于其结构型式，受 力更趋于合理，且可W实现更美观的建筑外形。网壳结构的主要缺点在于:杆件和节点几 何尺寸的偏差W及曲面的偏离对网壳的内力、整体稳定性和施工精度影响较大，给结构设 计和施工带来了一定的困难。为减小网壳结构初始缺陷，对于杆件和节点的加工精度要求 较高，加工难度大。此外，网壳的矢高很大时，增加了屋面面积和不必要的建筑内部空间，增 加建筑材料和能源的消耗，运些问题在大跨度网壳中显得更加突出。由于钢网架结构能适 应不同跨度、不同平面形状、不同支承条件、不同功能需要的建筑物，不仅中小跨度的工业 与民用建筑有所应用，而且被大量应用于中大跨度的体育馆、展览馆、大会堂、影剧院、车 站、飞机库、厂房和仓库等建筑中。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢网架结构安全评测系统，该系统能 够在不影响钢网架运营的情况下检测其承载力是否满足设计要求。
[000引本实用新型的技术方案为：
[0006] -种钢网架结构安全评测系统，包括应力应变检测单元、晓度检测单元W及荷载 加载单元。应力应变检测单元包括电阻应变片和与电阻应变片相连的静态应变采集仪，电 阻应变片设置在钢网架结构上的应力测量杆件上。晓度检测单元包括钢丝和与钢丝的一端 相连的位移传感器，钢丝的另一端设置在钢网架结构上的晓度测点。荷载加载单元包括加 载吊篮和加载到加载吊篮上的重物，加载吊篮的一端连接到钢网架结构的应力测量杆件或 晓度测点上。
[0007] 具体的，应力测量杆件包括钢网架结构的下层腹杆、中层腹杆和上层腹杆。
[0008] 具体的，晓度测点为钢网架结构的下旋节点。
[0009] 本实用新型的有益效果:本实用新型利用安装在钢网架上的应力应变检测单元、 晓度检测单元和荷载加载单元检测钢网架的应变和晓度，W掌握钢结构的承载力是否满足 设计要求。使用电阻应变片和静态应变采集仪检测钢网架的应变，具有检测速度快和检测 结构可靠的优点。使用钢丝将钢网架结构上晓度测点的位移变化传输至位于地面上的位移 传感器，设计成本低廉，且检测速度快、检测结果可靠。本实用新型的应力测量杆件囊括了 钢网架结构的下层腹杆、中层腹杆和上层腹杆，能够全面掌握整个钢网架结构的应力应变 情况。本实用新型的晓度测点为钢网架结构中晓度变化最大的下旋节点。运种选择晓度测 点的技术方案一方面大幅简化了测点布置，另一方面通过掌握晓度变化最大的下旋节点的 晓度，W实现对整个钢网架晓度的全面掌控。本实用新型设计结构简洁，适用于全国各类钢 网架结构的安全评测，具有较大的应用和推广空间。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型的组成示意图。
[0011] 图2为应力测量杆件I的应力-荷载变化曲线图。
[001引图3为应如则量杆件II的应力-荷载变化曲线图。
[0013] 图4为应力测量杆件ΙΠ 的应力-荷载变化曲线图。
[0014] 图5为应力测量杆件IV的应力-荷载变化曲线图。
[001引图6为晓度测点1的晓度-荷载曲线图。
[0016] 图7为晓度测点2的晓度-荷载曲线图。
[0017] 图2-7中，正方形点线为理论值曲线，菱形点线为实测值曲线。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0019] 实施例为赤承高速公路锦山东收费站钢网架工程，实施例的钢网架为螺栓球节点 正放四角锥钢网架结构，左右对称加宽，结构形式尺寸相同，长47.1m，宽14.6m。网架钢管采 用高频焊管，钢号为Q235B。网架钢球采用GB699中45号钢制成的螺栓球，网架套筒采用 Q235钢，螺钉或销子采用40Cr钢。图1所示为检测实施例钢网架结构的安全评测系统的组 成，及检测信号流向。
[0020] 首先，通过有限元分析设计软件midas对实施例的钢网架结构进行受力分析，找出 内力较大的杆件和变形较大的点，W此为依据进行检测布点。其次，设计试验荷载。试验荷 载按恒荷载与活荷载的基本组合进行计算并加载，依据图纸和《建筑结构荷载规范》计算得 每个加载点加载总重为8KN。再次，加载试验荷载并检测。试验荷载加载时采用分级加载的 方式，共分五级，分别是20%、40%、60%、80%和100%。全部测点（包括应力测量杆件和晓度测 点)在正式加载试验前均进行零荷载读数，W后每次加载或卸载后即读数一次，并在结构变 位达到相对稳定后及进入下一级荷载之前再读数一次。对结构变位较大的测点，每隔5分钟 观测一次，W观测结构变位是否达到相对稳定。最后，检测数据分析。通过对现场实验数据 的分析整理，选取有代表性的应力测量杆件的应变和晓度测点的晓度进行分析，由于实施 例中的钢网架具有对称性，选择的应力测量杆件共四个，晓度测点共两个，检测结果见表^ 3。
[0021 ]表1各应力测量杆件最大实测应力值及理论应力值汇总表 [0022]
[0027] 图2~5为应力测量杆件I~IV的应力-荷载变化曲线。由图2~5所示，各应力测量杆件 的应力实验值均小于理论分析值，远低于材料的屈服强度，且应力-荷载曲线近似直线，运 说明实施例中的钢网架结构的内力在线弹性内，且富余量较大，强度储备较高，满足使用安 全要求。
[0028] 本次晓度检测采用钢丝将网架上晓度测点的位移引至地面上的位移传感器，进行 测量。为确保采集数据的准确，在加载时尽量避免了钢网架的振动对数据的影响，每次采集 时等到数据稳定W后再进行采集。如图6~7所示，各晓度测点的晓度理论分析值与实验值均 较为吻合，且随着荷载的施加基本呈直线变化，即使加到荷载值的100%时节点的晓度依然 较小，安全储备高。
[0029] 利用表3数据计算，各晓度测点的晓度残余变形值分别为最大值的18.87%和 13.19%，均小于规范要求的20%。
[0030] 综上所述，在设计荷载下，实施例中的钢网架结构的关键杆件的应变和关键点处 的实测值均较小，材料均处于线弹性范围内，且强度储备较高，因此，在正常设计条件下使 用，结构处于刚性状态，满足安全要求，且安全度较高。
[0031] W上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例，而并非本实用新型可行实施的 穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作 出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种钢网架结构安全评测系统，其特征在于其包括应力应变检测单元、挠度检测单 元以及荷载加载单元;所述应力应变检测单元包括电阻应变片和与所述电阻应变片相连的 静态应变采集仪，所述电阻应变片设置在钢网架结构上的应力测量杆件上;所述挠度检测 单元包括钢丝和与所述钢丝的一端相连的位移传感器，所述钢丝的另一端设置在钢网架结 构上的挠度测点；所述荷载加载单元包括加载吊篮和加载到加载吊篮上的重物，所述加载 吊篮的一端连接到钢网架结构的应力测量杆件或挠度测点上。2. 根据权利要求1所述的一种钢网架结构安全评测系统，其特征在于所述应力测量杆 件包括钢网架结构的下层腹杆、中层腹杆和上层腹杆。3. 根据权利要求1所述的一种钢网架结构安全评测系统，其特征在于所述挠度测点为 钢网架结构的下旋节点。
【专利摘要】本实用新型涉及结构工程自动化技术领域，具体涉及一种钢网架结构安全评测系统。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢网架结构安全评测系统，该系统能够在不影响钢网架运营的情况下检测其承载力是否满足设计要求。本实用新型包括应力应变检测单元、挠度检测单元以及荷载加载单元。应力应变检测单元包括电阻应变片和与电阻应变片相连的静态应变采集仪，电阻应变片设置在钢网架结构上的应力测量杆件上。挠度检测单元包括钢丝和与钢丝的一端相连的位移传感器，钢丝的另一端设置在钢网架结构上的挠度测点。荷载加载单元包括加载吊篮和加载到加载吊篮上的重物，加载吊篮的一端连接到钢网架结构的加载点上。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN205157214
【申请号】CN201520885609
【发明人】邓书俊, 王学冲, 沈锦杰, 王亚冲
【申请人】中铁城际规划建设有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月9日