桁架搭設(shè)規(guī)范GB15979》是中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，為桁架搭建提供技術(shù)要求與操作指導(dǎo)，適用于多種桁架結(jié)構(gòu)，在桁架起拱方面，雖未明確提及，但可參考相關(guān)施工規(guī)范，如對(duì)跨度不小于4m的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁、板模板起拱要求，當(dāng)設(shè)計(jì)無具體要求時(shí)，起拱高度宜為跨度的1/1000 - 3/1000。

桁架起拱的基本概念

1 桁架起拱的定義

桁架起拱是指在桁架制作或安裝時(shí),預(yù)先在桁架跨度方向上設(shè)置一定的向上拱度，以抵消在使用過程中因荷載作用而產(chǎn)生的向下?lián)隙?，合理的起拱能夠確保桁架在長(zhǎng)期使用過程中保持穩(wěn)定的幾何形狀，避免因過度變形影響結(jié)構(gòu)安全。

2 起拱的作用

1. 減少撓度：通過預(yù)先設(shè)置拱度，可以抵消桁架在荷載作用下的彈性變形，使桁架在受力后仍能保持接近水平的狀態(tài)。
2. 提高剛度：合理的起拱能夠優(yōu)化桁架的受力分布，提高整體剛度，減少振動(dòng)和變形。
3. 增強(qiáng)美觀性：在建筑和舞臺(tái)桁架中，起拱可以避免視覺上的下垂感，提升整體美觀度。
4. 延長(zhǎng)使用壽命：減少長(zhǎng)期荷載作用下的疲勞效應(yīng)，提高桁架的耐久性。

GB15979規(guī)范對(duì)桁架起拱的要求

GB15979《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》對(duì)桁架起拱的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收提出了明確要求，主要包括以下幾個(gè)方面：

1 起拱值的確定

根據(jù)GB15979的規(guī)定,桁架的起拱值應(yīng)根據(jù)桁架的跨度、材料特性、荷載類型等因素綜合計(jì)算確定，一般情況下，桁架的起拱值可按以下公式計(jì)算： [ f = \frac{L}{n} ]

• ( f ) 為起拱值（mm）；
• ( L ) 為桁架的跨度（mm）；
• ( n ) 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，通常取300~500，具體數(shù)值需結(jié)合工程實(shí)際情況調(diào)整。

2 起拱的形狀

桁架起拱的形狀通常采用拋物線形或圓弧形，以確保荷載均勻分布，GB15979推薦優(yōu)先采用拋物線形起拱，因其更符合桁架在荷載作用下的實(shí)際變形規(guī)律。

3 起拱的施工控制

1. 材料選擇：桁架材料應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，確保強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求。
2. 加工精度：起拱加工應(yīng)采用高精度設(shè)備，避免因加工誤差導(dǎo)致起拱效果不理想。
3. 安裝調(diào)整：桁架安裝時(shí)需進(jìn)行起拱測(cè)量，確保實(shí)際拱度與設(shè)計(jì)值一致，允許偏差范圍應(yīng)符合GB15979的規(guī)定（通常不超過設(shè)計(jì)值的±10%）。

桁架起拱的計(jì)算方法

1 理論計(jì)算

桁架起拱的計(jì)算需結(jié)合材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)原理,常用的計(jì)算方法包括：

1. 彈性變形法：基于桁架在荷載作用下的彈性變形計(jì)算起拱值。
2. 經(jīng)驗(yàn)公式法：參考GB15979和相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，采用經(jīng)驗(yàn)公式估算起拱值。
3. 有限元分析法：對(duì)于復(fù)雜桁架結(jié)構(gòu)，可采用有限元軟件模擬荷載作用下的變形，優(yōu)化起拱設(shè)計(jì)。

2 計(jì)算示例

假設(shè)某桁架跨度為24m,采用Q355鋼材，設(shè)計(jì)荷載為5kN/m2，根據(jù)GB15979推薦的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（取n=400），其起拱值計(jì)算如下： [ f = \frac{24000}{400} = 60 \text{mm} ] 即該桁架的理論起拱值應(yīng)為60mm。

桁架起拱的施工工藝

1 施工流程

1. 放樣與下料：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行桁架構(gòu)件放樣，確保起拱曲線的準(zhǔn)確性。
2. 焊接與組裝：采用高精度焊接工藝，避免因焊接變形影響起拱效果。
3. 預(yù)拼裝檢測(cè)：在正式安裝前進(jìn)行預(yù)拼裝，測(cè)量實(shí)際拱度是否符合設(shè)計(jì)要求。
4. 現(xiàn)場(chǎng)安裝：采用全站儀或水準(zhǔn)儀進(jìn)行起拱測(cè)量，確保安裝精度。

2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

• 材料檢驗(yàn)：確保鋼材、焊材等符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
• 加工精度：起拱曲線的加工誤差應(yīng)控制在±3mm以內(nèi)。
• 焊接質(zhì)量：焊縫應(yīng)符合GB50205《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求。
• 安裝調(diào)整：安裝過程中需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)起拱值，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

桁架起拱的常見問題及解決方案

1 起拱不足或過大

• 原因：計(jì)算錯(cuò)誤、加工誤差或安裝不當(dāng)。
• 解決方案：重新校核設(shè)計(jì)參數(shù)，調(diào)整加工工藝，必要時(shí)增設(shè)臨時(shí)支撐進(jìn)行調(diào)整。

2 起拱不均勻

• 原因：焊接變形、荷載分布不均或支撐系統(tǒng)剛度不足。
• 解決方案：優(yōu)化焊接順序，加強(qiáng)支撐系統(tǒng)剛度，確保荷載均勻分布。

3 長(zhǎng)期使用后拱度變化

• 原因：材料蠕變、荷載超限或連接節(jié)點(diǎn)松動(dòng)。
• 解決方案：定期檢測(cè)桁架變形情況，必要時(shí)進(jìn)行加固或更換受損構(gòu)件。

實(shí)際工程案例分析

1 某體育館桁架起拱施工

某體育館采用大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu),跨度達(dá)45m，根據(jù)GB15979規(guī)范，設(shè)計(jì)起拱值為90mm（n=500），施工過程中采用激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)起拱值，最終安裝誤差控制在±5mm以內(nèi)，滿足規(guī)范要求。

2 某舞臺(tái)桁架起拱優(yōu)化

某大型舞臺(tái)桁架因荷載變化頻繁,原設(shè)計(jì)起拱值偏小，導(dǎo)致使用中出現(xiàn)明顯下垂，經(jīng)重新計(jì)算并調(diào)整起拱值至120mm后，桁架變形問題得到有效解決。