理论教育 固定连接构造的类型与发展-砌筑、胶合与焊接

固定连接构造的类型与发展-砌筑、胶合与焊接

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:固定连接的类型比较有限,砌筑、胶合是最常见的固定式连接构造。图4-7胶合技术促进了现代大跨度木结构构造技术的发展资料来源:http://www.flick.com金属加工技术的发展产生了一种新的固定连接工艺——焊缝连接,简称焊接。焊接受可焊性因素影响,如钢材种类、焊接环境、焊接材料和工艺等多种外因制约,是一种要求较高的构造连接方式。

固定连接构造的类型与发展-砌筑、胶合与焊接

固定连接的类型比较有限,砌筑、胶合是最常见的固定式连接构造。传统的砌筑工艺是以砖石为主的,在哥特时期,石砌技术发展到了极致。现在,由于建造效率与经济性的需求,砖石的砌筑工艺已经逐渐被钢筋混凝土浇筑技术所取代,而后者的发展则和混凝土的材料配比以及模板技术密切相关。早期的混凝土具有较高的强度和极佳的可塑性,但是笨重和粗陋是其不可忽视的表观缺陷。材料科学的发展使得混凝土不仅在表观形象上有了突破性的进步(装饰混凝土、透光性混凝土、印花混凝土等),还获得了更多特殊的综合性能(高强、轻质、防水等)。

不论是在现浇还是预制工艺中,模板对建筑结构的塑形以及建筑构件肌理的形成有着决定性影响。最早的模板工程可以追溯到罗马万神庙的穹顶建造中采用的砖模,考虑到混凝土的凝结是一个化学过程,模板材料的选择需要满足既不影响凝结过程也不受这种过程的影响,在后来的发展中,木模、钢模和塑料模板逐渐成为混凝土建造使用的主要材料。钢模和塑料模板是具有高湿度的绝佳材料,特别适合不同形式的柱子成形。模板的规格一般为10~35mm厚、250~900mm宽、0.6~3m高,内外角表面部分由可以调节的覆盖聚氯乙烯的金属接头组成。除了模板材料工艺的发展,模板施工的方法也得到了不断改进。传统的现场模板工程需要较多支模与拆模的工作,并且大多需要手工完成,因此需要耗费大量的人力。今天我们广泛应用的模板都是工业生产预制板,可以反复使用,并且可以应用到每一个特定的项目中。不仅如此,经过改进后,还产生了新的永久性模板技术。永久性模板可以和混凝土浇筑在一起,在混凝土凝结后成为结构的一部分共同受力,不仅简化了施工工序,少用甚至不用模板支撑,还可以作为建筑的保温或装饰构造,一举多得(图4-6)。

图4-6 模板是砌筑构造技术进步的关键因素

资料来源:Edward Allen,Joseph Iano.Fundamentals of Building Construction[M].Toronto:John Wiley & Sons,Inc,2009:435;http://www.flick.com,作者编辑

胶合也是一种有着悠久历史的固定构造技术,古人很早就开始利用动物胶进行壁画容器等胶接工艺,在玻璃发明以前,胶接也是纸与窗框结合的主要方式。在柔性材料的结合方式中,胶粘有着简单、快速、不损坏材料等诸多优势,被广泛地应用于家具和图书制作中。当在实验室合成的胶粘剂获得了比天然动物胶更好的强度与耐久性之后,胶合的方式在建筑中也得到了广泛应用,如装修工程、防水工程中柔性材料的连接都以胶合为主。另外,随着玻璃技术的发展,耐候胶取代了传统的以窗棂和压条作为固定线性支撑,成为玻璃与窗框连接的重要构造方式。胶水不仅连接效率高,还具有优良的密封性能。

在现代建筑工业中,胶粘剂对大跨度木结构的贡献更是举足轻重。胶合技术为现代大跨度木结构构件提供了足够的强度保证和多样的塑性自由度。在工厂中,胶合木可以轻松地被预制成长达50m的梁,广泛使用于桁架梁、脊梁、地板梁、悬臂梁等多种结构梁构件中。当作为空间结构时,胶合木形成的空间网架系统可以获得和钢结构接近的超大跨度;同时,除了矩形,胶合木截面还可以加工成为单锥形、双锥形以及各种曲线的复杂形式(图4-7)。2011年建于赛维利亚恩卡纳西翁(Encarnacion)广场上的都市阳伞(Metropol Parasol)是目前世界上规模最大的木构建筑。由混凝土作为主要结构“枝干”(高28.5m),大量的不规则形式的胶合木构件相互咬合而成的蜂窝状网架屋顶面积达到了近5 000m2。都市阳伞充分展现了现代胶合技术对木结构强度和可塑性潜力的提升(图4-7)。

(www.daowen.com)

图4-7 胶合技术促进了现代大跨度木结构构造技术的发展

资料来源:http://www.flick.com

金属加工技术的发展产生了一种新的固定连接工艺——焊缝连接,简称焊接。一种通过电弧产生的热量熔化焊条和局部焊件,然后冷凝形成焊缝从而使焊件连接成一体的连接构造技术。焊接是钢结构中常用的连接方式,根据接合的方式不同,焊接可以分为对接、搭接和T形连接三种(图4-8)。焊接受可焊性因素影响,如钢材种类、焊接环境、焊接材料和工艺等多种外因制约,是一种要求较高的构造连接方式。焊接的角度和方向选择具有很大的自由度,耗材小,加工方便,连接整体性强,刚度大,使用范围广,尤其适合连接构件数量多,形式复杂以及有较高防水要求的工程(图4-8)。

图4-8 钢结构的焊接构造和应用

资料来源:Edward Allen,Joseph Iano.Fundamentals of Building Construction[M].Toronto:John Wiley & Sons,Inc,2009:430;自摄

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