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钢结构设计桁架恒荷载如何计算?
浏览: 发布日期:2018-04-10
  钢结构设计桁架恒荷载如何计算?
  
  钢桁架是指用钢材制造的桁架 工业与民用建筑的屋盖结构吊车梁、桥梁和水工闸门等,常用钢桁架作为主要承重构件。桁架是指由杆件在端部相互连接而组成的格子式结构,管桁架即是指结构中的杆件均为圆管杆件。 桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力,应力在截面上均匀分布,因而容易发挥材料的作用,这些特点使得桁架结构用料经济,结构自重小。易于构成各种外形以适应不同的用途,譬如可以做成简支桁架、拱、框架及塔架等,因而桁架结构在现今的许多大跨度的场馆建筑,如会展中心、体育场馆或其他一些大型公共建筑中得到了广泛运用。
  钢构件桁架的设计与制作
  大部分桁架结构中的杆件均在节点处采用焊接连接,而在焊接之前,需预先按将要焊接的各杆件焊缝形状进行腹杆及弦杆的下料切割,这就需要对腹杆端头进行相贯线切割及弦杆的开槽切割。由于桁架结构中各杆件与杆件之间是以相贯线型式相交,杆件端头断面形状比较复杂,因此在实际切割加工中一般采用机械自动切割加工和人工手工切割加工两种方法进行加工。
  
  桁架计算方法
  
  房屋建筑用的桁架,一般仅进行静力计算;对于风力、地震力、运行的车辆 和运转的机械等动荷载,则化为乘以动力系数的等效静荷载进行计算;特殊重大 的承受动荷载的桁架,如大跨度桥梁和飞机机翼等,则需按动荷载进步履力分析 (见荷载)。
  
  支撑系统有上弦支撑、下弦支撑、垂直支撑和桁架租赁共同组成空间稳定体 系。桁架的高度与跨度之比,通常采用 1/6~1/12,在设计手册和规范中均有具 体规定。
  
  计算次应力需考虑杆件轴向变形,可用超静定结构的方法或有限元法求 解。 平面桁架一般按理想的铰接桁架进行计算,即假设荷载施加在桁架节点上 (如果荷载施加在节间时,可按简支梁换算为节点荷载),并和桁架的全部杆件均 在同一平面内,杆件的重心轴在一直线上,节点为可自由动弹的铰接点。
  
  工程用的桁架节点,一般是具有一定刚性的节点而不是理想的铰接节点,由 于节点刚性的影响而出现的杆件弯曲应力和轴向应力称为次应力。 从力学方面分析,桁架租赁外形与简支梁的弯矩图相似时,上下弦杆的轴力 分布均匀,腹杆轴力小,用料很省;从材料与制造方面分析,木桁架做成三角形, 钢桁架采用梯形或平行弦形, 钢筋混凝土与预应力混凝土桁架为多边形或梯形为 宜。
  
  根据桁架杆件所用的材料和计算所得出的内力, 选择合适的截面应能保证桁 架租赁的整体刚度和稳定性以及各杆件的强度和局部稳定,以满意使用要求。桁 架的使用范围很广, 在选择桁架形式时应综合考虑桁架的用途、 材料和支承方式、 施工条件,其很佳形式的选择原则是在满意使用要求前提下,力求制造和安装所 用的材料和劳动量为很小。
  
  桁架的整体刚度以控制桁架的很大竖向挠度不超过容 许挠度来保证;平面桁架的平面外刚度较差,必须依靠支撑体系保证。 空间桁架由若干个平面桁架所组成, 可将荷载分解成与桁架租赁同一平面的 分力按平面桁架进行计算,或按空间铰接杆系用有限元法计算。理想状态下的静 定桁架,可以将杆件轴力作为未知量,按静力学的数解法或图解法求出已知荷载 下杆件的轴向拉力或压力(见杆系结构的静力分析)。

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