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管桁架结构设计要点有哪些?

发布时间:2020-11-07 浏览次数:11
管桁架结构的受力特点

管桁架,是指用圆杆件在端部相互连接而组成的格构式结构。与传统的开口截面(H型钢和I字钢)钢桁架相比,管桁架结构截面材料绕中和轴较均匀分布,使截面同时具有良好的抗压和抗弯扭承载能力及较大刚度。这种钢构不用节点板,构造简单,制作安装方便、结构稳定性好、屋盖刚度大。
空间三角形钢管桁架在受到竖向均布荷载作用的时候,表现出腹杆抗剪、弦杆抗弯的受力机理。弦杆轴力的主要影响因素是截面的高度,而竖面斜腹杆轴力的主要影响因素是竖面腹杆与竖直线的倾角。水平腹杆在竖向荷载作用下的受力较小,但是如果受到明显的扭矩作用的话,必须考虑适当加大其截面尺寸。
静力计算。管桁架结构应经过位移、内力计算后进行杆件截面设计,如杆件截面需要调整应重新进行设计,使其满足设计要求。设计后,杆件不宜替换,如因备料困难等原因必须进行杆件替换时,应根据截面及刚度等效的原则进行,被替换的杆件应不是结构的主要受力杆件且数量不宜过多(通常不超过全部杆件的5%),否则应重新校核。分析管桁架结构因温度变化而产生的内力,可将温差引起的杆件固端反力作为等效荷载反向作用在杆件两端节点上,然后按有限元法分析。
抗震计算。在单维地震作用下,进行多遇地震作用下的效应计算时,可采用振兴分解反应谱法,对于体形复杂或重要的大跨度结构应采用时程分析进行补充计算。采用时程分析法时,应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线,其平均地震影响系数曲线应与振形分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。加速度曲线峰值应根据与抗震设防烈度相应的多遇地震的加速度时程曲线大值进行调整,并应选择足够长的地震动持续时间。
当采用振形分解反应谱法进行管桁架结构地震作用分析时,建议至少取前25~30个振形,对体形特别复杂或重要的需要取更多振形进行效应组合。在抗震分析时,应考虑支承体系对其受力的影响。此时可将桁架结构与支承体系同时考虑,按整体分析模型进行计算;也可把支承体系简化为管桁架结构的弹性支座,按弹性支承模型进行计算。在进行结构地震作用效应分析时,对于周边落地的管桁架结构,阻尼比可取0.02,对有混凝土结构支承的管桁架结构,阻尼比取0.03。对于体形复杂或较大跨度的管桁架结构,宜进行多维地震作用下的效应分析。进行多维地震效应计算时,可采用多维随机振动分析方法、多维反应谱法或时程分析法。
计算软件。目前,能对桁架结构进行前处理分析验算,后处理节点设计出图的有STS、STCAD、MST2006、3D3S。STS桁架模块能方便建立平面桁架模型,但不能建立空间桁架模型。STCAD的建模以及模型编辑功能都比较强,但是操作上比较不便,截面定义、分组繁琐,其后处理节点设计的参数比较丰富。MST2006的桁架模型基本上套用网架模型的验算功能。3D3S可方便输入单元、节点、局部单元荷载,各种工况荷载都可以通过导荷载的方式由面荷载转化为节点荷载,风荷载可自动考虑风压高度变化系数、风振系数。工程中常使用计算软件为3D3S。
桁架截面尺寸变化对其内力的影响
对于空间三角形钢管桁架而言,当确定了截面高度、上弦宽度以及节间长度后可确定一种截面形状。随着上弦宽度的变化,弦杆的内力基本上保持不变,但是腹杆和跨中挠度都有显著的变化。上弦宽度的增加,造成竖面腹杆的倾角相应增加,竖面腹杆的轴力在持续增加,传递到水平面上垂直腹杆的力也在增加。
同时,竖面腹杆轴力的增加也造成了杆件剪切变形的增加,反映到结构即是结构跨中挠度的增加。在截面弯矩不变的情况下,上下弦杆的内力也仅仅是当截面高度有变化的时候,才会发生较大幅度的变化,跟其它的截面参数没有关系。同时随着截面高度的增加,由于倾角的减少,腹杆的轴力表现持续的减少,而由于弯曲变形和剪切变形的减少,跨中的挠度也逐渐变小。
截面高度是影响构件选择尤其是弦杆选择的一个非常重要的因素,其对结构刚度的影响远大于其它因素。节间长度的大小会直接导致腹杆夹角的改变。改变节间长度以后,弦杆的内力略有变化,同时腹杆的轴力有了相应的变化。
随着节间长度的增加,竖面腹杆的倾角相应增加,所以竖面腹杆的轴力在持续加大,传递到水平面上垂直腹杆的力也在增加。跨中挠度随着节间长度的增加呈减少的趋势,后趋于稳定。从中可以看出,如果腹杆布置过密,对结构的刚度没有起到积极的作用,反而加大了跨中挠度。节间长度也并非是越大越好,为了腹杆与弦杆的连接的可靠,一般的倾角控制在35°~55°之间。
管桁架结构因具有造型美观、制作安装方便、结构稳定性好、屋盖刚度大、经济效果好等特点,已广泛应用于公共建筑中。在设计过程中,必须把握管桁架的受力特点,才能设计出安全可靠、经济美观的管桁架项目。


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1.高空拼装平台(1)高空拼装平台位置。高空拼装平台位置选择是决定滑移方向和滑移重量的关键。应视现场条件、支承结构特征、起重机械性能等诸多因素选定高空拼装平台位置。高空平台一般搭设在网架端部(滑移方向由一端向另一端滑移);也可搭设在网架中部(在网架两侧有起重设备时采用。滑移方向由中间向两端滑移);或者搭设在网架侧部(三边支承网架可在无支承的外侧搭设。滑移方向由外侧向内侧滑移)。(2)高空拼装平台搭设要求。搭设宽度应视网架分割条(块)状尺寸确定,一般应大于两个网架节间的宽度,再加上周边不少于4m的操作走道宽度(如需设置电焊机等机械设备时还需增加走道宽度)。拼装平台用扣件式钢管脚手架搭设。(3)高空拼装平台与滑道连结。高空拼装平台标高应由滑轨顶标高确定。滑道架子与拼装平台架子要固定连接,互相构成整体稳定架,对于单独设置的中间滑道架子两侧要拉缆风绳,确保侧向稳定,滑道端部架子应与框架(柱)固定,无框架(柱)时应设斜抛撑和缆风绳同时固定。如果在端部要设滑移牵引反力架时,无论有无框架(柱)均需在架子端部纵向拉缆风绳固定。缆风绳初张力视反力架上反力大小和框架刚度计算确定。2.滑移轨道设置(1)滑移轨道设置数量及位置。在确定滑移轨道数量及位置时应对网架进行下列验算:1)当跨度中间无支点时,杆件内力和跨中挠度值;2)当跨度中间有支点时,杆件内力、支点反力及挠度值。当网架滑移单元由于增设中间滑轨引起杆件内力变号时,应采取临时加固措施,以防失稳。滑移轨道一般在网架两边支承柱上上或框架上,设在支承柱上的轨道,应尽量利用柱顶钢筋混凝土连系梁作为滑道,当连系梁强度不足时可采取加强断面或设置中间支撑等方法解决。(2)滑移轨道用材。滑移轨道用材应根据网架跨度、网架重量和滑移方式(滑动摩擦或滚动摩擦)选用。对于小跨度网架常采用厢钢、圆钢和角钢构成;对于中跨度网架常采用槽钢、工字钢构成;对大跨度网架须采用钢轨(43~55kg/m)构成。(3)滑移轨道的质量标准。滑移轨道的铺设质量关系到滑移施工的安全和网架工程质量,切不可马虎从事,其允许误差必须符合以下规定:1)滑轨顶面标高差lmm;且滑移前进方向无阻挡的正偏差;2)滑轨中心线错位3mm(指滑轨接头处);3)同列相邻滑轨间顶面高差L/1500,L为滑轨长度;且不大于10m;4)同跨任一截面的滑轨中心线距离±10mm;5)同列滑轨直线性偏差不大于10m。 网架 管桁架 管桁架 门式钢架 管桁架 门式钢架 门式钢架 钢结构框架 网架 钢结构框架