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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:35
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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网架安装施工的步骤和注意事项一、准备工作1、熟悉图纸,了解设计意图。2、根据网架结构形式及跨度大小,选择相应的脚手杆件。3、根据现场实际情况确定吊点位置并制作好临时支撑(包括:钢管或角钢)。4、检查验收材料质量。5、准备好各种工具、机具等。二、网架的安装1、放线定位根据设计图进行放线定位,将纵横轴线引至立杆处交验合格后钉桩上帽固定。在立柱上弹水平标高控制线和竖向控制线,以便于测量人员复核网壳顶面标高和平整度;同时用红油漆划出上下弦杆的位置和尺寸作为安装时参考依据。2、支垫模板模板采用定型组合钢模板(见下图),其强度等级不应c30级且应具有足够的刚度、稳定性与整体性,以混凝土浇筑时不出现变形而影响工程质量;当有螺栓孔道时应在模板外侧钻孔灌注细石砼封堵加固;对于大跨度的屋面板梁板应按规范要求设置双向预应力钢筋以提高构件的整体承载能力;为防止漏浆现象发生可采用木方作垫块或木板作垫层来混凝土浇捣密实平整无蜂窝麻面等现象的发生。3、绑扎钢筋将主桁纵向筋按设计要求的间距布置于腹板上预先设置的拉筋上并用铁丝绑扎牢固成网格状分布的受力体系.待根纵筋下料完毕后及时调整拉筋位置使纵横向主桁之间保持垂直状态.4、浇筑混凝土按规定的配合比配制水泥砂浆拌合均匀后用人工或机械方法分层进行振捣成型并达到规定厚度为止.每层的厚度控制在100~200mm范围内为宜.5、拆除模板在拆模之前应对所有外露节点进行检查处理并将连接处的缝隙用密封胶填塞密实以防漏浆渗水导致墙体开裂甚至脱落现象发生。 钢结构框架 钢结构框架 网架 门式钢架 网架 网架 门式钢架 门式钢架 管桁架 钢结构框架