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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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一、钢结构工程设计方案与提升方面  施工图:开始高度重视上方、下面结构的相互配合,应计入多方位自然灾害功效的效应。充分考虑上下面结构相互配合的管用方法 是按整体结构数字模型进行自然灾害作用计算。下面结构简单尽量依据可靠且符合动力学方程基本概念,即应综合型充分考虑弯曲应变和品质闭合电路后高效性。借助计算机模型拟合设计方案进行实体模型,并开展计算分析。操作步骤时,应合理确立计算数字模型,确保屋架等结构与重要承重板位置的连接与结构相一致。此外,还应当充分考虑应力分析。计算分析时除模拟仿真结构整体成型后支撑状况外,也需要兼顾其工程施工整个过程的独特支撑情况,避免在结构成型前因为一部分支撑超过方案设计值而损坏。对于工程施工整个过程的计算模拟仿真一定要考虑到预制件构件起吊、不一样工程施工阶段工作状况、结构预变形专业性、预制件构件的预拼装、卸载掉等。2.结构合理布局:结构合理布局宜防止因一部分削弱或忽然转变造成底子薄部位,导致过大的武学、变形集中。对于将会出现的底子薄部位,应采取相应提高建筑抗震等级专业能力。因此在实施结构合理布局时,必须品质与弯曲应变遍及均衡和结构的全局性和传力建立。屋架的自然灾害作用理应能科学地依据支座向下传输;避免屋架武学集中或非常大歪曲效应,因而屋架、承重板及下面结构的布局宜均匀对称;屋架结构的整体性,因此应优先采用室内空间设计传力体系管理、避免一部分削弱或忽然变动的底子薄部位;宜选用轻形平屋顶系统,因此应严格控制平屋顶系统的企业净重。钢结构建筑工程设计及施工方面有哪些细节二、钢结构工程项目工程施工安裝方面  整体荷载施工工艺:大跨度钢结构施工工地比较重要的难题是结构在造成室内空间设计整体前稳定性。依据荷载施工工艺应用能够控制同歩的牵引绳机械设备,将分成多个稳定体的结构沿着一定的轨道,由拼装位置水平移动到方案设计位置,可较着力解决了该难点。但应用时要留意其要求结构平面设计图外弯曲应变大,务必铺设轨道,多一点屈伸时同步控制难易度大的特点。2.整体提升施工工艺:该专业性依据以液压千斤顶作为机械设备,根据各工作面提升力的规定,将好几个液压千斤顶与液压电磁阀组、污水处理站等组成液压千斤顶集群,并且在计算机软件操纵相同歩运动健身,提升或移动全过程中大中小型结构的姿势平稳、负载均衡。3.高空无肩台拼装施工工艺:高空块材扩大控制模块无肩台组装专业性,工程施工基本概念是:将结构体系管理高效的按段,选择起吊顺序,使工程施工整个过程无需搭建支点综合服务平台,应用结构自身弯曲应变造成稳定控制模块,依据飞速发展控制模块接装,后造成整体结构。钢结构建筑工程设计及施工方面有哪些细节三、钢结构工程品质防范措施控制方面 1.安裝精度控制:复杂室内空间设计钢结构在安裝时应进行测控技术,由于钢结构施工放线控制作为施工工艺的一部分,其工程项目工程施工方案的合理性、创新能力,从许多的测控技术信息数据中分析结果并获得体现和确定。对于大跨度钢结构,毕竟在工程施工全过程中,结构的变形和受力状况与成型后有挺大的区别,因此必须应用各式各样支点胎架来结构的精度。2.拆卸控制:因为大跨度钢结构具有卸载掉总吨位大,卸载掉点遍及广,瞄准卸载掉支撑大,卸载掉计算分析工作量大等特点,若承受能力释放出不合理,会损坏结构或使钢管架慢慢失调。因而在钢结构卸载掉时必须以体系管理转换方案为标准,以结构计算分析为依据,以结构安全系数为服务理念,以变形和睦为关键,以智能监控系统为确保,苛刻按照等比法和定距法二种卸载掉方法 的规定进行操作过程。3.安全施工方案:大跨度钢梁起吊时,若未进行高效的起吊计算,仍然选择传统式的二点起吊,由于钢梁结构很长,起吊间距非常大,以及净重和可塑性荷载作用等要素,钢梁和镀锌钢丝绳都遭到挺大的轴向力作用,易出現钢梁侧边弯曲,甚至造成更加非常严重的变形。大跨度钢结构施工现场要加强管理方法,提高员工专业技能培训学习,使对其预制件构件的支撑特点及起吊专业技能有更加具像的了解。此外提升施工进度计划方案设计对安全施工方案进行高效的阐述,以选择较为高效的安全施工方案。钢结构建筑工程设计及施工方面有哪些细节4.安裝顺序:因为大跨度钢结构对安裝顺序要求比较高,若未合理充分考虑安裝顺序,钢预制件构件也不符合起吊的必须,则将会危害到结构的安全性。施工进度计划方案设计时,应合理安排安裝顺序,制造厂生产制造、预制件构件运输、现场安裝应统一互相配合,工程施工全过程中,严格执行。除认真制订适合工程的安裝顺序外,还应当选择有工作经验的施工队伍进行安裝,避免导致质量安全风险。大跨度钢结构在特殊工程新项目中运用比较多,针对工程施工全过程中的众多难点,应提高施工进度计划方案设计提高,提升安全系数与质量蓝线,不断完善施工工艺。 钢结构框架 网架 门式钢架 网架 门式钢架 网架 管桁架 钢结构框架 门式钢架 钢结构框架