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桁架结构合理化设计探讨VIP免费

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712施工技术CONSTRU(m0NTECHNOLOGY2012年7月第41卷增刊桁架结构合理化设计探讨周元,余继军(湖北精工钢结构有限公司,湖北武汉430312)[摘要]在桁架结构设计中,不同的节点假定以及不同的腹杆连接与布置形式,对桁架结构的受力性能产生影响。通过对几种不同形式的简支桁架进行计算与对比,说明在上下弦杆之间设置有效刚接腹杆,使上下弦杆形成受力整体,以及斜腹杆有规律地布置,可使桁架结构受力更合理。[关键词]桁架;节点连接;杆件布置;承载力[中图分类号]TU391[文献标识码]A[文章编号】1002-8498(2012)S0-0712-03DiscussonRationalDesignoftheTrussStructureZhouYuan,YuJiiun(HubeiJinggongSteelStructureCo.,Ltd.,Wuhan,Hubei430312,China)Abstract:Differentassumptionsoftrussjointandarrangementformofwebmemberhaveeffectsonthestructuralbehavioroftrussindesigningtrussstructure.Throughcalculationandcomparativeanalysisofdifferentformsofsimplysupportedtruss,theauthorsdrawaconclusionwhichisworthgeneralizinguheriody,settingeffectiverigidconnectionwebmemberbetweentopandbottomchoMsmaketopandbottomchordstobeaforceintegral.Keywords:trusses;jointconnection;barorientation;capacity桁架结构是由杆件组成的一种格构化的梁式结构,是大跨结构常用的一种形式,广泛应用于大跨度的厂房、展馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。桁架梁与实腹梁(即一般梁)相比,在抗弯方面,拉压应力主要由上、下两端的弦杆承担,从而增大了内力臂,使得以同样的材料用量形成了更大的抗弯强度;在抗剪方面,通过合理布置腹杆,将剪力逐步传递给支座。因此,无论是抗弯还是抗剪,桁架结构都能使材料强度得到充分发挥。更为重要的是,桁架将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态,转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态,使力的分布和传递更加清晰直观,便于结构的变化和组合。然而,在桁架的设计过程中,尤其是桁架腹杆节点连接假定与腹杆布置形式等问题容易被忽视,处理不当容易引起桁架受力不合理,造成材料浪费,甚至影响结构安全。1节点连接假设一般地,在计算桁架杆件内力时,通常将荷载集中到节点上,即使桁架有节间荷载,也将其分配到相邻的两个节点上,同时假定节点处的所有杆件轴线在同一平面内相交于一点,而且各节点均为理想铰接。按上述理想体系求出的内力只是桁架的主要内力,在实际[收稿日期]2012-03-31[作者简介】周元,工学硕士,工程师,副经理,E-mail:ohust@fox-mail.corn.结构中由于节点的非理想铰接等原因,还同时存在微小的弯矩和剪力等次内力,这种次内力一般很小,其实际大小与节点刚性和桁架截面积与惯性矩比值有关。随着计算机性能的大幅提升,电算能力有了质的飞跃。因此,当桁架承受节间荷载时,桁架弦杆受力模型更接近于连续梁,通过计算机也可以很便捷地进行内力计算,且计算结果更接近实际。腹杆与弦杆的连接,通常采用焊缝连接,该焊接节点一般认为是半刚性,不直接简化为铰接或刚接,也有根据连接焊缝的可靠性将部分节点简化为刚接的做法。2桁架受力分析下面通过某平面桁架的受力分析,说明不同节点假设条件下桁架内力分布情况。选取某跨度24m、高1.5m、节间距1.5m的平面桁架作为算例(见图1),进行受力分析。弦杆截面规格P89X4,腹杆截面规格P76X3,材质均为Q235B,腹杆布置方式均为波浪形、中间呈V形、边节间斜腹杆与支座相连,荷载只考虑上弦杆承受4.0kN/m均布荷载。图1平面桁架计算模型2.1不同节点假定时桁架设计结合节点实际受力状态,将平面桁架模型分为以2012增刊周元等:桁架结构合理化设计探讨713下5种情况进行考虑:①模型1,桁架弦杆、腹杆均为铰接;②模型2,桁架弦杆刚接、腹杆铰接;③模型3,桁架弦杆、腹杆均为刚接;④模型4,除斜腹杆铰接外,其余杆件均为刚接;⑤模型5,除竖腹杆铰接外,其余杆件均为刚接,以上各模型均为左、右对称结构。其中,模型1为纯理论模型,在实际工程中弦杆通常为整根布置,不能按节问铰接考虑,因此模型1只作为其他模型计算结果的参考。经分析计算,弦杆、腹杆的内力极值及...

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