管桁架结构设计的要点分析
管桁架结构造型美观、方便制作安装、结构稳定、屋盖刚度大、经济效果好,到目前为止已经广泛应用于各种公共建筑中。那么管桁架结构的设计要点是什么呢?本文主要探讨的问题是桁架截面尺寸变化对其内力的影响。
在一个空间三角形钢管桁架中,如果截面高度、上弦宽度以及节间长度确定,那么截面形状确定且唯一。
保持弦杆的内力不变,随着上弦宽度的变化而变化,腹杆和跨中挠度则都会随着上弦宽度的变化有显著的变化:如果上弦宽度的增加,则竖面腹杆的倾角相应增加,那么竖面腹杆的轴力也会持续增加,而传递到水平面上垂直腹杆的力也增加。
如果增加竖面腹杆轴力,杆件剪切的形变也会增加。反映到结构中,结构跨中挠度也会增加。如果保持截面弯矩不变,上下弦杆的内力只会在截面高度有变化的时候发生较大幅度的变化,跟其它的截面参数没有关系。另外,随着截面高度增加会使倾角减少,则腹杆的轴力表现也会持续减少,因为剪切变形及弯曲变形减少,跨中的挠度也会逐渐减小。
我们选择构件时,一定要考虑的因素是截面高度。尤其是选择弦杆时,截面高度对结构刚度的影响可以说是最大的,远远大于其他的影响因素。
节间长度可以使腹杆夹角发生改变。改变节间长度以后,弦杆的内力会发生变化,这会使腹杆的轴力发生相应的变化。如果节间长度增加,竖面腹杆的倾角也会相应增加,所以竖面腹杆的轴力会持续加大,那么传递到水平面上,垂直腹杆的力也会持续增加。
跨中挠度随着节间长度的增加会减少,最后保持稳定。我们可以看出,如果腹杆布置过密,对结构的刚度并不会起到积极的作用,反而加大了跨中挠度。
很明显,节间长度不一定是越大越好的。通过以往的实践经验可知,如果要保证腹杆与弦杆的连接的可靠,倾角一般需要控制在35°~55°之间。
设计师们在在设计过程中,必须把握管桁架的受力特点,才能设计出安全可靠并且实用美观的管桁架项目。
足够强度—不断裂或塑性变形;足够刚性—不发生过大的弹性变形;足够稳定性—不发生因平衡形式的突然转变而导致坍塌;良好的动力学特性—抗震、抗风性。桁架的设计要求:要有符合要求的杆件;要有良好的连接件,包括铆钉、销钉及焊缝的连接。这些就涉及到桁架的类型、杆件的尺寸和材料,但首先是静力学分析。考虑桁架各结点的平衡,结点承受汇交力系作用,逐次建立各结点的投影平衡方程,可求出所有的未知杆力,这种方法称结点法,最适用于简单桁架。求解时宜根据组成特点先判定零杆,并尽可能避免解联立方程。有时只需求少数杆件内力或者对于联合桁架和复杂桁架,结点法无法奏效时,需用截面法。有选择地截断杆件(一般不超过三杆)以桁架的局部为平衡对象,考虑其中任一部分平衡,由平衡方程即可求得所需杆件轴力。对于某些桁架(如K式桁架),联合应用结点法和截面法更有效。对于杆件很多的复杂桁架或空间桁架,最好的选择应是计算机方法。
桁架的设计要求:要有符合要求的杆件;要有良好的连接件,包括铆钉、销钉及焊缝的连接。这些就涉及到桁架的类型、杆件的尺寸和材料,但首先是静力学分析。美观,牢固,承压力强。桁架的工程要求:足够的强度—不发生断裂或塑性变形;足够的刚度—不发生过大的弹性变形;足够的稳定性—不发生因平衡形式的突然转变而导致的坍塌;良好的动力学特性—抗震性。工程中由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的结构,称为“桁架”。
形式选择:一些参考值如:每平米造价,最大构件重量,最大跨度,结构形式,檐高等,以上这些在判断厂房是否为重钢或轻钢时可以提供经验数据。国家规范和技术文件都并没有重钢一说,很多建筑都是轻、重钢都有。为区别轻型房屋钢结构,也许称一般钢结构为“普钢”更合适。因为普通钢结构的范围很广,可以包含各种钢结构,不管荷载大小,甚至包括轻型钢结构的许多内容,轻型房屋钢结构技术规程只是针对其“轻”的特点而规定了一些更具体的内容,而且范围只局限在单层门式刚架。由此可见,轻钢与重钢之分不在结构本身的轻重,而在所承受的围护材料的轻重,而在结构设计概念上还是一致的。桁架杆件主要承受轴向拉力或压力,从而能充分利用材料的强度,在跨度较大时可比实腹梁节省材料,减轻自重和增大刚度。
此外其他的构件、做法也要考虑进来,总之是要把桁架需要承担的内容都计算进来;
桁架,本身来讲,就是节点间的荷载可以等效为点荷载的一种结构型式,或者说,构件除了节点受力外,构件本身的
弯矩
可以忽略
上下弦:由于是桁架,各个节点均按铰接处理,也属二力杆,也按柱布置。
顾桁架建模时各个节点均按铰接,所有杆件均按柱输入。恒活荷载均按实际和相关规范取值。
希望能明白。
常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架、平行弦桁架,及空腹桁架。在挑选桁架方法时,应综合考虑桁架的用途、资料、支承方法和施工条件,在满意运用请求的前提下,力求制作和装置所用的资料和劳动量为最小。满足强度不发生开裂或塑性变形;满足刚性不发生过大的弹性变形;满足稳定性不发生因平衡方法的俄然转变而导致崩塌;良好的动力学特性抗震、抗风性。桁架的设计请求:要有符合请求的杆件;要有良好的衔接件,包含铆钉、销钉及焊缝的衔接。这些就涉及到桁架的类型、杆件的尺度和资料。表面能够做喷塑处理,架体可依客户请求订制。有多种标准尺度供客户按实践需要挑选,装卸简便。最大的特色即是屡次重复运用。最大极限下降运用本钱。是现在运用最广泛的桁架之一这款商品漂亮,简便,携带方便,适合各种会议、婚宴、舞台活动时期的场所建立,建立效能高,气势雄伟。
室内设计的空间结构是指在大厅式平面组合中,对面积和体积都很大的厅室。
例如剧院的观众厅、体育馆的比赛大厅等,它的覆盖和围护问题是大厅式平面组合结构布置的关键,新型空间结构的迅速发展,有效地解决了大跨度建筑空间的覆盖问题,同时也创造出了丰富多彩的建筑形象。
空间结构系统有各种形状的折板结构、壳体结构、网架壳体结构以及悬索结构等。
扩展资料:
结构空间有以下五种类型:
1、网架结构
网架结构是由许多连续的杆件按照一定规律组成的网状结构,在接触处加上球状以便加大链接。杆件主要承受轴力,能充分发挥材料的强度,节省钢材,结构自重小。
网架结构空间刚度大,整体性强,稳定性好。是利用较小规格的杆件建造大跨度结构,而且杆件类型统一。
2、悬索结构
悬索结构(两山之间架的一座桥,用铁锁链在两山之间这就是悬锁的结构;如:红军通过的泸定桥)是大跨度屋盖的一种理想结构形式。悬索结构一般由钢索、边缘构件和下部支承结构组成。如:奥林匹克运动中心就是通过悬索制成的。
3、壳体结构
壳体结构是两端有竖向的支撑,沿着曲面的切线把力分解到两侧,尺寸相比非常小,可以做很大的跨度。如:做拱型桥、大型教堂。
4、管桁架结构
管桁架结构是指由钢管制成的桁架结构体系,因此又称为管桁架或管结构。只要是利用钢管的优越受力性能和美观的外部造型构成独特的结构体系,满足钢结构的最新设计观念,集中使用材料、承重与稳定作用的构件组合以发挥空间作用。
5、膜结构
膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式,是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状,作为覆盖结构,并能承受一定的外荷
膜结构
载作用的一种空间结构形式.膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类.充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一定压力差(一般在10㎜~30㎜水柱之间)。
室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力,从而实现较大的跨度.张拉摸结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型,其造型非常优美灵活。
参考资料来源:百度百科-空间结构
柱顶位移和柱高度比是有限值的,参考参考CECS。
《PKPM STS钢结构设计:从入门到精通》是为土木工程专业编写的一本钢结构计算机辅助设计教程,可供土木建筑结构(土木工程工民建方向)专业本科生、研究生、业界教师、结构设计初学者及广大工程结构设计人员参考学习。
《PKPM STS钢结构设计:从入门到精通》涵盖STS所有常见主要功能模块(包括工具箱)。全书共分6章,包括:钢结构的特点、选型、STS钢结构设计的一般思路和原理:门式刚架设计(含二维、三维设计方法);钢框架结构设计:钢桁架结构设计:钢排架结构设计;钢支架结构设计等。
《PKPM STS钢结构设计:从入门到精通》的特点是把钢结构模型提取和采用STS设计钢结构一般过程统一起来.通过典型工程实例进行讲解.剖析各操作模块参数设置技巧。针对性强。思路清晰,并提供各钢结构设计实例在STS环境下的操作实战视频演示,使读者更易理解和掌握。