鋼桁架設(shè)計（鋼桁架設(shè)計中的次內(nèi)力影響）

果洛藏族自治州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 11小時前 02:34:01 1 搶沙發(fā)

摘要：鋼桁架結(jié)構(gòu)因其高強(qiáng)度和良好的承載能力在現(xiàn)代建筑工程中被廣泛應(yīng)用。設(shè)計過程中次內(nèi)力的存在對結(jié)構(gòu)性能有著重要影響。本文首先回顧了鋼桁架設(shè)計的基本理論，然后詳細(xì)探討了次內(nèi)力的概念、分類及其對結(jié)構(gòu)性能的影響。通過分析不同類型次內(nèi)力的效應(yīng)，本文提出了一種優(yōu)化設(shè)計方法，旨在減少次內(nèi)力帶來的負(fù)面影響，并提高結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。本文總結(jié)了研究成果，并對未來的研究進(jìn)行了展望。

一、鋼桁架設(shè)計的基礎(chǔ)知識

（一）受力特點

鋼桁架一般由上弦、下弦和腹桿組成。在實際結(jié)構(gòu)中，由于節(jié)點的非理想鉸結(jié)等原因，會同時存在較小的彎矩和剪力，對軸力有很小的影響（因節(jié)點剛性和桁架桿橫截面積與慣性矩比值的大小而不同，一般減小5% - 0.1%），稱為次內(nèi)力。其計算假定各桿的軸線在同一平面內(nèi)，節(jié)點均為鉸結(jié)，所有外荷載作用在桁架平面內(nèi)，并集中作用于節(jié)點上。在設(shè)計時可通過使節(jié)點間距等分一致或再分，盡量將外荷載作用于桁架節(jié)點上的方式解決相關(guān)問題。

（二）常見類型及深化設(shè)計要點

1. 鋼管桁架

桿件連接要求：桁架桿件多為軸心受力，桿件相連應(yīng)盡可能避免偏心，桿件軸心線在一個平面內(nèi)，節(jié)點內(nèi)多桿件相連時要求桿件軸心線匯交于一個點。主管的外部尺寸不小于支管的外部尺寸，主管的壁厚不小于支管的壁厚，桿件相貫時要求大管貫小管，支管不得插入主管內(nèi)。
桿件夾角與焊接要求：桿件相貫時，桿件之間的夾角不小于30度。支管與主管的連接焊縫，應(yīng)沿全周連續(xù)焊接并平滑過渡。
桁架分段要求：桁架分段制作時，上下弦的分段點需要錯開。分段點一般要設(shè)置對接襯管以保證對接焊縫質(zhì)量，并且要采取相應(yīng)措施避免設(shè)置對接襯管后妨礙桁架安裝的現(xiàn)象。

2. H型鋼桁架

除鋼管桁架要點外需注意：H型鋼上下弦桿焊接H型鋼的翼緣板拼接長度不小于2倍板寬；腹板拼接寬度不小于300mm，長度不小于600mm（設(shè)計有特別要求的按設(shè)計執(zhí)行）。
對接焊縫位置要求：H型鋼桁架現(xiàn)場對接，上下弦桿對接焊縫不能在同一位置，上下錯開大于200。
變截面位置要求：H型鋼桁架上下弦桿如果材料截面需要變截，變截位置不能設(shè)置在節(jié)點處（一般結(jié)構(gòu)設(shè)計圖中變截位置設(shè)置在節(jié)點處），同時可將變截位置與現(xiàn)場對接位置合并，減少上下弦桿對接焊縫。

3. 箱形截面桁架

腹桿與弦桿連接要點（腹桿為圓鋼管等時）：腹桿為圓鋼管、方鋼管或矩形管時，腹桿與弦桿、腹桿之間連接多為相貫連接，深化時的注意點與鋼管桁架相同。
桿件對接與焊接要求（腹桿弦桿均為箱形時）：桿件的對接需保證焊縫質(zhì)量，采用利于現(xiàn)場焊接的連接節(jié)點形式。一般多采用頂端預(yù)留蓋板或側(cè)面開蓋板的形式。
箱體壁板連接要求（腹桿弦桿均為箱形時）：箱體壁板的連接順序及連接焊縫位置需考慮箱體內(nèi)加勁板的裝配，以保證無法采用電渣焊的加勁板能通過裝配工藝達(dá)到4面圍焊。
腹桿與弦桿現(xiàn)場連接要點（腹桿弦桿均為箱形時）：箱形截面桁架腹桿與弦桿現(xiàn)場連接時，多采用在弦桿節(jié)點位置設(shè)置牛腿以簡化現(xiàn)場焊縫保證焊接質(zhì)量。

4. 角鋼桁架

軸線與節(jié)點要求：桁架應(yīng)以桿件形心為軸線，連接螺栓中心線應(yīng)盡可能的靠近桿件形心線，節(jié)點處各軸線應(yīng)交于一點，盡量避免偏心。
截面改變位置要求：當(dāng)同一弦桿采用兩種不同截面材料時，截面的改變位置應(yīng)在節(jié)點處，桿件的重心線要與桁架的形心線重合，若要求上皮在同一標(biāo)高時，可采用鋼板墊平。
節(jié)點板要求：除支座節(jié)點外，其余采用鋼板連接的節(jié)點宜采用同一厚度的鋼板，支座節(jié)點比其他節(jié)點厚2mm以上。節(jié)點板的形狀一般多采用矩形或梯形，通常情況下需要有兩條邊相互平行，節(jié)點板一般伸出角鋼邊緣10 - 15mm。

二、鋼桁架設(shè)計的軟件相關(guān)操作

（一）盈建科軟件中的桁架建模

1. 常見桁架樣式

包括三角形桁架、梯形桁架、空間桁架等。

2. 建模方法

較規(guī)則桁架可按樓層方式建模。
其他桁架形式可通過空間結(jié)構(gòu)菜單輔助建模，空間結(jié)構(gòu)菜單下還設(shè)置了對平面桁架和空間桁架的參數(shù)輸入快速建模方式。

（二）桁架桿件在軟件中的屬性設(shè)置

1. 特殊支撐屬性定義

軟件默認(rèn)對鋼結(jié)構(gòu)斜桿按照框架中心支撐設(shè)計，但對于桁架結(jié)構(gòu)其桿件不屬于框架中心支撐，因此應(yīng)將它們在特殊柱、特殊支撐下設(shè)置為桁架弦桿或者桁架腹桿。軟件在前處理 - 特殊構(gòu)件定義菜單中的特殊支撐中增加了空間屬性定義菜單，用來指定支撐為除了鋼框架中心支撐以外的其他屬性，選項有鋼框架 - 中心支撐、鋼框架 - 偏心支撐、一般桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架、雙層網(wǎng)殼、單層網(wǎng)殼、立體桁架、門剛支撐等。對于一般桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架、雙層網(wǎng)殼、單層網(wǎng)殼、立體桁架，還需進(jìn)行弦桿及支座腹桿和腹桿兩個選項。

2. 計算長度系數(shù)設(shè)置

對于桁架桿件的計算長度系數(shù)，軟件默認(rèn)為1.0，當(dāng)需考慮《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》5.3.1條或《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.1.2中桁架桿件計算長度的相關(guān)要求時，需在計算長度菜單中手工指定。

三、鋼桁架設(shè)計的學(xué)習(xí)資源

（一）培訓(xùn)課程

有專門的課程如“五節(jié)課掌握鋼桁架設(shè)計”，授課特點是由姚老師為學(xué)員授課并答疑，圍繞相關(guān)難點、疑點，規(guī)定相關(guān)時間集中答疑，并且學(xué)員可加青藍(lán)課堂答疑群隨時提問互動。該課程共五節(jié)課，學(xué)員可以每一節(jié)課單獨繳費，針對自己感興趣的課程學(xué)習(xí)；對于自己熟悉的部分可以不用浪費時間和金錢，比較靈活方便。此外，報名學(xué)員給予好評且介紹其他任意兩名學(xué)員過來學(xué)習(xí)的，可以減免費用，詳情可咨詢老師。

（二）專業(yè)交流論壇

例如在相關(guān)論壇中，可以參與鋼桁架設(shè)計相關(guān)的專業(yè)交流討論，能看到如鋼桁架受力分析、不同軟件在鋼桁架設(shè)計中的應(yīng)用、實際工程中的鋼桁架設(shè)計問題等內(nèi)容，還可與同行進(jìn)行交流探討，如3D3S9.0在鋼桁架設(shè)計中的應(yīng)用、桁架在PK中如何輸入數(shù)據(jù)等話題。