介紹
設計要求
足夠強度—不發(fā)生斷裂或塑性變形;足夠剛性—不發(fā)生過大的彈性變形;足夠穩(wěn)定性—不發(fā)生因平衡形式的突然轉變而導致坍塌;良好的動力學特性—抗震、抗風性。
桁架的設計要求: 要有符合要求的桿件;要有良好的連接件,包括鉚釘、銷釘及焊縫的連接。這些就涉及到桁架的類型、桿件的尺寸和材料,但首先是靜力學分析。
形式選擇
一些參考值如:每平米造價,最大構件重量,最大跨度,結構形式,檐高等,以上這些在判斷廠房是否為重鋼或輕鋼時可以提供經驗數(shù)據(jù)。國家規(guī)范和技術文件都并沒有重鋼一說,很多建筑都是輕、重鋼都有。為區(qū)別輕型房屋鋼結構,也許稱一般鋼結構為“普鋼”更合適。因為普通鋼結構的范圍很廣,可以包含各種鋼結構,不管荷載大小,甚至包括輕型鋼結構的許多內容,輕型房屋鋼結構技術規(guī)程只是針對其“輕”的特點而規(guī)定了一些更具體的內容,而且范圍只局限在單層門式剛架。由此可見,輕鋼與重鋼之分不在結構本身的輕重,而在所承受的圍護材料的輕重,而在結構設計概念上還是一致的。
結構計算
房屋建筑用的桁架,一般僅進行靜力計算;對于風力、地震力、運行的車輛和運轉的機械等動荷載,則化為乘以動力系數(shù)的等效靜荷載進行計算;特殊重大的承受動荷載的桁架,如大跨度橋梁和飛機機翼等,則需按動荷載進行動力分析(見荷載)。
平面桁架一般按理想的鉸接桁架進行計算,即假設荷載施加在桁架節(jié)點上(如果荷載施加在節(jié)間時,可按簡支梁換算為節(jié)點荷載),并和桁架的全部桿件均在同一平面內,桿件的重心軸在一直線上,節(jié)點為可自由轉動的鉸接點。理想狀態(tài)下的靜定桁架,可以將桿件軸力作為未知量,按靜力學的數(shù)解法或圖解法求出已知荷載下桿件的軸向拉力或壓力(見桿系結構的靜力分析)。
工程用的桁架節(jié)點,一般是具有一定剛性的節(jié)點而不是理想的鉸接節(jié)點,由于節(jié)點剛性的影響而出現(xiàn)的桿件彎曲應力和軸向應力稱為次應力。計算次應力需考慮桿件軸向變形,可用超靜定結構的方法或有限元法求解。
空間桁架由若干個平面桁架所組成,可將荷載分解成與桁架同一平面的分力按平面桁架進行計算,或按空間鉸接桿系用有限元法計算。
根據(jù)桁架桿件所用的材料和計算所得出的內力,選擇合適的截面應能保證桁架的整體剛度和穩(wěn)定性以及各桿件的強度和局部穩(wěn)定,以滿足使用要求。
桁架的整體剛度以控制桁架的最大豎向撓度不超過容許撓度來保證;平面桁架的平面外剛度較差,必須依靠支撐體系保證。支撐系統(tǒng)有上弦支撐、下弦支撐、垂直支撐和桁架共同組成空間穩(wěn)定體系。
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