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管桁架結構設計要點有哪些?

發布時間:2020-11-07 瀏覽次數:16
管桁架結構的受力特點

管桁架,是指用圓桿件在端部相互連接而組成的格構式結構。與傳統的開口截面(H型鋼和I字鋼)鋼桁架相比,管桁架結構截面材料繞中和軸較均勻分布,使截面同時具有良好的抗壓和抗彎扭承載能力及較大剛度。這種鋼構不用節點板,構造簡單,制作安裝方便、結構穩定性好、屋蓋剛度大。
空間三角形鋼管桁架在受到豎向均布荷載作用的時候,表現出腹桿抗剪、弦桿抗彎的受力機理。弦桿軸力的主要影響因素是截面的高度,而豎面斜腹桿軸力的主要影響因素是豎面腹桿與豎直線的傾角。水平腹桿在豎向荷載作用下的受力較小,但是如果受到明顯的扭矩作用的話,必須考慮適當加大其截面尺寸。
靜力計算。管桁架結構應經過位移、內力計算后進行桿件截面設計,如桿件截面需要調整應重新進行設計,使其滿足設計要求。設計后,桿件不宜替換,如因備料困難等原因必須進行桿件替換時,應根據截面及剛度等效的原則進行,被替換的桿件應不是結構的主要受力桿件且數量不宜過多(通常不超過全部桿件的5%),否則應重新校核。分析管桁架結構因溫度變化而產生的內力,可將溫差引起的桿件固端反力作為等效荷載反向作用在桿件兩端節點上,然后按有限元法分析。
抗震計算。在單維地震作用下,進行多遇地震作用下的效應計算時,可采用振興分解反應譜法,對于體形復雜或重要的大跨度結構應采用時程分析進行補充計算。采用時程分析法時,應按建筑場地類別和設計地震分組選用不少于兩組的實際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線,其平均地震影響系數曲線應與振形分解反應譜法所采用的地震影響系數曲線在統計意義上相符。加速度曲線峰值應根據與抗震設防烈度相應的多遇地震的加速度時程曲線大值進行調整,并應選擇足夠長的地震動持續時間。
當采用振形分解反應譜法進行管桁架結構地震作用分析時,建議至少取前25~30個振形,對體形特別復雜或重要的需要取更多振形進行效應組合。在抗震分析時,應考慮支承體系對其受力的影響。此時可將桁架結構與支承體系同時考慮,按整體分析模型進行計算;也可把支承體系簡化為管桁架結構的彈性支座,按彈性支承模型進行計算。在進行結構地震作用效應分析時,對于周邊落地的管桁架結構,阻尼比可取0.02,對有混凝土結構支承的管桁架結構,阻尼比取0.03。對于體形復雜或較大跨度的管桁架結構,宜進行多維地震作用下的效應分析。進行多維地震效應計算時,可采用多維隨機振動分析方法、多維反應譜法或時程分析法。
計算軟件。目前,能對桁架結構進行前處理分析驗算,后處理節點設計出圖的有STS、STCAD、MST2006、3D3S。STS桁架模塊能方便建立平面桁架模型,但不能建立空間桁架模型。STCAD的建模以及模型編輯功能都比較強,但是操作上比較不便,截面定義、分組繁瑣,其后處理節點設計的參數比較豐富。MST2006的桁架模型基本上套用網架模型的驗算功能。3D3S可方便輸入單元、節點、局部單元荷載,各種工況荷載都可以通過導荷載的方式由面荷載轉化為節點荷載,風荷載可自動考慮風壓高度變化系數、風振系數。工程中常使用計算軟件為3D3S。
桁架截面尺寸變化對其內力的影響
對于空間三角形鋼管桁架而言,當確定了截面高度、上弦寬度以及節間長度后可確定一種截面形狀。隨著上弦寬度的變化,弦桿的內力基本上保持不變,但是腹桿和跨中撓度都有顯著的變化。上弦寬度的增加,造成豎面腹桿的傾角相應增加,豎面腹桿的軸力在持續增加,傳遞到水平面上垂直腹桿的力也在增加。
同時,豎面腹桿軸力的增加也造成了桿件剪切變形的增加,反映到結構即是結構跨中撓度的增加。在截面彎矩不變的情況下,上下弦桿的內力也僅僅是當截面高度有變化的時候,才會發生較大幅度的變化,跟其它的截面參數沒有關系。同時隨著截面高度的增加,由于傾角的減少,腹桿的軸力表現持續的減少,而由于彎曲變形和剪切變形的減少,跨中的撓度也逐漸變小。
截面高度是影響構件選擇尤其是弦桿選擇的一個非常重要的因素,其對結構剛度的影響遠大于其它因素。節間長度的大小會直接導致腹桿夾角的改變。改變節間長度以后,弦桿的內力略有變化,同時腹桿的軸力有了相應的變化。
隨著節間長度的增加,豎面腹桿的傾角相應增加,所以豎面腹桿的軸力在持續加大,傳遞到水平面上垂直腹桿的力也在增加??缰袚隙入S著節間長度的增加呈減少的趨勢,后趨于穩定。從中可以看出,如果腹桿布置過密,對結構的剛度沒有起到積極的作用,反而加大了跨中撓度。節間長度也并非是越大越好,為了腹桿與弦桿的連接的可靠,一般的傾角控制在35°~55°之間。
管桁架結構因具有造型美觀、制作安裝方便、結構穩定性好、屋蓋剛度大、經濟效果好等特點,已廣泛應用于公共建筑中。在設計過程中,必須把握管桁架的受力特點,才能設計出安全可靠、經濟美觀的管桁架項目。


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焊接球地面安裝,高空合攏法施工工藝:放線、驗線→安裝平面網格→安裝立體網格→安裝上弦網整體提升→網架高空合攏→網架驗收。一.放線、驗線  1.柱頂放線與驗線:標出軸線與標高,檢查柱頂位移,網架安裝單位對提供的網架支承點位置、尺寸、標高經復驗無誤后才能正式安裝?! ?.網架地面安裝環境應找平放樣,網架球各支點應放線,標明位置與球號。 3.網架球各支點砌磚墩。墩材可以是鋼管支承點,也可以是磚墩上加一小截圓管作為網架下弦球支座。 4.對各支點標出標高,如網架有起拱要求時,應在各支承點上反映出來,用不同高度的支承鋼管來完成對網架的起拱要求。二.鋼網架平面安裝  1.放球:將己驗收的焊接球,按規格、編號放入安裝節點內同時應將球調整好受力方向與位置。一般將球水平中心線的環形焊縫置于赤道方向。有肋的一邊在下弦球的上半:  2.放置桿件:將備好的桿件,按規定的規格布置鋼管桿件放置桿件前,應檢查桿件的規格、尺寸,以及坡口、焊縫間隙將桿件放置在二個球之間,調整間隙,點固?! ?.平面網架的拼裝應從中心線開始,逐步向四周展開,先組成封閉四方網格,控制好尺寸后,再拼四周網格,不斷擴大。注意應控制累積誤差,一般網格以負公差為宜?! ?.平面網架焊接,焊接前應編制好焊接工藝和網接順序,防止平面網架變形?! ?.平面網架焊接應按焊接工藝規定,從鋼管下側中心線左邊20-30mm處引弧,向右焊接,逐步完成仰焊、主焊爬坡焊、平焊等焊接位置?! ?.球管焊接應采用斜鋸齒形運條手法進行焊接,防止咬肉?! ?.焊接運條到圓管上側中心線后,繼續向前焊20-30mm處收弧?! ?.焊接完成半圓后,重新從鋼管下側中心線右邊20-30mm處反向起弧,向左焊接,與上述工藝相同,到頂部中心線后繼續向前焊接,填滿弧坑,焊縫搭接平穩,以焊縫質量?! ∪?網架主體組裝  1.檢查驗收平面網架尺寸、軸線偏移情況,檢查無誤后,繼續組裝主體網架?! ?.將一球四桿的小拼單元(一球為上弦球,四桿為網架斜腹桿)吊入平面網架上方?! ?.小拼單元就位后,應檢查網格尺寸,矢高,以及小拼單元的斜桿角度,對位置不正、角度不正的應先矯正,矯正合格后才準以安裝?! ?.安裝時發現小拼單元桿件長度、角度不一致時,應將過長桿件用切割機割去,然后重開坡口,重新就位檢查?! ?.如果需用襯管的網架,應在球上點焊好焊接襯管。但小拼單元暫勿與平面網架點焊,還需與上弦桿配合后才能ding位焊接。四.鋼網架上弦組裝與焊接  1.放入上弦平面網架的縱向桿件,檢查上弦球縱向位置、尺寸是否正確?! ?.放入上弦平面網架的橫向桿件,檢查上弦球橫向位置、尺寸是否正確?! ?.通過對立體小拼單元斜腹桿的適量調整,使上弦的縱向與橫向桿件與焊接球正確就位。對斜腹桿的調整方法是,既可以切割過長桿件,也可以用倒鏈拉開斜桿的角度,使桿件正確就位。上弦網格的正確尺寸?! ?.調整各部間隙,各部間隙基本合格后,再點焊上弦桿件?! ?.上弦桿件點固后,再點焊下弦球與斜桿的焊縫,使之連系牢固?! ?.逐步檢查網格尺寸,逐步向前推進。網架腹桿與網架上弦桿的安裝應相互配合著進行?! ?.網架地面安裝結束后,應按安裝網架的條或塊的整體尺寸進行驗收?! ?.待吊裝的網架必須待焊接工序完畢,焊縫外觀質量,焊縫超聲波探傷報告合格后,才能起吊(提升)。五.網架整體吊裝(提升)  1.鋼網架整體吊裝前的驗收,焊縫的驗收,高空支座的驗收。各項驗收符合設計要求后,才能吊裝?! ?.鋼網架整體吊裝前應選擇好吊點,吊繩應系在下弦節點上,不準吊在上弦球節點上。如果網架吊裝過程中剛度不夠,還應采用辦法對被吊網架進行加固。一般加固措施是加幾道腳手架鋼管臨時加固,但應考慮這樣會增加吊裝重量,增加荷載?! ?.制訂吊裝(提升)方案,調試吊裝(提升)設備。對吊裝設備如把桿、纜風卷揚機的檢查,對液壓油路的檢查,吊裝(提升)能平穩、連續、各吊點同步?! ?.試吊(提升):正式吊裝前應對網架進行試提。試提過程是將卷揚機起動,調整各吊點同時逐步離地。試提一般在離地200-300mm之間。各支點全部撤除后暫時不動,觀察網架各部分受力情況。如有變形可以及時加固,同時還應仔細檢查網架吊裝前沿方向是否有碰或掛的雜物或臨時腳手架,如有應及時排除。同時還應觀察吊裝設備的承載能力,應盡量保持各吊點同步,防止傾斜?! ?.連續起吊:當檢查妥當后,應該連續起吊,在保持網架平正不傾斜的前提下,應該連續不斷地逐步起吊(提升)。爭取當天完成到位,防止大風天氣?! ?.逐步就位:網架起吊即將到位時,應逐步降低起吊(提升)速度,防止吊裝過位?!×?高空合攏  1.網架高空就位后,應調整網架與支座的距離,為此應在網架上方安裝幾組倒鏈供橫向調整使用?! ?.檢查網架整體標高,防止高低不勻,如實在難以排除,可由一邊標高先行就位,調整橫向倒鏈,使較高合格一端先行就位?! ?.標高與水平距離先合格一端,插入鋼管連接,連接 桿件可以隨時修正尺寸,重開坡口,但是修正桿件長度不能太大,應盡量保持原有尺寸。調整辦法是一邊拉緊倒鏈,另一邊放松倒鏈,使之距離逐步合適。 4.己調整的一側桿件應逐步全部點固后,放松另一側倒鏈,繼續微調另一側網架的標高??梢陨倭康钠鸬趸蛘呦陆?,控制標高。注意此時的調整起吊或下降應該是少量的,逐步地進行,不能連續。邊調整,還應觀察已就位點固一側網架的情況,防止開焊?! ?.網架另一側標高調整后,用倒鏈拉緊距離,初步檢查就位情況,基本正確后,插入塞桿,點固?! ?.網架四周桿件的插入點固。注意此時點焊塞桿,應 有一定斜度,使網架中心略高于支座處。因此時網架受中心起吊的影響,一旦卸荷后會略有下降,為防變形,故應提前提高3-5mm的余量?! ?.網架四周桿件合攏點固后,檢查網架各部尺寸,并按順序、按焊接工藝規定進行焊接。七.網架驗收  1.網架驗收分二步進行,di一步是網架仍在吊裝狀態的驗收;第二步是網架獨立荷載,吊裝卸荷后的驗收?! ?.檢查網架焊縫外觀質量,應達到設計要求與規范標準的規定?! ?.四邊塞桿,(即合攏時的焊接管),在焊接24h后的超聲波探傷報告,以及返修記錄?! ?.檢查網架支座的焊縫質量?! ?.鋼網架吊裝設備卸荷。觀察網架的變形情況。網架吊裝部分的卸荷應該緩慢、同步進行,防止網架局部變形?! ?.將合攏用的各種倒鏈分頭拆除,恢復鋼網架自然狀態?! ?.檢查網架各支座受力情況;檢查網架的拱度或起拱度?! ?.檢查網架的整體尺寸。 網架 網架 門式鋼架 門式鋼架 門式鋼架 網架 鋼結構框架 管桁架 管桁架 鋼結構框架
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