管桁架结构计算模型的选取

管桁架采用几种计算模型,第一种采用杆单元,第二种是选杆采用梁单元、腹杆采用杆单元,第三种是采用梁单元,进行分析对比,得出的一些结论。

管桁架采用几种计算模型,第一种采用杆单元,第二种是选杆采用梁单元、腹杆采用杆单元,第三种是采用梁单元,进行分析对比,得出的一些结论。

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,

,

采用相贯节点的管析架结构、

为了保证结构的安全性

尽可能采用所有杆件均为梁单元的计算模型

二

焊

接球网架不同计算模型计算结果的比较

一

,

《网架结构设计与施工规程》,。

第

条规定

网架结构分析时可忽视节点刚度的影响假,

定节点为铰接,

杆件只承受轴力一

虽然试验及分析表明

,

对于焊接球节点网架

杆件比较接近于与焊接球

刚接

但制订规程

时

,

,

考虑到以下两点做出了铰接的假定一是为了焊接球节点网架与螺栓球节,

点网架采用统一的计算模型

且简化了计算模型

二是通过对比

对于焊接球网架按刚接计算时。

件受弯产生的应力比受轴向力产生的应力小,

,

一般情况下可忽略不计,,

以图根杆件

所示正放四角锥网架为例网架上弦沿周边支承于柱顶。

网架平面尺寸,,

网架高

网格尺寸,

。

柱距,

正方形混凝土柱截面尺寸第一种假设屋面为轻屋面,

柱高,

架与柱顶铰接

本例题仅考虑竖向荷载,

分为两种情况,

恒载

荷载中包含网架自重,

活载。

第二种假设屋面为重屋面

恒载

自重

活载

图表

正放四角锥网架

正放四角锥网架计算结果一

鼠衬哪一洲,

分析对比过程采用两种方式,,

第一种是首先假设网架节点为铰接,

,

,

杆件采用杆单元进行满应力优化设计算结果如表,

,

假设荷载中包含网架

计

得到设计结果后再假设网架节点为刚接。

杆件采用梁单元进行校核,

所示表

中给出的值均为计算结果的最大值,

由表可以看出,

当网架采用轻屋面时

按铰接

、

刚接计算模型得到,

的计算结果相差很小最大应力比相差

铰接模型得到的变形及杆件最大轴力比刚接模型稍大这,

是因为按刚接模型计算结构的整体刚度略大于按铰接计算的整体刚度并且杆件靠受弯承担了小部分荷,,

载

按刚接计算得到的最大弯矩较小增刊

只有

而当网架采用重屋面时

工业建筑

,

铰接模型与刚接模型相差

,

,

,

,

,

由于杆

共假设网假设

,

。

飞

管桁架采用几种计算模型,第一种采用杆单元,第二种是选杆采用梁单元、腹杆采用杆单元,第三种是采用梁单元,进行分析对比,得出的一些结论。

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,

,

,

较大

最大应力比相差达

刚接计算得到的弯矩达

此时弯矩的影响已不容忽略,

么会产生这种结果呢,

主

要是因为对于正放四角锥网架这类超静定结构,,

结构传力路径与杆件的刚度有,

关

结构按照杆件刚度的比例传递外荷载一般情况下,

正放四角锥网架杆件的轴向刚度远大于抗弯刚度中轻屋面计算模型为例,,

因此即使采用刚接模型杆件仍以承受轴力为主轴向刚度值为翻,

。

以表

中

杆件计算取二

抗弯刚度可按”五了,

,

于

参数

取决于结构在荷载作用下的变形情况

假设杆端弯矩仅由于侧移产生

杆件的抗弯刚度值约为一二二二二二二二二二‘二二立一二

二共二

无

无

因此杆件以承受轴力为主月丑

“

二

一一砰式中重屋面时

一一一,‘,

‘

二二

。

由弯矩产生的应力与由轴力产生的应力比值近似按下式估算

为钢管半径,

为杆件长度

可见由弯矩产生的应力与由轴力产生的应力比值与的增加大于轴向刚度。

成正比

,

由于杆件截面变大,

抗弯刚度

的增加

弯矩增加较多

由于弯矩引起的应力增加也较大表正放四角锥网架计算结果二

份荞撰举翼,,

,

因此按刚度计算时

第二种是首先假设网架节点为刚接,

杆件采用梁单元进行满应力优化设计,。

得到设计结果后

网架节点为铰接杆件采用杆单元进行校核面网架的计算结果规律相同对比表与表。

计算结果如表所示可以看出表与表中轻屋面与重屋可知对于焊接球节点正放四角锥网架当采用杆件较小时,,,

,

按铰接计算与按刚接计算结果相差很小最大应力比之差小于,

按刚接进行优化设计时

,

结构杆件总重,

量比按铰接优化设计重

因此这种情况下完全可以按铰接模型设计网架但当网架杆件截面较大时,,。

如本例题中重屋面网架按铰接计算与按刚接计算结果的差异已不容忽视最大应力比相差达,,

按

刚接进行优化设计时,

结构杆件总重量比按铰接重,

如果先按铰接设计再按刚接验算超应力杆件有,

根

应力比超过

的杆件达

根

最大应力比

由于四角锥网架是高次超静定结构部分杆件,,

超过设计应力幅度不大时尚不至于影响到结构的安全性但结构的可靠度达不到设计要求因此设计时需,,

要注意这一问题由表

对大型焊接球网架按铰接进行设计时,,

需要提高一定的安全

储备,

还可看出,

对于正放四角锥网架

考虑到节点半刚性能的影响,

在按刚接进行设计然后按铰接,

进行验算时由于按刚接设计杆件用钢量较高结构的安全性。

杆件的计算应力均有所降低

说明按刚接设计完全可保证

。

业建筑

,

,

增刊

,

,

。

,

,

。

为什

长为正匕中

采用

再假设

管桁架采用几种计算模型,第一种采用杆单元,第二种是选杆采用梁单元、腹杆采用杆单元,第三种是采用梁单元,进行分析对比,得出的一些结论。

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三

、

管析架不同计算模型计算结果的比较一

析架实际工程一,

某管析架实际工程项铰接如图所示示,,,

模型如图

所示

,

结构长,

,

宽钢材采用钢,

,

支承情况为柱所

在此我们取受力最大的主析架作为研究对象左侧柱间距为,

计算简图如图

由于工艺要求。

,

右侧柱间距为

,

荷载假设按集中荷载加到次析架与主朽架,

的连接节点上

按传统方式简化计算模型,

,

一般认为主析架为平面析架结构、

在此我们取三种计算模型进

行分析

,

模型一为全刚接模型,

假设主管与主管,

支管与主管间均为刚接,

,

所有单元按梁单元进行计算

模型二为部分刚接模型主管弦杆

假设主管与主管刚接

支管与主管间为铰接,

支管、

腹杆

按杆单元进行计算,

,

按梁单元进行计算,

模型三为全铰接模型,

假设主管与主管

支管与主管间均为铰接。

所有

单元按杆单元进行计算结果分别见表、

为了限制刚体位移

在节点施加平面外方向的约束条件,

三种计算模型优化设计

表

,

表中单元所在位置在支承柱附近

单元编号如图

所示

。

表计算

主析架部分杆件截面单元

单元截面面中义

单元元

单元截面中中

单元

单元截面巾

重杆件总重

模型

截面中中

截面

截面

模型一

模型二

中

中巾

中巾

中中

中中

中中

模型三

中

工业建筑

增刊

管桁架采用几种计算模型,第一种采用杆单元,第二种是选杆采用梁单元、腹杆采用杆单元,第三种是采用梁单元,进行分析对比,得出的一些结论。

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图

大拱横剖面裹

图析架部分杆件截面

部分单元编号

畏青蒸洲…表析架部分杆件最大计算结果单位对方案进行优化设计时假设析架弦杆可以变二次截面,,

图

所示

节攀黝,、

,

计算结果如表

表

所示

、

、

号单元为大拱对称轴上竖腹杆、

号

号单元为弦杆底部上弦,

下弦杆单元

号单元为弦杆跨中上弦,

下弦杆单元

。

从表

、

表

中可以看出,

采用不同分析模型得到的优化设计

结

果相差较大

采用全铰接模型进行计算得到的用钢量最低,

但对此分析结果按刚接模型进行校核时存在较。

多的杆件超出设计应力相比之下按全刚接模型优化设计结果比较安全本工程所承受的控制荷载为横向,

风荷载

垂直大拱跨度方向,

由于在横向风作用下方案一与方案二的受力特性相差较大因此二者计算。

结果相差较大四结论

限于篇幅本文对计算结果不作深入分析

对于双层焊接球节点网架,

,

在具备条件的前提下尽量采用刚接模型杆件采用梁单元,

设计

如果按铰接模型

杆件采用杆单元。

进行分析设计

当杆件截面与形心长度比值较大时

件可能承受弯矩的影响,一

对于管结构计算模型

《结构设计规范》钢,

中第

条之规定具有合理性

际工程设计中可操作性稍差为了保证结构的安全性件采用梁单元进行分析设计

同样建议在具备条件的前提下尽量采用刚接模型杆,。

但当验算结构整体稳定性时需要考虑节点刚度的影响与杆件的形心长度比值较大时或对节点刚度比较敏感的大型管结构

当杆件截面高度

或直径

工业建筑

增刊

,

,

,

,

,

其中单元编号如号、

进行分析宜考虑杆

但实

管桁架采用几种计算模型,第一种采用杆单元,第二种是选杆采用梁单元、腹杆采用杆单元,第三种是采用梁单元,进行分析对比,得出的一些结论。

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体系

,

分析时计算模型需要谨慎选取,

,

由于实际管结构相贯节点为半刚节点。

,

并非所有工程采用刚接模型

都是偏于安全的

必要时考虑节点刚度对结构的影响或进行包络设计

参考文献钢中华人民共和国国家标准《结构设计规范》,,

一

中华人民共和国国家标准《网架结构设计与施工规程》陈以一,

一

王伟等

圆钢管相贯节点抗弯刚度和承载力实验【〕建筑结构学报

,

工业建筑

增刊

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/lyqi.html