鋼結(jié)構(gòu)桁架的設(shè)計(jì)計(jì)算原則主要涉及對(duì)材料性能、幾何形狀以及荷載分布的精確分析。設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定桁架的承載能力，確保其滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求。計(jì)算中需考慮多種因素，包括材料的彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、疲勞壽命等。還應(yīng)考慮環(huán)境影響，如溫度變化、腐蝕作用等，并據(jù)此調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)過程中，通常采用有限元分析方法進(jìn)行模擬，以獲得更為準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。設(shè)計(jì)結(jié)果需要通過試驗(yàn)驗(yàn)證，以確保理論與實(shí)際相符。
鋼結(jié)構(gòu)桁架設(shè)計(jì)計(jì)算原則
鋼結(jié)構(gòu)桁架的設(shè)計(jì)計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜且系統(tǒng)的過程，涉及多個(gè)方面的考量。以下是設(shè)計(jì)計(jì)算的一些基本原則：
1. 荷載分析與計(jì)算
- 永久荷載：包括結(jié)構(gòu)自重、屋面及墻面材料重量等，需根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和實(shí)際材料進(jìn)行計(jì)算。
- 可變荷載：包括雪荷載、風(fēng)荷載、人員活動(dòng)荷載等，需根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件和建筑使用功能進(jìn)行確定。
- 偶然荷載：包括地震作用、撞擊力等，需根據(jù)地震設(shè)防烈度和建筑物重要性進(jìn)行考慮。
2. 內(nèi)力分析與計(jì)算
- 桁架內(nèi)力分析：可采用力法、位移法等方法進(jìn)行分析，求得各桿件的內(nèi)力。
- 屋蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析：需考慮屋面荷載傳遞路徑和支撐條件，可采用有限元等方法進(jìn)行分析。
- 內(nèi)力組合：在設(shè)計(jì)中需考慮多種荷載組合情況，確保結(jié)構(gòu)在最不利條件下仍能滿足安全要求。
3. 位移計(jì)算
- 撓度控制：管桁架結(jié)構(gòu)在恒荷載與活荷載標(biāo)準(zhǔn)作用下的最大撓度值不宜超過短向跨度的1/250，懸挑不宜超過跨度1/125。對(duì)于設(shè)有懸掛起重設(shè)備的屋蓋結(jié)構(gòu)，最大撓度不宜大于結(jié)構(gòu)跨度的1/400。
- 位移驗(yàn)算：應(yīng)按作用標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)（不乘荷載分項(xiàng)系數(shù)）的效應(yīng)確定其撓度。
4. 截面選擇與優(yōu)化
- 截面選擇：根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果和桿件受力特點(diǎn)，選擇合適的截面形狀和尺寸。
- 截面優(yōu)化：對(duì)所選截面進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面的驗(yàn)算，確保滿足設(shè)計(jì)要求。
5. 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
- 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造：節(jié)點(diǎn)和桿件的連接方式應(yīng)確保傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單。
- 節(jié)點(diǎn)剛度：節(jié)點(diǎn)的剛度應(yīng)與桿件的剛度相匹配，避免節(jié)點(diǎn)成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。
6. 抗震設(shè)計(jì)
- 地震作用分析：在單維地震作用下，進(jìn)行多遇地震作用下的效應(yīng)計(jì)算時(shí)，可采用振形分解反應(yīng)譜法。對(duì)于體形復(fù)雜或重要的大跨度結(jié)構(gòu)應(yīng)采用時(shí)程分析進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。
- 多維地震效應(yīng)計(jì)算：可采用多維隨機(jī)振動(dòng)分析方法、多維反應(yīng)譜法或時(shí)程分析法。
- 支承體系影響：在抗震分析時(shí)，應(yīng)考慮支承體系對(duì)其受力的影響。
7. 計(jì)算軟件
- 常用軟件：目前，能對(duì)桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行前處理分析驗(yàn)算，后處理節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)出圖的有STS、STCAD、MST2006、3D3S。其中，3D3S是最常用的計(jì)算軟件。
8. 設(shè)計(jì)規(guī)范
- 荷載規(guī)范：非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，作用及作用組合的效應(yīng)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。
- 抗震規(guī)范：抗震設(shè)計(jì)時(shí)，地震組合的效應(yīng)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。
9. 施工工藝與質(zhì)量控制
- 施工準(zhǔn)備：包括材料采購(gòu)、加工設(shè)備準(zhǔn)備、施工圖紙會(huì)審等。
- 鋼桁架制作：按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼材切割、焊接、矯正等工序，形成鋼桁架構(gòu)件。
- 鋼桁架安裝：將制作好的鋼桁架構(gòu)件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行吊裝、定位、校正等安裝工作。
- 屋蓋結(jié)構(gòu)安裝：在鋼桁架上安裝屋面板、保溫層、防水層等，形成完整的屋蓋結(jié)構(gòu)。
- 質(zhì)量檢查與驗(yàn)收：進(jìn)行質(zhì)量檢查、驗(yàn)收，合格后交付使用。
通過以上原則，可以確保鋼結(jié)構(gòu)桁架的設(shè)計(jì)既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。
鋼結(jié)構(gòu)桁架荷載計(jì)算案例
桁架內(nèi)力分析方法對(duì)比
鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范解讀
鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
