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1、唐柏鉴，等：空间桁架梁的研究与设计空间桁架梁的研究与设计唐柏鉴沈之容李一松（同济大学上海!"""#!）摘要结合某工程提出了一种新型构件———空间桁架梁，通过多个算例分析比较，表明空间桁架梁具有很好的整体稳定性能，适用于大跨屋盖结构，在进行强度、挠度分析时可以按平面桁架计算。在算例分析的基础上提出了一些设计建议。关键词空间桁架梁大跨屋盖整体稳定非线性屈曲!"#"$!%&$’(("#)*’+,#-$.)$/.!0##1"$2!"#$%"&’&"#()*#+)&,-#$.&/&0-#$（$%&’()*
2、&)+,-.)/0123&’23)!"""#!）$1#.!$%.4&,56)&7%8./-9:/9-3;<,<=,-———.>3/)3;/-9..=,3<，).)&/-%79:,73&73&3;0?,7=3.,7%&<3&0,@3<>;,.，/2,-,.9;/.)&7):3/,/23//2,.>3/)3;/-9..=,3<23.3&,@:,;;,&/)&/,’-3;./3=);)/03&7).3>>;):3=;,8%-;3-’,A.>3&-%%8.0./,;)8),73
3、.>;3)&/-9..52,&3&3;0?)&’)/../-,&’/23&77,8;,:/)%&B4//2,.3<,/)<,.%<,.9’’,./)%&.%&7,.)’&3-,3;.%>9/8%-53-7B3"45+!(#.>3/)3;/-9..=,3<;3-’,A.>3&-%%8.0./,<)&/,’-3;./3=);)/0&%&;)&,3-=9:6;)&’近年来，由于钢管截面具有独特优点以及相贯受力情况为算例，计算简图如图!所示，钢材为节点的研究日益成熟，由钢管组成的各种巨型格构G!HIJK
4、。构件越来越广泛地用于大跨屋盖。但是国内尚缺乏理论研究，工程设计时显得无章可循。本文结合某工程实例提出一种新型构件———空间桁架梁，如图D所示。空间桁架梁由E个平面桁架组成，这样的空间格构式构件不仅具有竖向刚度，也有较大的平面外刚度，同时，它又具有平面体系的特点。结构布置时可以每轴线布置一榀空间桁架梁，结构分析时图D次桁架与空间桁架梁连接节点也能分解出次构件（如次桁架、檩条）的传力和空间桁架梁的受力关系，施工时同样可以分段制作，一榀一榀吊装。因此，空间桁架梁介于平面体系与空间体系之间，经济效益较
5、好，用钢量明显低于网架〔D〕，值得推广。图!空间桁架梁6L7强度及挠度分析6工程概况7B6截面初选吉斯达海门国际家居商务馆采用斜拉索与空间截面高度!与建筑效果、挠度、弦杆大小密切桁架梁的杂交结构体系。桁架梁跨度EF<，两端与关联，根据该工程的大量算例，建议!OD!D，钢管混凝土桅杆相连。次桁架跨度!E<，间距D!<，"DE!"为平面桁架，搁置在空间桁架梁上。次桁架上承载其中"为跨度。空间桁架梁的宽度主要影响构件的整体稳定，与强度、挠度关系不甚密切，因此确定梁D!<跨的小桁架。所有构件均由圆钢管组
6、合而成，钢管节点采用直接相贯形式〔!〕。次桁架与空间桁宽度#主要看空间桁架梁的平面外支撑数以及支撑架梁的连接节点如图D所示。本文重点分析主桁架第一作者：唐柏鉴男D#MN年M月出生博士研究生梁的受力性能和设计要点，并以该工程的一个典型收稿日期：!""EJDDJD#1/,,;P%&./-9:/)%&Q!""I（H），R%;Q!"，L%QM#E#工程设计效果，还与桁架梁的横隔间距有较大关系。一般可取本文采用有限元软件’()*)$&%进行分析，模!!!型采用+,+-.%单元，弦杆".%#/#，斜腹杆"!
7、.!/"，#!。初选截面时还应同时确定各圆管的截""#其他腹杆分别为"01/2&3、"#%/2。对于空间桁架面大小。简单的方法，可以仅按长细比!选取，通常梁的应力、挠度分析，主要比较两点：按空间整体计控制!#$%"!%%。对于弦杆及集中力附近的腹杆，算与按平面单榀桁架计算的差别；考虑几何大变形除按长细比!选取外，宜同时按受力情况估选。按与不考虑几何大变形的差别。由于是格构式构件，“斜腹杆承载力的竖向分量抗剪”估选斜腹杆截面；按一般不考虑塑性发展系数，即以弦杆边缘屈服为构“上、下弦杆抗弯”估选弦杆
8、截面。有必要指出的是，件的承载力极限状态。计算结果列于表!。另外考由于空间效应及桁架效应，估选出的弦杆截面有时与虑材料和几何非线性，计算出4情况的强度极限荷最终截面出现较大偏差，设计时需慎重。载为!"1&35(，弦杆边缘开始屈服时的荷载为!&!应力及挠度分析!2%615(，以便与稳定临界值比较。表"空间桁架梁强度、挠度分析不考虑几何非线性考虑几何非线性单元支座弦杆跨中弦杆支座腹杆跨中挠度／支座弦杆跨中弦杆支座腹杆跨中挠度／划分#789／:;8#789／:;8#789／:;8<7#789／:;8#
