管桁架结构选型与设计要点分析.pdf

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建筑工程建筑工程Doors&Windows管桁架结构选型与设计要点分析吴淑海中冶南方工程技术有限公司摘要：近年来，管桁架结构在公共建筑及工业领域上应用广泛。本文结合工程设计经验，总结管桁架结构选型与设计方面的要点，可为同类结构设计提供参考和借鉴。关键词：管桁架；结构选型；节点设计1前言b）铰接分析模型：在进行静力分析时，由于杆件的长细近年来，钢管桁架结构以其独特的优势，在大型公共建筑比较大，使得节点处的次弯矩较小时，结构中的相贯节点一及工业领域得到广泛应用。管桁架结构主要采用圆管截面，般按全铰接建立模型，此模型分析假定结构的杆件均为铰接截面各向等强度、抗扭刚度大、风载体型系数好、端头封闭后连接。耐腐性强。同时，钢管组成的结构轻巧美观，耗钢量比用型钢c）半刚半铰分析模型：主管设定为通长刚接梁单元，主结构节省，较好的融合了人们对建筑物观赏性、功能性及经济管与支管间连接为铰接，支管只受轴力作用。该模型可用于性的要求，因此，如何又快又好的设计管桁架结构是结构工程弦杆塑性阶段的设计，因为可以在主管设计中考虑弯矩作用，师们需要解决的问题[1、2]。桁架的整体弯矩分布则可通过此种分析模型得出。2选型原则3.3支座及支撑设置管桁架结构常用三角形截面，分正、倒三角形两种。工程管桁架支座常采用铰接形式，支座间隔2~3个网格设于上实际中采取倒三角形截面的情况较多，原因是倒三角形截面弦或者下弦节点落地处。结构支承于下弦节点时，桁架整体中上弦有两根杆件，上弦受压稳定性较强，下弦受拉不存在稳应有可靠的支撑体系，支撑体系可以设上弦纵向水平支撑或定性问题。杆件常规使用圆形和矩形截面，圆管截面的管桁边桁架。在垂直荷载作用下支座水平位移较大时，设计需考结构无强弱轴之分，抗风性能好，在空间结构中常被采用。虑支座水平位移对结构整体的影响。同时，管桁架整体应设管桁架在外型尺寸的选择上，据工程的经验和规范推荐置可靠的平面外的稳定支撑体系。一般可通过设置足够的纵值，可以参考桁架的上下弦杆间距取总跨度的1/20~1/30，管桁向水平桁架数量来保证结构平面外稳定和整体刚度。架的高度取总跨度的1/12~1/16，矢高可取跨度的1/3~1/6，弦4杆件和节点设计与构造杆和腹杆之间的夹角不宜小于30°。4.1杆件3计算要求及模型a)管桁架结构的杆件可采方管或圆管，钢管一般采用无3.1常规计算要求缝钢管或高频焊接钢管。杆件截面应满足GB50017—2014a)管桁架结构的内力和位移可按线弹性理论计算；计算中的杆件强度计算、稳定计算要求。的内容包括：恒、活、风荷载、地震作用、温度场变化、检修荷b)管桁架结构杆件分布应保证整体刚度连续，主要受力载、支座沉降等作用下的结构位移、内力计算。方向上的相邻弦杆截面面积比不宜超过1.8倍。b)空间结构计算方法通常采用有限元法，针对管桁架一c)杆件长细比计算时，计算长度L0和容许长细比[λ]可按般采用空间杆系有限元法进行计算。计算时根据管桁架的类JGJ7—2010《空间网格结构技术规程》相关要求控制。型、平面布置、荷载方式和不同设计阶段等前提条件建立分析d)杆件节点构造设计，应注重方便检查维修保养，非闭口模型。杆件背肢应朝上，避免积留湿气和灰尘，钢管端部采用钢板进c)恒活荷载施加时，将荷载按静力等效原则集中作用在行封堵。节点上即可。当杆件横向有局部荷载时应额外考虑局部弯曲e)对于应力较小、截面规格较小的受拉杆件一般宜按受应力的影响。压杆件控其制长细比。d)管桁架分析边界条件的确定应根据结构形式、节点的4.2相贯节点位置、数量和构造等情况，考虑支承结构的刚度，注重把握模单榀管桁架常采取主管与支管相贯焊接，也称相贯节型的整体刚度。点。节点破坏往往容易导致杆件的失效引起连锁反应致结构e)杆件及节点设计应按基本组合作用的效应确定内力设整体倒塌。相贯节点同时还是结构的耗能区，因此相贯节点计值；对抗震设计，地震组合的效应按GB50011—2010《建筑的设计至关重要，焊缝要求比较高，一般支管与主管连接宜采抗震设计规范》考虑相关抗震调整系数后计算；对非抗震设用全角焊缝围焊。当支管壁厚较大时（ts≥6mm），宜沿支管周计、作用及作用组合的效应按GB50009—2001（2006年版）边部分采用对接焊缝，部分采用角焊缝。各种焊缝均应开坡《建筑结构荷载规范》和GB50017—2014《钢结构设计规范》口，坡口形式随支管壁厚、焊缝位置而不同。当支管壁厚小于相关规定，对位移验算时，应取标准组合作用下的效应来确定6mm时，可不切坡口。角焊缝焊脚高度hf不宜大于支管壁厚的挠度。两倍。3.2模型建立4.3焊接空心球节点管桁架结构模型建立时，根据杆件连接节点的刚度大小a)管桁架结构在管径较大、杆件汇交密集、支座位置常常和差异通常分以下三种情况。会采用焊接空心球节点设计。a）刚接分析模型：这种模型能够反映杆件偏心、杆件上有横向荷载、节点刚度对弯矩产生的影响。模型假定所有的b)钢管杆件和空心球连接时，钢管应采用坡口焊等强连杆件均为刚接，杆件均按梁单元计算。通常在主管和支管的接或按计算确定角焊缝。为加强定位，钢管端部可加套管与尺寸相差较小时采用。（下转第54页）2017.0351 Doors&Windows建筑工程建筑工程项措施保障交叉路口的顺畅。如出于安全考虑，设置左转的量，减少交通拥堵现象发生。专用信号，则在道路设计时需要考虑设置左转车道。同时对c）提高通行能力。立交可以设置单向转弯匝道和直行于平面交叉路口的间距、交叉角和路口的条数，交通管理规划通道，避免了平面交叉的等待时间，保证交通持续、快速和安的组合，这些需要根据交通流量和道路设计进行合理规划设全通行。计安排的，只有在交通流量达到设计极限时，才考虑采用信号5结论灯进行管制或设置中间分隔带。城市化进程不可避免地带来交通拥堵问题，因此应该从4.4合理规划规划设计上进行合理的规避，同时交通系统规划设计也是一对于交叉路口进行渠化设计中，需要通过合理布置交通项系统的工程，不仅需要考虑道路等级、通行能力，同时需要标识、地面标线和交通岛的方式尽量较少或控制交通冲突点，对道路的交通特性、早晚高峰趋势等进行充分考虑，通过综合同时还可以设计管制交叉口某些方向的行驶，引导车流按照考虑系统设计，保障在交叉路口不会成为交通顺畅的瓶颈，保设置路径进行行驶，同时在冲突较为严重的路口，考虑设置导障城市交通的顺畅和出行舒适性。流线，规范车流行驶方向，避免交叉路口的紊乱。对于道路等参考文献：级差别较大时，或者道路交通流量和重要程度差别较大时，在[1]武立新,黄辉.浅谈城市道路交叉口改善设计[J].城市道桥与保证交通顺畅的情况下，保证主要道路的交通不受干扰，从而防洪,2015(3):12~14.在设计上提高交叉路口的额安全性和通行能力。[2]陆化普,隋亚刚,吴海燕.城市道路信号交叉口饱和交通量的4.5立交设计实测分析和改善措施[J].城市发展研究,1998(5):26~30.随着社会经济的发展，当采用信号控制和交通管制的平[3]吴亚栋.城市道路交叉口基于信号灯配时方案的交通分析交路口无法满足道路通行要求时，需要道路在不同平面内进与评价[J].城市建设理论研究:电子版,2013(15).项交叉，即为立交交通。为了交通的方便和减少交叉之间的[4]GB50225—95.城市道路交通规划设计规范[S].干扰，合理的设置立交是当前城市道路发展的一个新的方[5]杨佩昆.重议城市干道网密度——对修改《城市道路交通规向。根据以往经验，城市立交具有以下功能：划设计规范》的建议[J].城市交通,2003,(1):52~54.a）保证安全，实现交叉道路在空间上的隔离，减少或消[6]苏浩,冉丽.浅谈道路平交口设计[J].城市建设理论研究:电子除了不同交叉流线之间的干扰，保障交通顺畅，较少因交叉引版,2015(5).起的安全事故。[7]范达伟.浅谈道路平面交叉口设计[J].山西建筑,2009(19):b）提高行车速度。采用立交，不同方向车流不会有空间293~294.上的交集，减少了二者之间的干扰，保证交通速度，增加车流（上接第50页）产上的行为。对于一些发生了安全事故的施工建设项目，企的实现。与此同时，也可以将施工人员与企业管理人员之间业管理部门也应该按照相关法律条例进行处置，将责任落实的纠纷发生率得到普遍性的降低。到人，以表示公司对于安全方面事物开展的重视。参考文献：5结语[1]施工现场安全资料的管理要求[J].中国建材资讯，2010(6).建筑企业想要让工程的建设质量得到高水准的实现，就[2]孙立峰.谈工程项目施工现场安全控制要点[J].山西建筑，必须将安全质量上的工作得到相应的制度保障，这项工作的2013(11).有效开展不仅可以使工程的施工步骤得到稳定性上的保证，还可以让施工人员的人身安全得到有效管理，只有这些基础的条件得到满足以后，企业的经济效益才有机会得到最大化（上接第51页）空心球焊接。刚性支座节点等。此外，焊接空心球节点、铸钢节点和销轴节c)当空心球直径过大、相邻杆件较多时，汇交两杆中截面点也是常用的节点形式，可根据需要设计成支座节点形式。积大的必须全截面焊在球上，另一根杆坡口焊在汇交杆上，但5结语应保证有3/4截面焊在球上。两杆夹角位置还应设置加劲板，管桁架结构有其特有的计算和分析特点，应针对具体方所有汇交杆件轴线必须通过球中心。案，在结构布置、荷载取值、构件内力、整体稳定性及抗震性能d)当球外径≥300mm且杆件内力较大时，可在焊接球内等方面的做详细计算分析和设计，方能达到功能、感观及经济设置加强筋；当球外径≥500mm时，必须在球内设加肋。加筋效益的完美结合。板必须设在最大杆件的轴线平面内，且其厚度不应小于球壁参考文献：厚度。[1]秦文,陈小才.空间钢管桁架结构的发展及应用[J].科学之友,4.4支座节点2011（5）:6~7.管桁架支座节点可根据受力特点设置拉力支座节点、压[2]兰艳妮.空间管桁在实际工程中的应用[J].大众科技,2005力支座节点、可转动和滑移的支座节点、受轴弯剪共同作用的（11）:87~88.（上接第52页）度实行相应的奖励机制，让设计人员在完成指定任务时，也的高效开展。所以，项目工程造价的管理人员应该将造价控可以将成本控制在工程所能接受的范围之内，不仅可以提高制重点放在工程的设计阶段，让工程保质保量完成的同时，还工程的建筑水平，也有利于减少工程在建设过程中出现的造能最大化节省工程上的造价开支。价浪费。参考文献：4结语[1]陈泽友.设计阶段的工程造价控制[J].建筑经济,2007(5).通过以上内容的论述可以知道，设计阶段在建筑工程造[2]韩滨.设计单位如何进行限额设计[J].铝加工,2006(5).价的控制上具有非常重要的影响作用。如果在设计阶段就可[3]梁新宇.建筑设计中影响造价的因素分析与对策措施[J].建以将造假进行良好的控制。那么就可以有效的保障施工工序材技术与应用,2006(5).542017.03