桁架式柱的計算常被忽視的問題

1、桁架式柱的計算常被忽視的問題2011年02月24日 15:43作者：左權(quán)勝1次閱讀 共有評論0條 一、桁架式柱      鋼管桁架作為梁結(jié)構(gòu)的使用是我們所熟悉的，空間體系常用的有倒三角型，即三根鋼管作為弦桿，以及有四根鋼管的矩形或者梯形的結(jié)構(gòu)形式。鋼管桁架作為柱結(jié)構(gòu)來使用也越來越普遍了，實際上它也是一種格構(gòu)式柱，弦桿就是柱的分肢，腹桿就是柱的綴材。在具體設(shè)計過程中，也就是在利用分析設(shè)計軟件進(jìn)行計算時，通常意義上的格構(gòu)柱，在計算模型中我們往往作為一個整體構(gòu)件，而對桁架式柱，則所有的弦桿腹桿作為模型中的獨立的單元，因為現(xiàn)在的計算機(jī)的容量處理它們早就

2、不再是問題了。      為什么會這樣做呢？因為有些結(jié)構(gòu)工程師這樣覺得計算會更加精確，每個小構(gòu)件，軟件都給出了它們的應(yīng)力值。但是有個問題值得討論一下，我們知道，對受壓構(gòu)件，在設(shè)計中要進(jìn)行強(qiáng)度計算和穩(wěn)定計算，對強(qiáng)度計算沒什么問題，對穩(wěn)定呢？軟件給出的一般是所謂的單桿穩(wěn)定，弦桿的計算長度系數(shù)一般默認(rèn)取為節(jié)間距離，而單桿穩(wěn)定應(yīng)力也是基于這個計算長度的，對應(yīng)單桿穩(wěn)定，還有一個名詞叫整體穩(wěn)定分析，一般的結(jié)構(gòu)分析軟件是不包含這個內(nèi)容的（當(dāng)然，如果你有這方面的意識，是完全可以找到計算它的途徑）。也就是說，我們有可能忽視了一項計算內(nèi)容，那會有什么后果呢？下面我

3、們通過一個具體的工程實例進(jìn)行分析。二、工程實例       有某籃球場，長39m，寬44.4m，單跨22.2m共兩跨，柱距7.8m，屋面排水坡度按圓弧的坡度內(nèi)排水，最高處為11.5m，最低處為8.348m。屋面采用單層彩鋼板，四周墻面敞開。恒載為0.25KN/ m2，活載為0.50 KN/ m2，基本風(fēng)壓為0.35 KN/ m2。屋面梁采用焊接H形鋼梁；中柱采用焊接H形鋼柱；邊柱采用四弦桿桁架柱；中柱與鋼梁剛接連接，邊柱與鋼梁鉸接連接。結(jié)構(gòu)立面如下圖一所示。圖一      桁架截面參數(shù)：四根弦桿

4、采用140x4.0圓管，弦桿中心距均為0.8m；腹桿均為60x3.0圓管；材質(zhì)均為Q235B。柱高為11.7m。用“3D3S”結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件計算得柱的最大應(yīng)力比，強(qiáng)度：0.10，穩(wěn)定：0.12。      為了進(jìn)一步說明問題，我們對此工程的桁架柱的參數(shù)作一些修改。      材料：Q235級鋼       桁架高0.4m，寬0.4m；       豎腹桿(水平綴條)間距為0.6m  

5、60;    截面規(guī)格：弦桿(分肢)140x6.0，腹桿(綴條)均為60x3.0       對X軸的計算長度：30m       對Y軸的計算長度：30m       假定軸向力：-658.24KN（壓） 彎矩Mx：118.56KN·m       “3D3S”設(shè)計軟件中建立三維建模計算此桁架柱，得最大應(yīng)力比如下：強(qiáng)度應(yīng)力比：0.84 繞x軸、y軸的整體穩(wěn)

6、定性應(yīng)力比：0.925       下面我們按規(guī)范中格構(gòu)柱公式來計算此桁架柱。.強(qiáng)度計算： 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003的公式5.2.1       截面左上角、右上角應(yīng)力均為=-9.85Mpa       截面左下角、右下角應(yīng)力均為=-181.26Mpa       截面最大應(yīng)力為=-181.26Mpa，強(qiáng)度應(yīng)力比為0.84。.穩(wěn)定計算：    

7、60;  a.構(gòu)件長細(xì)比計算       根據(jù)構(gòu)件的截面形狀進(jìn)行分類計算截面面積為：10103.36       與X軸垂直的斜綴條毛截面面積為：1074.42       截面對X軸長細(xì)比x=145.95       與Y軸垂直的斜綴條毛截面面積為：1074.42       截面對X軸長細(xì)比y=145.95   &

8、#160;   構(gòu)件截面屬于采用綴條的四肢格構(gòu)式截面       換算長細(xì)比，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003的公式5.1.3-5，5.1.3-6       綴條四肢格構(gòu)柱，長細(xì)比ox=147.24       綴條四肢格構(gòu)柱，長細(xì)比oy=147.24       b.整體構(gòu)件的穩(wěn)定性      根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范G

9、B50017-2003的附錄C       對于x軸：截面屬于b類，x=0.32       對于y軸：截面屬于b類，y=0.32       截面為閉合截面或格構(gòu)式不符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003所列出的分類形式，因此取均勻彎曲受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定驗算b=1.00。       根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003的公式5.2.6-1，其中My的平面外穩(wěn)定作用根據(jù)規(guī)范5.2.3條忽略。      整體穩(wěn)定應(yīng)力=440.70Mpa，應(yīng)力比=2.05。超出了容許應(yīng)力，不安全。