鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平面桁架

上海磨石建筑培訓(xùn)學(xué)校鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平面桁架用鋼材制造的桁架工業(yè)與民用建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、橋梁和水工閘門等，常用鋼桁架作為主要承重構(gòu)件。各式塔架，如桅桿塔、電視塔和輸電線路塔等，常用三面、四面或多面平面桁架組成的空間鋼桁架。分類鋼桁架常按力學(xué)簡(jiǎn)圖、外形和構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)行分類。①按力學(xué)簡(jiǎn)圖分為簡(jiǎn)支的和連續(xù)的;靜定的和超靜定的，平面的和空間的。簡(jiǎn)支鋼桁架應(yīng)用最廣。②按外形可可分為三三角形、、梯形形、平行行弦和多邊形。屋面坡度度較陡的的屋架常常采用三三角形鋼鋼桁架（（圖1a[鋼桁架形形式]），跨度度一般在在18～24米以下；屋面坡度較平平緩的屋屋架常采采用梯形形鋼桁架（圖1b、c[鋼桁架形形式]）,跨度一般般為18～36米，應(yīng)用較較廣。其他各類類鋼桁架架常采用用構(gòu)造較較簡(jiǎn)單的的平行弦弦鋼桁架（圖1d、e、f[鋼桁架形形式]及見桁架架梁橋）。多邊形鋼桁架受受力較好好（圖1g[鋼桁架形式式]），但制制造較復(fù)復(fù)雜，只只在大跨跨度鋼桁架中有時(shí)采用用。塔架通常采采用直線線或折線線的外形（見塔式結(jié)結(jié)構(gòu)）。。③按桿件內(nèi)內(nèi)力桿件件截面和和節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)分為普普通、重型型和輕型型鋼桁架架。普通通鋼桁架架一般用用單腹式桿件，，通常是是兩個(gè)角角鋼組成成的T形截面,有時(shí)也用十字形形、槽形形或管形形等截面面，在節(jié)節(jié)點(diǎn)處用用一塊節(jié)點(diǎn)板連連接,構(gòu)造簡(jiǎn)單單,應(yīng)用最廣廣。重型型鋼桁架架桿件用由鋼鋼板或型型鋼組成成的工形形或箱形形截面，，節(jié)點(diǎn)處用兩塊塊平行的的節(jié)點(diǎn)板板連接；；常用于于跨度和和荷載較大的鋼鋼桁架，，如橋梁梁和大跨跨度屋蓋蓋結(jié)構(gòu)。。輕型鋼桁桁架用小小角鋼及及圓鋼或或薄壁型型鋼組成成；節(jié)點(diǎn)處可可用節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板連接接，也可可將桿件件直接相相連；主要要用于小小跨度輕輕屋面的的屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)。連接方法法：鋼桁架可可用焊接接、普通通螺栓連連接、高強(qiáng)度螺螺栓連接接或鉚接接。焊接接應(yīng)用最最廣；普普通螺栓連接接常用于于可拆卸卸的結(jié)構(gòu)構(gòu)、輸電電塔和支支撐系統(tǒng)；高高強(qiáng)度螺螺栓連接接常用于于重型鋼鋼桁架的的工地連接；；鉚接用用于受較較大動(dòng)力力荷載的的重型鋼鋼桁架，目前前已逐漸漸被高強(qiáng)強(qiáng)度螺栓栓連接所所代替。。高跨比:鋼桁架的的高度由由經(jīng)濟(jì)、、剛度、、使用和和運(yùn)輸要要求確定定，增加加高度可可減小弦弦桿截面面和撓度度，但增增加腹桿桿用量和和建筑高高度。鋼桁架的的高跨比比通常采用1/5～1/12；鋼材強(qiáng)度度高、剛剛度要求嚴(yán)的的鋼桁架架應(yīng)采用用相對(duì)偏偏高值。。三角形形鋼屋架架的高度通常常由屋面面坡高確定：一般屋面面坡度為為1/2～1/3時(shí)，高跨跨比相應(yīng)應(yīng)為1/4～1/6。腹桿體系系:鋼桁架的的腹桿體體系通常常采用人人字式或單斜式等等形式。。人字式式腹桿的的腹桿數(shù)數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)較少，應(yīng)應(yīng)用較廣；為減少受有有荷載的的弦桿或受壓弦桿的的節(jié)間尺寸，通通常增加部分分豎桿。。單斜式腹桿通通常布置置使較長(zhǎng)長(zhǎng)的斜桿桿受拉，，較短的豎桿受壓，有有時(shí)用于于跨度較較大的鋼鋼桁架。。如需進(jìn)一一步減小小弦桿及及腹桿的的長(zhǎng)度，，可采用用再分式腹桿體系，鋼鋼桁架高度度較大且且節(jié)間較較小時(shí)可采用K式或菱形形腹桿體體系。在支撐桁架架和塔架中，常采采用能較較好承受受變向荷荷載的交交叉式腹桿體系，交交叉斜桿桿通常按按拉桿設(shè)設(shè)計(jì)。斜斜腹桿對(duì)弦桿的傾斜角角通常在在30～60范圍內(nèi)。。受力特點(diǎn)點(diǎn)：鋼桁架各各桿件的的截面形形心軸線線應(yīng)在節(jié)點(diǎn)處交匯于于一點(diǎn)，，內(nèi)力計(jì)計(jì)算一般般按鉸接接桁架進(jìn)行行。當(dāng)桁架架只承受受節(jié)點(diǎn)荷荷載時(shí)，，所有桿桿件只受軸心拉力力或壓力力；如在在桿件節(jié)節(jié)間內(nèi)也也承受荷載，則該桿桿件將同同時(shí)受彎彎。鋼桁桁架桿件件一般較細(xì)，布置節(jié)節(jié)點(diǎn)時(shí)應(yīng)應(yīng)盡量避避免或減減小局部部彎矩。。對(duì)桿件截截面高度度與長(zhǎng)度度比值較較大的鋼鋼桁架，，必要時(shí)應(yīng)考慮慮節(jié)點(diǎn)剛剛性引起起的桿件件次應(yīng)力力。支撐系統(tǒng)統(tǒng)：為了保證證平面鋼鋼桁架在在桁架平平面外的的剛度和穩(wěn)定、減減小弦桿桿在桁架架平面外外的計(jì)算長(zhǎng)度度、并承受受可能有有的側(cè)向向荷載，應(yīng)應(yīng)在鋼桁架側(cè)向向布置支撐撐（圖2[鋼桁架屋屋蓋支撐撐系統(tǒng)]）。支撐通常常可分為為水平支支撐（上上弦和下弦平面、橫橫向和縱縱向）、、垂直支支撐（桁架兩端和中中間）和和系桿等等類型。成對(duì)的鋼桁架可在其間間沿下弦弦及上弦弦平面分分別布置橫向向水平支撐撐，并在在鋼桁架架兩端及及中間每隔適當(dāng)距離離的豎桿桿平面布布置垂直直支撐。。屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)中有許許多鋼桁桁架，可可只在兩兩端及每隔一定距離離的相鄰鄰兩桁架架間設(shè)置置上、下弦弦橫向水平平支撐和垂垂直支撐撐，其余桁桁架只在在上、下弦按適當(dāng)間間距設(shè)置置系桿；；當(dāng)有較較重吊車車或必要時(shí)，還可在在桁架下下弦端節(jié)節(jié)間增設(shè)設(shè)縱向水平平支撐。在四面或或多面的的塔架中中應(yīng)每隔隔一定高高度設(shè)置置橫隔，以保證證塔架剛剛度和橫橫截面的的幾何不不變性。。桿件截面面設(shè)計(jì)：：鋼桁架桿桿件的截截面形式式按節(jié)省鋼材材、連接方方便和制制造簡(jiǎn)單單等條件件選擇，，并注意使桿件在在兩個(gè)主主軸方向向的長(zhǎng)細(xì)細(xì)比（桿桿件計(jì)算長(zhǎng)度度和截面回回轉(zhuǎn)半徑徑的比值值）盡可可能相近近。鋼桁架拉桿應(yīng)滿滿足強(qiáng)度度和容許許長(zhǎng)細(xì)比比的要求求；壓桿應(yīng)滿足強(qiáng)強(qiáng)度、穩(wěn)穩(wěn)定和容容許長(zhǎng)細(xì)細(xì)比的要要求。在計(jì)算桿桿件的強(qiáng)強(qiáng)度和穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)，內(nèi)力力按軸心力力考慮；當(dāng)當(dāng)桿件同時(shí)時(shí)受軸心心力和彎彎矩時(shí)，，應(yīng)按偏心受力考慮其其共同作作用。在在計(jì)算桿桿件的穩(wěn)穩(wěn)定和長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，應(yīng)考考慮桁架架平面內(nèi)內(nèi)和平面面外兩個(gè)個(gè)方向，或長(zhǎng)細(xì)細(xì)比較大大的不利利方向。。桿件的的容許長(zhǎng)細(xì)比，按桿件件受壓或或受拉、、受靜力力荷載或或動(dòng)力荷載載等情況分分別規(guī)定定。起拱：跨度稍大大的鋼桁