桁架腹杆体系布置对其内力的影响研究论文_徐翔宇1,何世宇2

1华北理工大学建筑工程学院 河北唐山 063210;2华北理工大学冶金工程学院 河北唐山 063210

摘要:本文分析了三角形桁架在跨高为一定值情况下,腹杆布置形式(包括腹杆数量、腹杆倾斜方向)对其内力的影响,进而对三角形桁架的合理布置提供一定的依据,尽量满足三角形桁架长杆受拉,短杆受压,腹杆数目宜少的特点。

关键词:三角桁架;腹杆;内力

0引言

桁架腹杆体系应使析架受力合理,构造简单,尽量使用长杆受拉、短杆受压,腹杆的数目宜少,总长度要短,斜腹杆倾角一般在30°~60°之间。腹杆布置时应注意使荷载都作用在桁架的节点上,避免由于节间荷载而使弦杆承受局部弯矩。

三角形桁架的腹杆布置形式常用的有芬克式、人字式和单斜式;梯形桁架的腹杆体系可采用单斜式、人字式和再分式;平行弦和多边形桁架常采用人字式、交叉式、K形、菱形腹杆体系。

1桁架的内力计算

1.1 桁架计算的基本假定和前提条件

实际的桁架节点为焊缝、铆钉或螺栓连接,其在平面内具有较大的嵌固作用,接近于刚接。由于荷载作用引起的桁架变形除有轴向伸长或缩短外,还有弯曲变形,故各杆件将既受轴心力又受弯矩,即节点并非理想的铰接。通常把对应弯曲变形的弯矩叫次弯矩,其弯曲应力叫次应力。而把按理想铰接桁架计算所得到的杆件轴心力叫主应力。理论分析和实验研究结果证实:影响析架次应力大小的因素有:杆件的线刚度、桁架的形式、跨度及荷载作用情况等。其中杆件的线刚度影响最大。线刚度i=EI/L,I为惯性距,I=i^2*A,i为回转半径,A为截面积。考虑到实际情况,将可以忽略不计的次应力影响限制在20%左右,并以杆件截面的高度和h与其长度L之比(h/L——杆件的高跨比)作为控制桁架应力的依据。

我们讨论的桁架结构,可以认为其杆件的回转半径较小,当节点上作用集中荷载时,次应力影响一般小于10%,因此可以按照桁架节点为铰接计算,忽略次应力的影响。

本文中采用的细圆杆,因其回转半径较小,故次应力的影响较小,大约10%,忽略弯曲变形不计,即桁架节点按照理想铰接考虑。并选取三角形桁架和梯形桁架进行具体分析。

1.2三角形桁架的内力计算

取典型的两端简支桁架,在其上弦施加节点荷载(单位荷载为1),取其半结构,按理想铰接计算桁架的内力系数。

取单斜式三角形桁架,竖杆最高设为0.6米,两米跨度保持不变,斜杆分为左斜跟右斜两种情况,每种情况分别采用5根,7根和9根竖杆的形式进行布置,计算每种三角形简支桁架内力系数,结果如图所示,将六种情况进行比较。

图1-6 0.6m高右斜(9竖杆)

结论

1、对于三角形桁架,采用左斜式导致斜杆受拉,采用右斜式导致斜杆受压;采用右斜式导致竖杆受拉,采用左斜式则竖杆受压。

2、数据表明:对于三角形桁架,在相同高跨比的条件下改变斜杆与竖杆的夹角是不能致使斜杆受力方向发生改变的。

参考文献

[1]陈汉祥,舒宣武.预应力值对张弦梁结构受力性能的影响分析[J].华南理工大学学报,2003,31(5):79-84.

[2]蒋剑锋.平面预应力索拱结构的性能分析和优化设计[D]:[硕士学位论文].南京:东南大学,2003.

[3]陈荣毅,董石麟,孙文波.大跨度预应力张弦桁架结构的设计与分析[J].空间结构,2003,9(1):45-47.

论文作者:徐翔宇1,何世宇2

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期

论文发表时间:2018/5/17

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桁架腹杆体系布置对其内力的影响研究论文_徐翔宇1,何世宇2
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