桁架結(jié)構(gòu)精選(九篇)

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第1篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：桁架結(jié)構(gòu)；支座形式；承載力

桁架結(jié)構(gòu)桿件受力形態(tài)簡單，以單向壓拉為主，通過對桁架各桿件的合理布置，可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布，使得桁架結(jié)構(gòu)具有較大的承載能力以及剛度。因此桁架結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用于大跨度廠房以及體育館等建筑工程中。本文通過有限元模擬不同支座形式下的桁架結(jié)構(gòu)的承載能力，所得結(jié)論可為建筑工程屋架的相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

1 計(jì)算模型

某鋼桁架結(jié)構(gòu)總跨度20m，桁架最高點(diǎn)為5m，桁架節(jié)點(diǎn)均采用外徑為16cm，內(nèi)徑為10cm的圓形鋼管焊接而成，本例采用的單元為beam189單元，對于材料屬性的結(jié)構(gòu)參數(shù)以鋼材定義，其中彈性模量定義為180Gpa，泊松比為0.28，材料密度為7850kg/m3。定義好材料屬性以后，建立桁架的三維模型，所建立的模型有限元如圖1所示，對模型加載自重作用，并在底梁的每個(gè)節(jié)點(diǎn)施加豎向向下的300 kN的荷載。

2 不同支座的桁架應(yīng)力影響分析

對有限元模型進(jìn)行支座約束，本例采用簡支支座處理以及固定端支座處梁兩種方式對桁架結(jié)構(gòu)的端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行約束。

根據(jù)圖2可以看出，雖然在兩種支座形式下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布均呈現(xiàn)出對稱分布，但是各個(gè)桿件的分布形式相差較大，在簡支支座中，應(yīng)力最大值出現(xiàn)在上弦桿處，為67.9Mpa，應(yīng)力最小值出現(xiàn)在斜腹桿處，最小值為0.1127Mpa，下弦桿所承受的應(yīng)力在上弦桿與腹桿之間。

當(dāng)支座形式為固定支座時(shí)，應(yīng)力最大值出現(xiàn)在仍出現(xiàn)在上弦桿處，其應(yīng)力最大值與簡支梁相差不大，為62.2Mpa，而應(yīng)力最小值則出現(xiàn)在下弦桿與斜腹桿的焊接節(jié)點(diǎn)上，最小值為0.012Mpa，說明固定支座在一定程度上使得下弦桿所受到的應(yīng)力變小了，斜腹桿所受應(yīng)力任然較小。

3 不同支座的桁架變形影響分析

根據(jù)圖2可以看出，支座形式的不同對桁架結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)生了較大的影響。由于支座形式以及約束形式分布對稱，因此兩種支座形式下的變形是對稱分布的。在兩種不同的結(jié)構(gòu)形式下，其位移最小值均出現(xiàn)在桁架結(jié)構(gòu)的左端點(diǎn)處，由于支點(diǎn)約束均未出現(xiàn)位移，簡支支座的位移最大值出現(xiàn)在下弦桿處，位移值為2.38cm，固定支座的位移值出現(xiàn)在下弦桿與斜腹桿的焊接點(diǎn)處，位移值為1.61cm，整體上看，簡支支座的斜腹桿變形較大，而上弦桿變形較小，而固定支座的斜腹桿變形較小而上弦桿變形較大。

4 結(jié)語

通過對不同支座形式的桁架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變形的比較分析，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)支座形式為簡支支座的時(shí)候，桁架結(jié)構(gòu)應(yīng)力極值與固定支座的應(yīng)力極值相差不多，但是下弦桿承受的應(yīng)力要遠(yuǎn)大于固定支座時(shí)；而桁架結(jié)構(gòu)在簡支支座時(shí)的位移極值也遠(yuǎn)大于在固定支座的時(shí)候。因此當(dāng)桁架結(jié)構(gòu)采用固定支座時(shí)，會(huì)具有較大的承載能力。

參考文獻(xiàn)

第2篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞:大跨度;鋼管桁架結(jié)構(gòu);屋蓋結(jié)構(gòu);探析

前言

空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系是大跨空間結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要成員。鄭州大學(xué)新校區(qū) 體育 館由三組環(huán)向桁架、三組徑向桁架和三組撐桿為主要構(gòu)件組成,外環(huán)、外部徑向桁架與中環(huán)構(gòu)成結(jié)構(gòu)的主要受力骨架,通過封閉外環(huán)的設(shè)計(jì),使其形成一個(gè)受拉的環(huán)箍,限制了外部徑向桁架滑動(dòng)支座端的徑向位移,從而減小了整個(gè)結(jié)構(gòu)的豎向撓度,在此滿足規(guī)范要求的同時(shí),使結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)到最佳 經(jīng)濟(jì) 指標(biāo)。該屋蓋平面的水平投影為軸對稱的花瓣形,在半徑約7m和15m及處設(shè)置三道封閉的環(huán)桁架,沿徑向設(shè)置24道空間桁架,并以環(huán)桁架為分界沿圓周方向錯(cuò)開布置,徑向桁架被劃分為外、中、內(nèi)三部分。整個(gè)結(jié)構(gòu)外觀簡潔,輕逸,受力合理,傳力直觀,整體性能好。對它進(jìn)行探索有助于了解結(jié)構(gòu)性能,指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工,并為類似結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供依據(jù)。

1. 管桁架結(jié)構(gòu)概述

近年來,鋼管結(jié)構(gòu)不僅在海洋工程、橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用,而且在 工業(yè) 及民用建筑中的應(yīng)用日益廣泛,鋼管結(jié)構(gòu)在我國建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也越來越多,如寶鋼三期工程中采用方管桁架,吉林滑冰練習(xí)館、哈爾濱冰雪展覽館、上?！皷|方明珠”電視塔和長春南嶺萬人體育館均采用方鋼管作為主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件,廣州體育館屋蓋采用了方鋼管和圓鋼管,上海虹口體育場采用圓鋼管作為屋面承力體系,成都雙流機(jī)場屋蓋采用了圓鋼管作為主要受力構(gòu)件。在公共建筑領(lǐng)域,鋼管結(jié)構(gòu)中獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式層出不窮,如悉尼水上運(yùn)動(dòng)中心,美國迦登格羅芙水晶教堂;單層大空間建筑領(lǐng)域,除了在超級(jí)市場、貨棧和倉庫中繼續(xù)廣泛應(yīng)用外,還出現(xiàn)了一些超大型結(jié)構(gòu),如新加坡章楦機(jī)場機(jī)庫,大阪國際機(jī)場候機(jī)廳;另外還有輕型大跨結(jié)構(gòu),如人行天橋和起重機(jī)結(jié)構(gòu);其他特殊用途的結(jié)構(gòu),如天線桅桿和航天發(fā)射架等。2001年建成的建筑面積7250的北京植物園展覽溫室是國內(nèi)首次采用相貫節(jié)點(diǎn)的曲線鋼管桁架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)用材為16Mn,鋼管最大規(guī)格為299mmx12mm,鋼結(jié)構(gòu)總噸位720t。上海體育館的膜結(jié)構(gòu)屋蓋主要由鋼管相貫而成的32榀桁架、環(huán)梁組成,呈南北對稱的馬鞍形狀,最大跨度288.4m,標(biāo)高31.74-70.54m,主桁架最大鋼管直徑508mm,采用直接焊接K型節(jié)點(diǎn)。最長的懸挑梁74.162m,材料采用英鋼50D。南京國際展覽中心的二層展廳是一個(gè)長243m、寬75m的無柱大空間,屋面呈弧形,南北兩端主入口各有15m懸挑,西側(cè)又有14m懸挑。采用的是鋼管拱架、檁架的結(jié)構(gòu)方案。

2. 鋼管桁架結(jié)構(gòu)的形式及特點(diǎn)

2.1 管桁架的分類:根據(jù)受力特性和桿件布置不同,可分為平面管桁結(jié)構(gòu)和空間管桁結(jié)構(gòu)。平面管桁結(jié)構(gòu)的上弦、下弦和腹桿都在同一平面內(nèi),結(jié)構(gòu)平面外剛度較差,一般需要通過側(cè)向支撐保證結(jié)構(gòu)的側(cè)向穩(wěn)定。在現(xiàn)有管桁結(jié)構(gòu)的工程中,多采用Warren桁架和Pratt桁架形式,Warren桁架一般是最經(jīng)濟(jì)的布置,與Pratt桁架相比Warren桁架只有它一半數(shù)量的腹桿與節(jié)點(diǎn),且腹桿下料長度統(tǒng)一,這樣可極大地節(jié)約材料與加工工時(shí)。Vierendeel桁架主要應(yīng)用于建筑功能或使用功能不容許布置支撐斜桿時(shí)的情況。

2.2 連接件的截面形式常用的桿件截面形式為圓形、矩形、方形等,按連接構(gòu)件的不同截面可分為以下幾種桁架形式:

C-C型桁架:即弦桿和腹桿均為圓管相貫的桁架結(jié)構(gòu);

R-R型桁架:即弦桿和腹桿均為方鋼管或矩形管相貫的桁架結(jié)構(gòu);

R-C型桁架:即矩形截面弦桿與圓形截面腹桿直接相貫焊接的桁架結(jié)構(gòu)。

2.3 桁架的外形

從桁架外形(即從弦桿類型來分)方面可分為:直線型與曲線型管桁結(jié)構(gòu)。隨著社會(huì)對美學(xué)要求的不斷提高,為了滿足空間造型的多樣性,管桁結(jié)構(gòu)多做成各種曲線形狀,豐富結(jié)構(gòu)的立體效果。當(dāng)設(shè)計(jì)曲線型管桁結(jié)構(gòu)時(shí),有時(shí)為了降低加工成本,桿件仍然加工成直桿,由折線近似代替曲線。如果要求較高,可以采用彎管機(jī)將鋼管彎成曲管,這樣建筑效果更好。

2.4 管桁架的優(yōu)點(diǎn)

鋼管結(jié)構(gòu)因其具有優(yōu)美的外觀、合理的受力特點(diǎn)以及優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性,在 現(xiàn)代 工業(yè)廠房、倉庫、體育館、展覽館、會(huì)場、航站樓、車站及辦公樓、商住樓、賓館等建筑中得到了廣泛的應(yīng)用,如上海體育場、上海科技城、首都機(jī)場新航站樓、廣州新白云及長航站樓、廣州國際會(huì)展中心、上海新國際博覽中心、南京國際會(huì)展中心、南京奧林匹克體育場、江蘇省南通市體育會(huì)展中心等大型工程中均采用了鋼管結(jié)構(gòu)。工程實(shí)際表明,鋼管結(jié)構(gòu)既可以很好地滿足建筑要求,又能夠使結(jié)構(gòu)達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟(jì)等性能指標(biāo),符合鋼結(jié)構(gòu)的最新設(shè)計(jì)觀念。

鋼管截面具有一系列獨(dú)特的優(yōu)越性能,主要有以下幾個(gè)方面:

①圓管和方管的管壁一般較薄,截面回轉(zhuǎn)半徑較大,故抗壓和抗扭性能好。對稱截面形式使得截面慣性矩對各軸相同,有利于單一桿件的穩(wěn)定設(shè)計(jì)。截面的閉合提高了抗扭剛度,對板件局部穩(wěn)定性而言,閉合截面也優(yōu)于有懸挑板件的開口截面。在許多場合下,建筑師也愿意利用鋼管外觀簡潔的特點(diǎn)表達(dá)其建筑意圖。

②在截面積相同的型鋼中,鋼管外表面積最小,這就使得鋼管與大氣的接觸面積最小,加之鋼管往往會(huì)兩端封閉,內(nèi)部不會(huì)生銹,這就大大減少了防腐防火涂層的材料消耗和涂裝工作量。而且鋼管結(jié)構(gòu)較易于清刷、油漆,故維護(hù)更為方便。

③鋼管截面的流體動(dòng)力特性好。承受風(fēng)力或水流等荷載作用時(shí),荷載對鋼管結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)比其它截面形式結(jié)構(gòu)的效應(yīng)要低得多。

④鋼管加工便利。隨著多維數(shù)控切割技術(shù)的 發(fā)展 ,鋼管的相貫線切割已經(jīng)不再是難題,國內(nèi)許多鋼結(jié)構(gòu)加工廠家已經(jīng)掌握了這項(xiàng)技術(shù)。

結(jié)語:利用空間鋼管桁架作為屋蓋結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn),不僅滿足了本 體育 館大跨度的要求,而且作為一種結(jié)構(gòu)體系,它符合了大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展需要,營造了美學(xué)與力學(xué)的完美結(jié)合的設(shè)計(jì)理念。此類結(jié)構(gòu)形式得到了廣泛的工程實(shí)踐應(yīng)用,具有強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。

參考文獻(xiàn)

第3篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：混合鋼結(jié)構(gòu)；管桁架；索網(wǎng)；初始態(tài)；找形；有限元；SAP 2000；3D3S

中圖分類號(hào)：TU311.4；TP319；TB115文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Computation and analysis on hybrid steel structure of tubular truss-cable net

LUO Xiaoqun, WANG Zhongquan, ZHANG Qilin

(College of Civil Eng., Tongji Univ., Shanghai 200092, China)

Abstract：To implement the form-finding better for hybrid structure of tubular truss-cable net, two different methods of initial status form-finding analysis are used in software SAP 2000 and 3D3S to compare the effect on the results. The nonlinear finite element method is used in SAP 2000, and a method mixed with force density method and finite element method is used in 3D3S. The initial status, load and dynamics analysis are carried out. The results of the two methods are compared which show that both methods have little error and are all feasible simplified computing methods.

Key words：hybrid steel structure; tubular truss; cable net; initial status; form-finding; finite element; SAP 2000; 3D3S

0引言

索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和管桁架結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)工程中被廣泛應(yīng)用.前者是典型的柔性結(jié)構(gòu)，通常由徑向和緯向的張拉索構(gòu)件編織成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其形狀與索構(gòu)件中的預(yù)張力密切相關(guān)，索內(nèi)復(fù)雜的預(yù)張力關(guān)系決定并維持索網(wǎng)穩(wěn)定的構(gòu)型.相比較而言，空間管桁架結(jié)構(gòu)剛性較大，可以作為索網(wǎng)結(jié)構(gòu)邊緣支承，承擔(dān)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)端部拉力.

索網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的1個(gè)關(guān)鍵步驟是找形，即找到1個(gè)合理的索網(wǎng)構(gòu)型以及與該構(gòu)型相匹配的預(yù)張力狀態(tài).找形的結(jié)果由索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的控制邊界形狀以及索的預(yù)張力水平確定.對于相同的索網(wǎng)拓?fù)湫螤睿煌念A(yù)張力水平將導(dǎo)致不同的預(yù)張力構(gòu)型，并導(dǎo)致支承管桁架結(jié)構(gòu)中不同的初始預(yù)張力分布.

索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形方法很多，比如力密度法[1]、動(dòng)力松弛法[2]和有限單元法[3].本文采用SAP 2000和3D3S兩套通用分析軟件，完成管桁架―索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形、動(dòng)力分析和載荷態(tài)分析，比較兩套軟件分析結(jié)果的異同.

1分析的基本原理

1.13D3S軟件的找形原理

對于管桁架―索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，3D3S軟件采用力密度法與索梁體系近似協(xié)調(diào)有限元方法完成結(jié)構(gòu)的找形.首先，將支承的管桁架結(jié)構(gòu)作為邊界，對索網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力密度找形.

圖1所示為節(jié)點(diǎn)k連接Mk根索構(gòu)件，對該節(jié)點(diǎn)建立平衡方程[4，5]∑Mkj=1xkX1-xk′X1Ljj=

將索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中所有內(nèi)節(jié)點(diǎn)按式（1）組裝，得到力密度矩陣方程[P(qj)]N×N｛X｝N=｛B(qj)｝N(2)式中：X表示未知索網(wǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)向量；B為由力密度qj確定的系數(shù)矩陣，P是由邊界節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和連接在支承結(jié)構(gòu)的索構(gòu)件力密度確定的N×N階的矩陣.

完成索網(wǎng)結(jié)構(gòu)找形后，可以針對管桁架結(jié)構(gòu)完成索梁體系的近似位移協(xié)調(diào)原則找形[6].根據(jù)近似位移協(xié)調(diào)原則直接在給定的初始狀態(tài)幾何上，將索網(wǎng)結(jié)構(gòu)對支承結(jié)構(gòu)的支座反力反向施加給管桁架結(jié)構(gòu)，由此得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布就是管桁架結(jié)構(gòu)的自平衡預(yù)應(yīng)力分布.該過程可以采用線性有限單元法很方便地實(shí)現(xiàn).按近似位移協(xié)調(diào)原則求出的預(yù)應(yīng)力分布在給定的初始狀態(tài)幾何位置上是嚴(yán)格平衡的，這種平衡建立在零狀態(tài)和初狀態(tài)幾何差異為零的基礎(chǔ)上.

1.2SAP 2000軟件的找形原理

SAP 2000是通用有限元分析軟件，需要采用合適的模擬方法將管桁架―索網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體進(jìn)行找形分析.

由于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的柔性，一般的有限元分析將索節(jié)點(diǎn)考慮為機(jī)構(gòu)，因此導(dǎo)致計(jì)算失敗.在SAP 2000中，可以用修正截面屬性的框架單元模擬索，將框架單元繞2軸和繞3軸的慣性矩設(shè)為極小值，使得單元的抗彎剛度極小[7].

SAP 2000軟件的非線性分析包括材料非線性、幾何非線性、邊界條件和限制等.對于管桁架―索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的找形分析，需要用到幾何非線性的P-Δ和大變形分析[8，9].

2工程分析

如圖2所示的鋼結(jié)構(gòu)由1個(gè)空間曲線桁架拱連接的兩片風(fēng)帆狀的雙向交叉網(wǎng)格管桁架結(jié)構(gòu)組成.兩片雙曲單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接在拱及網(wǎng)格桁架的邊緣構(gòu)件上.圖2（a）表示結(jié)構(gòu)軸測圖，圖2（b）顯示桁架拱、風(fēng)帆管桁架邊緣構(gòu)件以及索網(wǎng)結(jié)構(gòu).結(jié)構(gòu)的總高

2.1初始態(tài)分析

設(shè)計(jì)預(yù)拉力：橫向索80 kN，縱向索160 kN.

SAP 2000軟件通過給索施加初應(yīng)變來模擬預(yù)張力.由于鋼結(jié)構(gòu)殼體與索網(wǎng)共同作用，各索段的預(yù)拉力并不均勻，通過調(diào)整初應(yīng)變值，使同一走向的所有索段初始預(yù)拉力的平均值等于設(shè)計(jì)預(yù)拉力.

3D3S軟件采用力密度法對索網(wǎng)體系找形，并將索網(wǎng)對帆體鋼結(jié)構(gòu)的作用反向施加到鋼結(jié)構(gòu)上，對帆體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行索梁體系初始態(tài)找形.

從初始態(tài)找形的管桁架―索網(wǎng)構(gòu)型來比較(見圖3和4)，SAP 2000和3D3S二軟件計(jì)算位移變形規(guī)律相同.

從初始態(tài)找形的管桁架―索網(wǎng)構(gòu)型比較預(yù)張力分布，采用SAP 2000軟件找形，初始態(tài)索力分布基本均勻，如圖5（a）所示緯向最小索力45.4 kN，徑向最大索力266.4 kN.3D3S采用力密度法完成索網(wǎng)結(jié)構(gòu)找形，可以保證索網(wǎng)內(nèi)初始索拉力分布比較均勻，如圖5（b）所示模型緯向最小索力77.9 kN，徑向最大索力163.8 kN.

SAP 2000采用通用有限元非線性迭代模擬找形過程，3D3S采用經(jīng)典的力密度法完成找形過程.二者的計(jì)算結(jié)果均符合結(jié)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)特征和規(guī)律.3D3S的找形方法更能保證索網(wǎng)內(nèi)的索力及預(yù)張力的分布均勻，因而從模型預(yù)張力分布及形狀控制上均優(yōu)于SAP 2000.

2.2動(dòng)力分析

2.3結(jié)構(gòu)載荷態(tài)分析

結(jié)構(gòu)載荷態(tài)分析考慮管桁架恒載0.8 kN/m2，索網(wǎng)玻璃幕墻恒載0.6 kN/m2，活載0.5 kN/m2.載荷效應(yīng)組合為1.2恒載+1.4活載.在初始態(tài)分析結(jié)果基礎(chǔ)上，采用非線性有限元完成分析.

圖7顯示SAP 2000和3D3S軟件計(jì)算的位移云圖.表3為SAP 2000和3D3S軟件計(jì)算的控制點(diǎn)位移比較，位移相符；表4為二軟件的索力極值，考慮初始態(tài)的差異，在載荷態(tài)中承擔(dān)的索力大致相同.

3結(jié)論

采用不同的軟件，選取不同的找形方法對管桁架―索網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始態(tài)找形，并分析結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和載荷態(tài)受力分析.由于兩種方法與施工實(shí)際符合程度的不同，初始態(tài)找形的結(jié)果稍有差異，并影響到其后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值大小；從結(jié)構(gòu)的特性分析，兩種軟件的分析結(jié)果是可行有效的.

參考文獻(xiàn)：

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第4篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

近年來，大跨度結(jié)構(gòu)不僅在體育建筑中得到了廣泛應(yīng)用，而且在各種商用建筑(如超級(jí)市場、貨棧和倉庫)中的應(yīng)用日益廣泛，大跨度結(jié)構(gòu)在我國建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也越來越多，如我局在武昌火車站改擴(kuò)建工程中總長度為245?8m西站房，在蘇州火車站無站臺(tái)柱雨棚屋面及主站房和高架候車室屋面均采用了縱橫鋼桁架結(jié)構(gòu)體系，除了在這些領(lǐng)域繼續(xù)廣泛應(yīng)用外，還出現(xiàn)了一些超大型結(jié)構(gòu)，如新加坡章楦機(jī)場機(jī)庫，大阪國際機(jī)場候機(jī)廳；另外還有輕型大跨結(jié)構(gòu)，如人行天橋和起重機(jī)結(jié)構(gòu)；其他特殊用途的結(jié)構(gòu)，如天線桅桿和航天發(fā)射架等。在這些工程中，平面桁架系網(wǎng)架能夠展示其結(jié)構(gòu)的優(yōu)美造型，流暢的線條，更易于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)師對建筑藝術(shù)的追求，得到了人們的青睞。但在施工過程中往往由于結(jié)構(gòu)跨度大，導(dǎo)致施工難度大，因此對方案的設(shè)計(jì)及施工要求也越來越高?，F(xiàn)對一些施工中的方法作如下淺述：

2施工方法的選擇

大跨度空間結(jié)構(gòu)的施工安裝基本上兩大類，即高空拼裝和地面拼裝后起吊。高空拼裝即解決如何在高空有效施工的問題，而后一種則強(qiáng)調(diào)應(yīng)采用的機(jī)具和工藝。

傳統(tǒng)大跨度結(jié)構(gòu)的施工方法一般有：高空散裝法、分條或分塊安裝法、高空滑移法、整體吊裝法、整體提升法、整體頂升法等。而現(xiàn)代大跨度結(jié)構(gòu)因?yàn)轶w型復(fù)雜，且大量使用新材料、新技術(shù)，傳統(tǒng)安裝方法往往不能順利完成任務(wù)，有時(shí)甚至無法完成任務(wù)。通過大量的工程實(shí)踐，國內(nèi)外涌現(xiàn)出許多具有創(chuàng)新性的施工技術(shù)，如高空曲線滑移技術(shù)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)折疊展開式整體提升技術(shù)、滑架法施工技術(shù)等?，F(xiàn)代大跨度結(jié)構(gòu)的安裝方法往往是幾種基本方法的巧妙組合或者再創(chuàng)造。同時(shí)由于機(jī)械設(shè)備、計(jì)算理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，為大跨度結(jié)構(gòu)安裝方法的創(chuàng)新提供了有力支持，使得大跨度安裝的方式更趨于多元化。

3桿件的選擇

3.1桿件材料選擇：

桁架多采用的鋼材為Q235和Q345，截面形式主要有圓管、單角鋼、雙角鋼、H型鋼、方管等。目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的是圓鋼管和雙角鋼桿件。

3.2桿件截面要求：

（1）在施工時(shí)要對桿件的截面進(jìn)行有效選擇，圓鋼不宜小于48mm×3mm，角鋼不宜小于L45mm×3mm或L56mm×36mm×3mm，

（2）在選擇截面時(shí)，應(yīng)避免最大截面弦桿與最小截面腹桿同交于一個(gè)節(jié)點(diǎn)

（3）桁架結(jié)構(gòu)所選截面規(guī)格不宜太多，以方便加工與安裝

（4）桿件宜選用壁厚較薄的截面，以便獲得較大的回轉(zhuǎn)半徑，有利于壓桿穩(wěn)定

（5）選用市場常供的鋼型號(hào)

（6）考慮桿件材料負(fù)公差的影響，宜留有適當(dāng)余地

4 節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造

4.1節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的要求：

安全可靠，傳力明確簡潔；構(gòu)造簡單，制作方便，安裝方便；用鋼量少，造價(jià)低；構(gòu)造合理，使各節(jié)點(diǎn)的受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)計(jì)算假定，以免產(chǎn)生附加的偏心力矩。

4.2節(jié)點(diǎn)的連接形式：

（1）一是螺栓連接：即在屋面梁上翼緣或支座上直接開圓孔，桁架端部連接板上橢圓孔，一般采用M16的普通螺栓連接；二是焊接連接：即桁架端部連接板直接坐落在屋面梁上翼緣或支座上，采用人工現(xiàn)場焊接，采用四面圍焊，焊縫高度一般為8mm。

（2）焊接連接：

結(jié)構(gòu)構(gòu)件對接焊縫按要求，為全熔透焊縫，應(yīng)達(dá)到2級(jí)焊縫要求?，F(xiàn)場焊接采用手工電弧焊，焊工持證并具有多年檢驗(yàn)，現(xiàn)場要對焊工進(jìn)行針對性培訓(xùn)、交底，焊機(jī)、焊條烘箱、砂輪磨光機(jī)、碳弧氣刨要配備充足。

焊接前：應(yīng)烘焙焊條，并將坡口內(nèi)，外壁15―20mm范圍內(nèi)仔細(xì)清理。除去油、銹、污物，檢查坡口角度、鈍邊、間隙是否符合，該桁架采用腹桿與弦桿直接焊接的相貫節(jié)點(diǎn)，弦桿截面貫通，腹桿焊接于弦桿之上，主管與支管連接呈T、Y、K等相貫節(jié)點(diǎn)形式，支管端為馬鞍形曲線，該曲線及坡口在廠內(nèi)由數(shù)控多軸自動(dòng)馬鞍形曲線管子切割機(jī)一次完成。

焊接時(shí)，擺動(dòng)幅度要小，并根據(jù)工藝評定文件要求，進(jìn)行多道、多層焊接，嚴(yán)格清除焊道與焊層的焊渣、夾渣、氧化物。

同一條焊縫應(yīng)連續(xù)施焊一次完成，不能一次完成的，應(yīng)預(yù)熱后再施焊。焊接時(shí)，采用對稱焊接，變形大的部位先焊，焊接順序不能集中，在節(jié)點(diǎn)間間隔跳開焊接。每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用對稱分布施焊，嚴(yán)格控制層間溫度。平衡熱量減少變形，如桁架三個(gè)拼接點(diǎn)，由中間向兩端施焊，先同時(shí)施焊至弦桿，再焊接桿、斜桿，將結(jié)構(gòu)焊接變形及焊后殘余應(yīng)力降至最低。

設(shè)計(jì)要求的二級(jí)焊縫和相貫節(jié)點(diǎn)全熔透焊縫，進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，對不符合要求的，根據(jù)缺陷的位置、深度，用砂輪打磨或碳弧氣刨清除缺陷，有裂紋時(shí)，先在裂紋兩端鉆裂孔，并清除裂紋兩端各50mm長的母材。焊接修補(bǔ)的預(yù)熱溫度比同條件焊接預(yù)熱高25°―50°C，返修焊接部位要一次完成。同一部位，焊補(bǔ)不超過2次。返工后應(yīng)再次進(jìn)行探傷試驗(yàn)，確認(rèn)合格。

（3）螺栓連接：

永久螺栓的螺栓頭和螺母的下面應(yīng)放置平墊圈，螺母下的墊圈不宜多余2個(gè)，螺栓頭下的墊圈不宜少于1個(gè)；螺栓頭與螺母應(yīng)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面及墊圈密貼；對于傾斜面的螺栓連接，應(yīng)采用斜墊片墊平，使螺母和螺栓的頭部支承面垂直與螺桿，避免緊固螺栓時(shí)螺桿收到彎曲力；永久螺栓與錨固螺栓應(yīng)根據(jù)施工圖紙中的設(shè)計(jì)規(guī)定，采用有放松裝置的螺母或彈簧墊圈；使用的螺栓等級(jí)和材質(zhì)應(yīng)符合施工圖紙的要求。

（4）螺栓球節(jié)點(diǎn)：

螺栓球連接由螺栓、鋼球、螺釘（或銷子）、套筒和錐頭（或封板）等零件組成。它具有節(jié)點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，安裝運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。它有利于桁架的的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和工業(yè)化生產(chǎn)，提高了工作效率，還可以與多根桿件相連，節(jié)點(diǎn)沒有偏心，受力良好。它的缺點(diǎn)就是構(gòu)造復(fù)雜，機(jī)械加工量大。在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

5吊裝構(gòu)件

5.1整體提升：

對于大跨度的桁架結(jié)構(gòu)，由于其構(gòu)件大，重量大，在吊裝時(shí)通?？紤]的是雙機(jī)抬吊法，在施工過程中，要對桁架兩側(cè)進(jìn)行加固，否則可能會(huì)由于在轉(zhuǎn)動(dòng)就位時(shí)產(chǎn)生側(cè)向的水平彎矩，因而導(dǎo)致構(gòu)件的側(cè)向失穩(wěn)。如果采用單機(jī)跨中整體吊裝法施工，由于應(yīng)用了平衡梁，在該桁架中多處垂直受力，從而避免了桁架中產(chǎn)生水平應(yīng)力的趨向，因此可以省去許多的加固措施。

5.2整體頂升

與整體提升不同頂升是將起重設(shè)備直接放在桁架的支座下面，起重設(shè)備一般采用大噸位的千斤頂。這種吊裝方法通常適用于四點(diǎn)或六點(diǎn)支承桁架，在頂升過程中每根柱子都集中了很大的荷載，因此為了安全起見，施工的額定負(fù)荷能力需乘以折減系數(shù)。由于它可以把屋面板、檁條、吊頂以及通風(fēng)、電氣設(shè)備提前裝好，因而也減少了很多施工費(fèi)用，也得到了很多的應(yīng)用。

6涂裝施工及抗震設(shè)計(jì)：

6.1涂裝規(guī)范：

為貫徹和執(zhí)行國家安全生產(chǎn)的方針政策和法規(guī)，保障建筑涂裝施工作業(yè)安全，防止施工作業(yè)事故發(fā)生，在涂裝施工時(shí)必須遵守《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》、《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》、《建筑涂飾工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》（JGJ/T29 - 2003）和《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 安全管理通則》（GB7691 - 2003）等有關(guān)法律法規(guī)，結(jié)合國家建設(shè)部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑涂飾工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》（JGJ/T29 - 2003）和國家標(biāo)準(zhǔn)《涂裝作業(yè)安全規(guī)程 安全管理通則》（GB7691 - 2003）。

在完成結(jié)構(gòu)的基本拼裝后，對鋼管上損壞的涂裝層和焊接接頭處，采用打磨機(jī)，除銹至st3級(jí)，再進(jìn)行涂裝防銹漆。涂裝完成后，使用測厚儀檢查，并目視手摸檢查，顏色、外觀（表面平整，無明顯凹陷，粘結(jié)牢固，無粉化松散、乳突）要符合規(guī)范要求。

6.2抗震設(shè)計(jì)：

空間結(jié)構(gòu)由于其自重輕、剛度好，所以受到的震害要小于其他類型的結(jié)構(gòu)，但從其他國家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)來看，有幾點(diǎn)是必須注意的：

（1） 要特別注意支承部分的設(shè)計(jì)和施工，相當(dāng)多的地震是由于支座螺栓或地基的失效造成的

（2） 保持屋蓋吊頂和懸吊物的抗震性，避免其塌落而影響整個(gè)桁架結(jié)構(gòu)的使用。

第5篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：ANSYS；空間桁架結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U 652.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-0992（2011）1-0388-01

正文：

桁架結(jié)構(gòu)中的桁架是指桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)?？臻g桁架結(jié)構(gòu)有著造價(jià)低、自重輕以及施工簡單的優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天、車輛、橋梁建設(shè)等各種工程領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。拓?fù)鋬?yōu)化方法主要包括離散體的拓?fù)鋬?yōu)化和連續(xù)體的拓?fù)鋬?yōu)化兩種重要的方法，當(dāng)前空間桁架結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化方法主要采用離散體的拓?fù)鋬?yōu)化方法，也就是說在已經(jīng)存在的桿件的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上確定桿件的存在與否。

一、ANSYS拓?fù)鋬?yōu)化的建模研究

ANSYS軟件是以有限元分析為基礎(chǔ)的大型商用CAE軟件，它是是結(jié)合熱、流體、電磁于一體的大型通用有限元分析軟件，能夠?yàn)橛脩籼峁┳詣?dòng)完成循環(huán)功能。ANSYS APDL編程語言簡單，非常具有人性化，是機(jī)械機(jī)構(gòu)優(yōu)化的最優(yōu)方案。ANSYS軟件一般可以分為前處理模塊、分析處理模塊和后處理模塊三個(gè)重要的方面，具有強(qiáng)大的實(shí)體建模、結(jié)構(gòu)分析、網(wǎng)絡(luò)劃分以及后處理圖形等基本功能。

ANSYS拓?fù)鋬?yōu)化功能可以用于求的最優(yōu)機(jī)構(gòu)，從而能夠獲得最大剛性、最大自斟頻率和最小體積，能夠更大限度的滿足桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化的基本原理是在滿足結(jié)構(gòu)體積減小量的條件下從而使得結(jié)構(gòu)的柔度極小化。在這里，極小化的結(jié)構(gòu)柔度實(shí)際就是要求機(jī)構(gòu)的剛度最大化，優(yōu)化過程是通過自動(dòng)改變設(shè)計(jì)的變量，即單元偽密度（η）來實(shí)現(xiàn)的。在單元的偽密度中，η=0的材料為可以刪除的部分，單元偽密碼η=1的材料為保留的部分。

基于ANSYS的空間桁架結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化功能，模型中主要包括以下幾種單元類型：二維平面單元PLANE2和PLANE82，可以用于平面應(yīng)力或者抽對稱問題；三位塊單位SOLID92和SOLID95以及殼單元SHELL93.基于ANSYS的空間桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，ANSYS程序只對單元類型編號(hào)等于1的單元網(wǎng)格進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，對于單元類型編號(hào)≥2的單元網(wǎng)格部分不進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，所以說，在ANSYS下劃分模型網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，必須確保拓?fù)鋬?yōu)化區(qū)域的單元類型編號(hào)為1.ANSYS優(yōu)化模型根據(jù)與其連接部分機(jī)構(gòu)尺寸條件建立，臂架結(jié)構(gòu)頂部采用鋼板結(jié)構(gòu)焊接的形式，我們可以把它確定為非優(yōu)化的區(qū)域，板厚可以設(shè)置為二十毫米，優(yōu)化區(qū)域是有3個(gè)空間三維連接體的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

二、基于APDL開發(fā)的拓?fù)鋬?yōu)化程序

基于SIMP插值和優(yōu)化準(zhǔn)則發(fā)的變密度法拓?fù)鋬?yōu)化程序在計(jì)算方法上采用了有線單元的方法，通過優(yōu)化區(qū)域離散后每個(gè)單元對應(yīng)的彈性模量左右優(yōu)化變量，通過優(yōu)化準(zhǔn)則來不斷調(diào)成機(jī)構(gòu)中單元彈性模量，從而有效地改變結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣，最終達(dá)到了尋找滿足約束條件的最優(yōu)解的目的?；贏PDL開發(fā)的變密度法拓?fù)鋬?yōu)化程序充分利用ANSYS軟件強(qiáng)大的前后處理功能，通過內(nèi)嵌優(yōu)化準(zhǔn)則來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化程序一般情況下有三個(gè)重要部分組成：優(yōu)化模型的建立、優(yōu)化計(jì)算以及優(yōu)化結(jié)果的顯示。

空間桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立主要是借助于ANSYS強(qiáng)大的前處理功能。借此構(gòu)建幾何模型，采用精細(xì)網(wǎng)絡(luò)對優(yōu)化模型進(jìn)行相應(yīng)的離散，進(jìn)而施加相應(yīng)的載荷和邊界條件，并可以通過對單元設(shè)定不同的屬性來區(qū)分優(yōu)化域和非優(yōu)化域。通過ANSYS的前處理功能，基于變密度法的連續(xù)體機(jī)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化中主要通過更改單元的彈性模量來世先優(yōu)化變量對結(jié)構(gòu)的影響，因而在優(yōu)化模型建立的時(shí)候，需要對單元的彈性模量預(yù)期對應(yīng)的優(yōu)化變量之間建立相互對應(yīng)的內(nèi)在關(guān)系。其中，機(jī)構(gòu)優(yōu)化單元的彈性模量與優(yōu)化變量之間是通過命令來實(shí)現(xiàn)的：*DO,i,1,n,1

MPDATA,EX,I,,(x(i，1) * * p* delte)

*ENDDO

在上邊這個(gè)命令公式中，n指的是優(yōu)化域中單元的數(shù)目，x(i，1)指的是第i個(gè)單元對應(yīng)的優(yōu)化變量，p指的是基于SIMP插值的懲罰因子，delte指的是彈性模量差值。

拓?fù)鋬?yōu)化程序的第二個(gè)重要部分組成是結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算?；隗w積約束的機(jī)構(gòu)應(yīng)變能最小化的的連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化中，優(yōu)化計(jì)算內(nèi)容主要是單元靈敏度的計(jì)算、基于優(yōu)化準(zhǔn)則法的變量更新模式和為減少網(wǎng)絡(luò)依賴性采用的單元靈敏度過濾的計(jì)算三方面。單元彈性模量修改后的應(yīng)變能力可以通過ANSYS后處理的單元表來讀取，最后并存放于數(shù)組energy中?；贏PDL開發(fā)的拓?fù)鋬?yōu)化程序的第三個(gè)組成部分就是結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果顯示。對于優(yōu)化結(jié)果的處理我們可以充分利用ANSYS后處理的強(qiáng)大功能，對密度較小的單位進(jìn)行過濾。

三、基于ANSYS拓?fù)鋬?yōu)化及結(jié)果

ANSYS程序提供了一個(gè)專門的拓?fù)浜瘮?shù)VOLUME，它不僅可以作為目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)也可以作為約束條件。ANSYS程序提供了優(yōu)化準(zhǔn)則法和連續(xù)凸函數(shù)尋優(yōu)法兩種拓?fù)鋬?yōu)化方法。優(yōu)化準(zhǔn)則法只能適用于以體積作為約束條件的問題，連續(xù)凸函數(shù)可以用于所有目標(biāo)函數(shù)和約束問題的組合問題。ANSYS在進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的時(shí)候，沒有能夠考慮桿件的細(xì)長比例，所以說為了美觀和滿足桿的長細(xì)比例，可以在優(yōu)化結(jié)果的調(diào)整時(shí)增加或者更改桿的位置。

同時(shí)，ANSYS在進(jìn)行了多種工況加權(quán)求和的時(shí)候，加權(quán)關(guān)系可以用自己預(yù)定定義的數(shù)組，也可以取加權(quán)系數(shù)均為工況總數(shù)的倒數(shù)。在得到的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)之上，桁架結(jié)構(gòu)再利用APDL命令進(jìn)一步提取和輸出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，得出各個(gè)節(jié)桿的節(jié)距，能夠?qū)崿F(xiàn)在滿足一定強(qiáng)度條件下桿的截面尺寸優(yōu)化。

本文將先進(jìn)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化思想和成熟的有限元分析軟件ANSYS有機(jī)結(jié)合起來，基于ANSYS中開發(fā)語言APDL編制結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化程序，充分利用ANSYS的強(qiáng)大的處理能力，促進(jìn)了ANSYS軟件在空間桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在空間桁架結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)中，利用ANSYS軟件的拓?fù)鋬?yōu)化功能，實(shí)現(xiàn)了空間桁架的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過ANSYS軟件的餓拓?fù)鋬?yōu)化分析，在滿足強(qiáng)度條件的基礎(chǔ)上，確定了空間桁架的節(jié)距，為空間桁架桿件的尺寸優(yōu)化提出了最理想和最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

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第6篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

[關(guān)鍵詞]大跨度 巨型桁架 整體提升 提升平臺(tái)設(shè)計(jì) 下吊點(diǎn)設(shè)置

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 引言

集群千斤頂液壓整體提升技術(shù)是近年來在我國施工行業(yè)逐步發(fā)展起來的新興的大型構(gòu)件整體安裝技術(shù)，多采用“鋼絞線懸掛承重、液壓提升千斤頂集群、計(jì)算機(jī)控制同步”的方法。該技術(shù)已成功地應(yīng)用到國內(nèi)影響較大的代表性、標(biāo)志性工程當(dāng)中。由于該技術(shù)的巨大提升能力及優(yōu)越性能，因而受到工程界的廣泛關(guān)注，并被建設(shè)部列為重點(diǎn)推廣的建筑業(yè)施工新技術(shù)。這種新穎的起重技術(shù)在長距離、大噸位提升方面的特點(diǎn)和優(yōu)越性，是傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩滑輪組起重技術(shù)不能比擬的。

2 工程概況

上海張江集電港綜合展覽中心地下1層，地上五層，建筑高度23.1米，為外框鋼框架支撐+屋面大跨度巨型鋼桁架結(jié)構(gòu)，見圖1。屋面大跨度巨型鋼桁架主要包括南北方向3榀，分布在8軸、10軸、12軸，間距16.80m，桁架跨度58.8m，高度10.139m，上弦桿表面標(biāo)高為23.139m。3榀大跨度巨型桁架支承在周邊鋼框架柱上（截面口1500x1500x40x40），支座為抗震球形鋼支座。3榀巨型桁架及之間的連梁重1750t。

圖1 結(jié)構(gòu)剖面圖

3 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

結(jié)合該工程大跨度、巨型桁架的特點(diǎn)，通過對各種施工方案對比分析，選用整體提升進(jìn)行施工。施工難點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

① 通過對整個(gè)提升體的提升過程驗(yàn)算，周圍鋼框架結(jié)構(gòu)存在超應(yīng)力桿件需臨時(shí)加固；② 大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)為全焊接連接，桿件截面大，板件厚，焊接工作量大；③ 巨型桁架跨度58.8m，高10.643m，跨度大，高度高，安裝難；④ 巨型桁架地面組裝過程中應(yīng)考慮預(yù)起拱，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，桁架下弦起拱高度最大值40mm；⑤ 工程體量較大，施工工期非常緊，如何在合同工期保質(zhì)保量的完成工程的施工，是本工程的重點(diǎn)之一；⑥桁架采用整體提升，同步控制是重點(diǎn)。

4 方案優(yōu)點(diǎn)

整體提升目前已廣泛適用于現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)施工中，其優(yōu)點(diǎn)有：①主要的拼裝、焊接及油漆等工作在拼裝胎架上進(jìn)行，施工效率高，施工質(zhì)量易于保證；②提升單元上的附屬次結(jié)構(gòu)件可在地面安裝或帶上，可最大限度地減少高空吊裝工作量，縮短安裝施工周期；③采用“液壓同步提升施工技術(shù)”吊裝屋面鋼結(jié)構(gòu)，技術(shù)成熟，有大量類似工程成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，吊裝過程的安全性有保證；④液壓提升設(shè)備設(shè)施體積、重量較小，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，倒運(yùn)和安裝方便；⑤提升上吊點(diǎn)等臨時(shí)結(jié)構(gòu)利用巨型桁架預(yù)裝段和鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)置，加之液壓同步提升動(dòng)荷載極小的優(yōu)點(diǎn)，可以使提升臨時(shí)設(shè)施用量降至最小。

5整體提升施工工藝

5.1提升吊點(diǎn)設(shè)置

屋蓋鋼結(jié)構(gòu)單元主要由3榀巨型桁架及連梁組成，桁架兩端支承在框架柱GJZ07頂端。由于框架柱GJZ07與周圍鋼框架聯(lián)系在一起形成穩(wěn)定的受力體系，因此提升吊點(diǎn)利用框架柱GJZ07頂部桁架上弦桿先裝段設(shè)置，見圖2。提升吊點(diǎn)設(shè)置位置的后方用臨時(shí)斜向拉桿與下一層框架立柱連接，起到平衡提升附加彎矩的作用，使得提升附加彎矩由整個(gè)鋼框架共同承擔(dān)。

圖2 提升吊點(diǎn)布置

5.2、提升平臺(tái)設(shè)計(jì)

提升平臺(tái)的設(shè)置非常關(guān)鍵，直接影響到結(jié)構(gòu)提升的質(zhì)量和安全。本項(xiàng)目利用巨型桁架上弦桿先裝段，對其兩側(cè)局部上翼緣加寬，并設(shè)置豎向加勁板，形成對稱布置的兩個(gè)提升臨時(shí)牛腿為提升平臺(tái)。上弦桿內(nèi)部對應(yīng)位置用鋼板加固。液壓提升器安裝在臨時(shí)牛腿上，提升專用鋼絞線通過牛腿上翼緣開孔穿過，見圖3。

5.3、提升下吊點(diǎn)設(shè)置

與上吊點(diǎn)提升平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法一樣，在巨型桁架下弦桿靠近下翼緣的位置設(shè)置臨時(shí)牛腿結(jié)構(gòu)，與上吊點(diǎn)中心線對應(yīng)。提升下吊點(diǎn)專用地錨結(jié)構(gòu)安裝在臨時(shí)牛腿結(jié)構(gòu)下表面。專用鋼絞線連接在液壓提升器和提升地錨之間，兩端分別錨固，用于直接傳遞垂直提升反力。提升下吊點(diǎn)設(shè)置型式如圖4所示：

圖3 提升下吊點(diǎn)剖面圖圖4 提升平臺(tái)剖面圖

5.4 提升方案設(shè)計(jì)

本屋面大跨度桁架結(jié)構(gòu)采用整體提升施工方案，提升高度19.03m，根據(jù)工況所需鋼結(jié)構(gòu)提升過程中做3次空中停留，具體步驟如下：

第一步：巨型桁架及之間結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)安裝位置正下方、地下室底板胎架上散件拼裝成整體提升單元；同時(shí)安裝提升專用平臺(tái)及在其上安裝液壓同步提升系統(tǒng)設(shè)備；

第二步：在與上吊點(diǎn)垂直對應(yīng)的巨型桁架下弦桿上設(shè)置提升用下吊點(diǎn)，并對下吊點(diǎn)附近進(jìn)行局部加固處理；并安裝鋼絞線將提升平臺(tái)上的液壓提升設(shè)備與對應(yīng)下吊點(diǎn)連接。

第三步：液壓提升系統(tǒng)預(yù)加載，整體提升屋面鋼結(jié)構(gòu)單元離開拼裝胎架200mm高度，空中停留、觀測約12小時(shí)；

第四步：在確保提升系統(tǒng)設(shè)備、臨時(shí)設(shè)施（提升平臺(tái)、下吊點(diǎn)及加固措施）及永久結(jié)構(gòu)（框架結(jié)構(gòu)、屋面提升單元）等安全的情況下，繼續(xù)同步提升屋面鋼結(jié)構(gòu)單元見圖5；

第五步：屋面桁架單元提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高附近，對其空中姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)，再進(jìn)行巨型桁架各層弦桿對口、焊接；

第六步：安裝巨型桁架兩端斜腹桿后裝段，使巨型桁架結(jié)構(gòu)與兩側(cè)已安裝巨型桁架分段形成整體穩(wěn)定受力體系；

第七步：液壓提升系統(tǒng)同步卸載作業(yè)，至鋼絞線完全松弛，使屋面鋼結(jié)構(gòu)單元自身重量轉(zhuǎn)移到巨型桁架兩端支座上；

圖5桁架提升過程中

5.5分級(jí)加載

通過試提升過程中對桁架結(jié)構(gòu)、提升設(shè)施、提升設(shè)備系統(tǒng)的觀察和監(jiān)測，確認(rèn)符合模擬工況計(jì)算和設(shè)計(jì)條件，保證提升過程的安全。初始提升時(shí)各吊點(diǎn)提升器伸缸壓力應(yīng)緩慢分級(jí)增加，最初加壓為所需壓力的40%， 60%，80%，90%，在一切都穩(wěn)定的情況下，加到100%，即桁架試提升離開拼裝胎架。在分級(jí)加載過程中，每一步分級(jí)加載完畢，暫停并檢查上吊點(diǎn)平臺(tái)（牛腿、斜拉桿）、下吊點(diǎn)等加載前后的變形情況，以及鋼框架柱的穩(wěn)定性等情況。待一切正常，繼續(xù)下一步分級(jí)加載。

當(dāng)分級(jí)加載至桁架即將離開拼裝胎架時(shí)，可能存在各點(diǎn)不同時(shí)離地的情況，此時(shí)應(yīng)降低提升速度，并密切觀查各點(diǎn)離地情況，必要時(shí)做“單點(diǎn)動(dòng)”提升，確保桁架離地平穩(wěn)，各點(diǎn)同步。

6液壓提升系統(tǒng)配置

液壓同步提升承重系統(tǒng)主要由液壓提升器、提升地錨和專用鋼絞線組成。結(jié)合以往提升經(jīng)驗(yàn)及桁架受力特性，在每榀桁架每端均設(shè)置2臺(tái)提升器，見圖6。本工程中，鋼桁架模擬提升工況計(jì)算得出各吊點(diǎn)提升反力最大約為380噸，最小約310噸。據(jù)此配備12臺(tái)YS-SJ-400規(guī)格的液壓提升器，配置4臺(tái)YS-PP-60型液壓泵源系統(tǒng)，南北兩面各2臺(tái)。

圖6 液壓提升器

7計(jì)算機(jī)同步控制

為確保鋼桁架結(jié)構(gòu)及周圍框架結(jié)構(gòu)提升過程的安全，采用“吊點(diǎn)油壓均衡，結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級(jí)卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略，具體操作如下：12個(gè)同步提升吊點(diǎn)處均設(shè)置一套位移同步傳感器，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)這12套傳感器的位移檢測信號(hào)及其差值，構(gòu)成“傳感器－計(jì)算機(jī)－泵源比例閥－液壓提升器－鋼桁架結(jié)構(gòu)”閉環(huán)系統(tǒng)，控制整個(gè)提升過程的同步性。每一吊點(diǎn)處的液壓提升器并聯(lián)，使這些吊點(diǎn)以恒定的載荷力向上提升，保證桁架整個(gè)提升過程的同步性。

8 結(jié)論

1）本工程的整體提升充分利用了周圍鋼框架柱結(jié)構(gòu)設(shè)置提升平臺(tái)，安全可靠，并利于施工成本的控制；

2）對于提升下吊點(diǎn)等重要構(gòu)件要進(jìn)行有限元局部應(yīng)力驗(yàn)算，保證傳力合理，變形可控，為是否進(jìn)行局部加固或擴(kuò)大應(yīng)力范圍提供依據(jù)；

3）根據(jù)本工程構(gòu)件大、跨度大的特點(diǎn)，采用集群千斤頂液壓整體提升技術(shù)施工，安全、高效，比原定工期縮短20天，并確保了工程質(zhì)量，同時(shí)為此類大跨度桁架屋蓋結(jié)構(gòu)的施工提供了一定的參考。

參考文獻(xiàn)

第7篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

【關(guān)鍵詞】高層建筑；桁架導(dǎo)軌式爬架；施工工藝應(yīng)用

【 abstract 】 truss guide rail type climb frame referred to climb frame, improve the appearance of the scaffold high-rise building scaffold outside the construction technology level, it solved the console scaffolding cost is high, pick the scaffold and hang the scaffold can't lift, hanging basket to not to be used for construction project construction. This paper mainly discusses the application of it in the project.

【 key words 】 high-rise buildings; Truss guide rail type climb frame; Construction technology application

中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

安全是建筑施工中人們長期關(guān)注的焦點(diǎn)，它不但關(guān)系到操作人員的生命安全，而且也是施工企業(yè)管理水平的體現(xiàn)。建筑外防護(hù)架在選擇時(shí)不但要考慮到上述兩個(gè)方面的影響，而且在經(jīng)濟(jì)上也應(yīng)是切實(shí)可行的。本文以一個(gè)高層住宅建筑工程項(xiàng)目為實(shí)例，就此類項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)期間外架進(jìn)行了認(rèn)真的分析和研究，介紹爬架的升降原理，較為詳細(xì)的介紹了爬架安裝、拆除及施工工藝。某住宅樓地下2層，地上30層，總高90.9 m。該工程在進(jìn)行充分論證后，決定采用桁架導(dǎo)軌式爬架作為工程的外防護(hù)架。

爬架是高層建筑外架工程的成套施工設(shè)備，它只需搭設(shè)一定高度（一般3至4層樓層高）便可滿足施工要求。它在每個(gè)提升點(diǎn)（機(jī)位）處設(shè)置了足夠強(qiáng)度和剛度的豎向主框架，在架體底部設(shè)置了底部承力桁架，以承受和傳遞豎向和水平荷載，確保了架體的整體性；它獨(dú)創(chuàng)了導(dǎo)軌、導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)，有效地解決了防傾覆問題, 保證了架體升降平穩(wěn)；獨(dú)創(chuàng)的防墜落控制系統(tǒng)，不論何種原因產(chǎn)生動(dòng)力失效時(shí), 均能迅速將架體鎖定在固定的防墜桿上。由于有三組懸梁同建筑結(jié)構(gòu)（三層）之間有連接, 抗風(fēng)載能力強(qiáng)。爬架主要由架體、導(dǎo)桿、撐腳、斜拉鋼索及提升裝置等組成。架體為框架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)桿安裝于外墻面與架體之間撐腳的一端與架體相連，另一端支撐于架體下方的樓板梁外緣處，斜拉鋼索連接在架體與樓板梁之間，多個(gè)外墻爬架互相排列在建筑物外周即可作為腳手架使用。該爬架不但安全穩(wěn)定性好，提升操縱簡單，施工效率高，特別體現(xiàn)了綜合效果與利益上，與別的腳手架相比，具有明顯的優(yōu)勢和降低施工本錢的效果。

1、桁架導(dǎo)軌式爬架簡介

1.1爬升原理

在建筑結(jié)構(gòu)四周分布爬升機(jī)構(gòu)，附著裝置安裝于結(jié)構(gòu)剪力墻或能承受荷載的梁上，架體利用導(dǎo)軌通過導(dǎo)輪攀附安裝于附著裝置外側(cè)，提升葫蘆固定安裝于主框架之懸梁上隨爬架一并升降，提升葫蘆下掛鉤鉤于提升鋼絲繩上并吃力預(yù)緊，提升鋼絲繩的另一端通過固定在主框架上的繩輪固定在最低部附著懸梁上，這樣，可以實(shí)現(xiàn)架體依靠導(dǎo)輪組沿導(dǎo)軌的上下相對運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌式爬架的升降運(yùn)動(dòng)。

1.2性能指標(biāo)（見表1.1）

1.3性能特點(diǎn)

同一附著點(diǎn)多層多點(diǎn)附墻；

具備防外傾及導(dǎo)向功能；

具備防止墜落裝置；

具備豎向主框架及水平承力框架；

爬架一次性安裝，操作簡便，材料成本低。

2、桁架導(dǎo)軌式爬架安裝

2.1安裝流程

擺放提升機(jī)位底座、安裝主框架Ⅰ搭接主框架Ⅱ、2-4步腳手架及張掛外排密目安全網(wǎng)安裝第二懸梁、導(dǎo)輪及垂直拉筋隨結(jié)構(gòu)接高主框架3、搭設(shè)腳手架、鋪設(shè)中間層或臨時(shí)腳手板安裝第三懸梁、導(dǎo)輪及垂直拉筋與建筑結(jié)構(gòu)做臨時(shí)架體拉接、張掛外排密目安全網(wǎng)鋪設(shè)底層安全網(wǎng)及腳手板、制做翻板主框架、架體及單排架搭設(shè)至設(shè)計(jì)高度、鋪設(shè)頂層腳手板、擋腳板張掛外排密目安全網(wǎng)至架頂安裝提升鋼絲繩擺放電控柜、分布電纜線、安裝電動(dòng)葫蘆、接線、調(diào)試電器系統(tǒng)預(yù)緊電動(dòng)葫蘆、檢查驗(yàn)收、同步提升一層安裝全部完畢，進(jìn)入提升循環(huán)

2.2爬架安裝平臺(tái)搭設(shè)

根據(jù)本工程具體情況：在1層開始搭設(shè)平臺(tái)；平臺(tái)由原防護(hù)架改造而成，如原防護(hù)架寬度不足，外側(cè)搭設(shè)挑架。平臺(tái)操作面分別位于2層頂板下返L=600mm。平臺(tái)上鋪設(shè)腳手板。（見圖2.1）

圖2.1爬架平臺(tái)安裝示意圖

2.3提升機(jī)位擺放

將主框架I擺放于平臺(tái)，應(yīng)于建筑結(jié)構(gòu)垂直，偏差±10mm；其立桿中心與預(yù)埋兩孔中心偏差±10mm、其離墻距離偏差±20mm。

2.4豎向主框架安裝

按照爬架立面設(shè)計(jì)高度和選用的主框架單元節(jié)進(jìn)行組裝，主框架單元節(jié)點(diǎn)連接方式均為法蘭式。

2.5水平桁架安裝

水平桁架構(gòu)件包括中間框架、橫桿、斜桿、立桿。中間框架為焊接剛性框架，橫桿、斜桿為6.3#槽鋼或48鋼管桿件。水平桁架單元跨模數(shù)為0.9m、1.2m、1.5m、1.8m。（見圖2.2）

圖2.2水平桁架安裝示意圖

2.6附著支承結(jié)構(gòu)的安裝

2.6.1穿墻螺栓及懸梁

檢測預(yù)埋孔位置正確后，安裝穿墻螺栓。墻體內(nèi)側(cè)安裝墊板，預(yù)緊雙螺母或梯形螺紋單螺母；墻體外側(cè)安裝懸梁，懸梁中心線與導(dǎo)軌及預(yù)埋孔中心線對齊，水平偏差≤50mm。懸梁和墊板必須貼實(shí)墻體后，方可擰緊穿墻螺栓、螺母。墻厚變薄三角螺紋穿墻螺栓螺紋長度不夠時(shí)，在墻體內(nèi)側(cè)一端加裝墊板、套管。穿墻螺栓禁止漏裝、虛裝；后墊板墊實(shí)結(jié)構(gòu)；螺母必須擰緊，禁止松動(dòng)（三角螺紋螺母為雙螺母）。

2.6.2斜拉鋼絲繩的安裝

非剪力墻部位時(shí)每根懸梁加一組斜拉鋼絲繩（每機(jī)位三組），拉于懸梁的軸上，并用M24花籃螺栓擰緊。

2.6.3繩卡的安裝

繩卡安裝方向一致，U形螺栓壓在短繩端，繩卡間距為120—150毫米。繩卡螺母應(yīng)擰緊，鋼絲繩第一次承力后必須再擰緊一次。

2.7導(dǎo)輪的安裝

每套爬升機(jī)構(gòu)共安裝三個(gè)導(dǎo)輪，每個(gè)懸梁一個(gè)。

導(dǎo)輪安裝要求：按實(shí)際情況利用腰形孔用二個(gè)直徑20插銷進(jìn)行按裝；禁止耷頭、偏移、扭曲，水平偏差±5mm。

2.8提升上吊點(diǎn)的安裝

每套爬升機(jī)構(gòu)安裝一套提升上吊點(diǎn)。提升上吊點(diǎn)安裝于主框架懸梁上，受力軸線與主框架同合。

2.9附著構(gòu)件安裝

到位后調(diào)整附著構(gòu)件與導(dǎo)輪位置最短將（上升時(shí)最上兩組懸梁下降時(shí)最下兩組懸梁位。

第8篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：豎向Push-ove，鋼桁架，轉(zhuǎn)換層

中圖分類號(hào)：

Vertical Static Elasto-Plastic Analysis of a high-rise building containing a steel truss transfer floor

YE Xiaogang

.Ningbo Urban Construction Design and Research Institute,Ningbo 315012Abstract:Abstract:A FEA model was established for a large-span steel truss transfer floor. Through the Vertical Push-over analysis, the mechanical behavior of the steel truss transfer floor subject to vertical loading was disclosed. The load pattern of a simulated vertical load was investigated and compared with the model test results. It shows that the vertical load pattern of a steel truss can be imitated by the first-order vibration modes; the results of the Vertical Push-over analysis coincides with the model test..

Keywords: Vertical Push-over; transfer story structure;steel struss

中圖分類號(hào):F121.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)

1 前 言

Push-over分析方法是對結(jié)構(gòu)施加能近似反映地震動(dòng)對結(jié)構(gòu)作用的單調(diào)增長的水平荷載，逐步進(jìn)行彈塑性分析，直到結(jié)構(gòu)達(dá)到目標(biāo)位移或形成倒塌機(jī)制狀態(tài)。迄今為止，有關(guān)Push-over分析方法的研究成果是求解結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的彈塑性反應(yīng)，本文基于Push-over分析方法的基本思想，將其推廣應(yīng)用于帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的豎向彈塑性地震反應(yīng)分析。為此，需要解決兩個(gè)主要問題：（1）模擬豎向地震作用的荷載分布模式；（2）豎向Push-over分析方法與豎向靜力試驗(yàn)一致性的比較。

2.1 模擬豎向地震作用的荷載分布模式

帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的豎向Push-over分析的關(guān)鍵在于選擇一種合適的豎向力分布模式，以便使Push-over分析的結(jié)果能夠最大限度地體現(xiàn)結(jié)構(gòu)在實(shí)際地震作用下的內(nèi)力和變形的分布。一般所選擇的荷載模式要能夠體現(xiàn)和包絡(luò)設(shè)計(jì)地震作用下結(jié)構(gòu)上慣性力的分布。當(dāng)結(jié)構(gòu)處于彈性反應(yīng)階段，地震慣性力的分布主要受地震頻譜特性和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響，而當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線性反應(yīng)階段以后，慣性力的分布形式還將隨著非線性變形的程度和地震的時(shí)間過程而發(fā)生變化。已有的研究成果表明[1] [2]，對于受高階振型影響較弱，而在不變荷載形式作用下可產(chǎn)生唯一屈服機(jī)制的結(jié)構(gòu)，一般可以假定結(jié)構(gòu)的地震力分布模式在地震反應(yīng)過程中保持不變，分析得到的結(jié)構(gòu)最大變形和預(yù)期的設(shè)計(jì)地震中的最大變形相差不大。對于帶大跨鋼桁架轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，通過前面的研究可以得出，其豎向地震反應(yīng)以一階振型為主，因而可以取豎向一階振型作為模擬豎向地震荷載的分布模式。

2.2 構(gòu)件塑性鉸特性計(jì)算

塑性鉸特性是用構(gòu)件的恢復(fù)力模型來描述的?；謴?fù)力是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在外荷載除去后恢復(fù)原來形狀的能力，恢復(fù)力特性曲線表明結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在受擾產(chǎn)生變形時(shí)，企圖恢復(fù)原來狀態(tài)的抗力與變形的關(guān)系。為了簡化計(jì)算，常將曲線形狀的恢復(fù)力特性曲線用分段直線來代替。經(jīng)過多年的試驗(yàn)和理論研究，國內(nèi)、外學(xué)者已經(jīng)提出了許多種恢復(fù)力計(jì)算模型。一般應(yīng)用較廣且計(jì)算較簡便的有：（1）雙線型（包括不退化雙線型、退化雙線型、Clough模型）；（2）三線型（包括武藤清模型、D-TRI模型）。D-TRI模型（Degrading Tri-Linear）考慮了剛度退化，能較好地描述鋼筋（鋼骨）混凝土構(gòu)件受力全過程。

圖1 D-TRI恢復(fù)力模型

某大樓A座，主要包括三種類型的構(gòu)件，一種為處于三層的型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁，一種為處于十層轉(zhuǎn)換鋼桁架構(gòu)件，一種為普通的鋼筋混凝土構(gòu)件。對于鋼桁架構(gòu)件，考慮到桿件長度比較大，桿件主要以承受拉壓軸力為主，其承受彎矩可以忽略，因而一般采用軸力塑性鉸（Axial P Hinge）表示鋼桁架桿件的恢復(fù)力特性。恢復(fù)力骨架線控制點(diǎn)主要依賴于構(gòu)件的單軸力學(xué)性能，因而根據(jù)鋼材料本構(gòu)關(guān)系和構(gòu)件的截面屬性很容易計(jì)算確定骨架線中各承載力參數(shù)。采用如圖1所示的D-TRI恢復(fù)力模型計(jì)算混凝土構(gòu)件和型鋼混凝土梁的彈塑性受力性能，其具體計(jì)算方法見文獻(xiàn)[3]。

3 方法驗(yàn)證

對鋼桁架轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行Push-over分析，并將分析結(jié)果與豎向荷載試驗(yàn)得到的試驗(yàn)結(jié)果對比，以檢驗(yàn)Push-over分析方法用于鋼桁架轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的可行性。

4.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒榻B

豎向靜力試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑橐粋€(gè)1:7.5的縮尺模型，具有兩榀鋼桁架的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，模型中的梁、柱截面的具體構(gòu)造見圖2所示。

圖 2 鋼桁架轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)豎向荷載試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

4.2Push-over分析采用的計(jì)算模型

為保證Push-over計(jì)算模型和豎向靜力試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嗨菩?，考慮以下幾點(diǎn)：

（1）梁、柱單元均采用桿元模型，認(rèn)為桿件豎向塑性變形全部集中于預(yù)先設(shè)定的“可能塑性鉸”，其余部分只有彈性變形；

（2）在進(jìn)行框架抗震設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵循“強(qiáng)柱弱梁、更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的設(shè)計(jì)原則，所以認(rèn)為轉(zhuǎn)換鋼桁架及混凝土框架的節(jié)點(diǎn)不發(fā)生破壞；

（3）桿元的可能壓彎、彎曲塑性鉸均假定出現(xiàn)在距桿端0.05L和0.95L位置，軸壓、剪切塑性鉸假定出現(xiàn)在0.5L位置；

（4）豎向靜力試驗(yàn)時(shí)，施加豎向荷載的裝置會(huì)約束柱頂轉(zhuǎn)動(dòng)，所以計(jì)算模型需約束頂層框架柱柱頂?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)自由度；

（5）不考慮鋼筋發(fā)生的粘結(jié)破壞和滑移；不考慮箍筋存在對截面延性的影響；

（6）考慮二次矩影響，即考慮“P-Δ”效應(yīng)；

第9篇：桁架結(jié)構(gòu)范文

關(guān)鍵詞：管桁架；焊縫缺陷；質(zhì)量管理

中圖分類號(hào)：U671.84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 工程概況

赤峰體育中心二期工程是2014年第十三屆運(yùn)動(dòng)會(huì)的主場館，屋面鋼結(jié)構(gòu)工程由場館的鋼桁架棚架以及體育館頂?shù)木W(wǎng)架結(jié)構(gòu)組成。建筑主體由一系列輻射式鋼桁架圍繞坐席區(qū)旋轉(zhuǎn)而成，空間結(jié)構(gòu)科學(xué)簡潔，建筑和結(jié)構(gòu)完整統(tǒng)一，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，為國內(nèi)外特有建筑。場館設(shè)計(jì)宛如一條哈達(dá)飄落，高低起伏變化的外觀緩和了建筑的體量感，并賦予了民族特點(diǎn)和具有震撼力的形體，桁架棚架圍繞著體育場和體育館，將兩個(gè)場館連在一起，由11個(gè)獨(dú)立桁架區(qū)組成，84模塊（一榀或兩榀桁架為一個(gè)模塊），每個(gè)區(qū)桁架坐落在標(biāo)高約為6m的混凝土柱上（或頂板上），桁架為平面懸挑桁架。懸挑部分最長達(dá)到31m左右，懸挑榀桁架重量在3.3t～30.9 t之間。

2 本工程鋼結(jié)構(gòu)焊接特點(diǎn)

本工程主結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作量大部分在工廠內(nèi)完成，鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接主要為拼裝焊接，連接方式全部采用焊接連接，所以在焊接上有三大特點(diǎn)：

（1）焊縫形式多：①鋼管對接；②相貫線焊縫；

（2）焊接量大：桁架由11個(gè)獨(dú)立桁架區(qū)組成，共84個(gè)模塊，每個(gè)模塊焊縫約 162條。

（3））焊接質(zhì)量要求要高：構(gòu)件拼接（接長）、直縫焊接鋼管、支座節(jié)點(diǎn)、管桁架節(jié)點(diǎn)、坡口等強(qiáng)焊縫均為全熔透一級(jí)焊縫，超聲波100%檢測。

（4）因直接相貫節(jié)點(diǎn)焊縫是一條三維空間曲線，又因現(xiàn)場焊時(shí)所在位置的多樣性，對于其焊縫的焊接，并不等同于普通構(gòu)件的單一焊接方式，它是一種在同一焊縫上要同時(shí)經(jīng)歷平焊、立焊甚至仰焊和府焊的幾種焊接方式組合的混合體，這無疑就對焊接操做者提出了更高的要求。

3 管桁架相貫線節(jié)點(diǎn)焊縫質(zhì)量缺陷分析

一個(gè)焊接產(chǎn)品從備料到制造完成整個(gè)生產(chǎn)過程，要經(jīng)過許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)，只要有一個(gè)環(huán)節(jié)出問題，就可能出現(xiàn)各類缺陷，因而影響焊接質(zhì)量，根據(jù)目前現(xiàn)場管桁架焊縫質(zhì)量檢查，桁架腹桿相貫線節(jié)點(diǎn)焊縫因其復(fù)雜性和特殊性，全過程只要稍稍控制不嚴(yán)，更容易產(chǎn)生焊接缺陷，相貫線節(jié)點(diǎn)焊接過程中常見的缺陷大致分為兩大類，即外部缺陷和內(nèi)部缺陷。外部缺陷是可用肉眼觀察到或可用無損檢測方法檢測到的焊縫外部缺陷，包括焊縫形狀、尺寸、焊接接頭外部成型方面的缺陷。內(nèi)部缺陷指焊縫和焊接接頭內(nèi)部的工藝缺陷。

3.1 外部缺陷的類型及特點(diǎn)

3.1.1 外形及尺寸不良缺陷

（1）由于本工程桁架采取工廠預(yù)拼裝，散件運(yùn)輸、現(xiàn)場拼裝、現(xiàn)場分段吊裝的施工方案進(jìn)行拼裝，現(xiàn)場拼裝的焊縫寬度大小在很大程度上影響焊縫的質(zhì)量。

（2）缺少培訓(xùn)，無相貫線相應(yīng)焊接經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)場對八名全位置焊工進(jìn)行現(xiàn)場模擬考試，發(fā)現(xiàn)有四名焊工的焊縫存在不同程度的缺陷，特別是在相貫線焊接部位。因直接相貫節(jié)點(diǎn)焊縫是一條三維空間曲線，又因現(xiàn)場焊時(shí)所在位置的多樣性，八名焊工雖然經(jīng)過培訓(xùn)，取得了合格證，但現(xiàn)場相貫線焊接的操作難度比培訓(xùn)時(shí)要大得多，真正符合實(shí)際條件的技能培訓(xùn)不夠，這是影響實(shí)際焊接質(zhì)量的重要原因。

（3）焊工起弧、收弧、填弧施焊方法不當(dāng)。焊接過程中，由于不設(shè)置引弧板、收弧板，直接在母材上引弧和收弧，隨意焊接，會(huì)造成電弧擦傷母材，在引弧或收弧周圍產(chǎn)生弧坑、裂紋、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷，構(gòu)件焊接完畢，引弧板和收弧板應(yīng)采用氣割切除或機(jī)械切割的方法除掉，割除后將邊緣修磨平整，嚴(yán)禁用錘擊掉。通過專家組對焊工焊接過程中的方法觀察，5名專門焊工中有3名施焊手法及施焊方法不完全正確。

（4）未執(zhí)行多層多道焊工藝。本工程的管壁厚在10mm-25mm之間，雖然不是厚管，但也應(yīng)該執(zhí)行多層多道焊，不能一次焊滿，但通過檢查現(xiàn)場不能很好的執(zhí)行。

3.1.2 坡口缺陷。坡口缺陷主要是坡口的角度、間隙、鈍邊不符合要求及沿長度方向高度、寬度發(fā)生變化，以及坡口表面有深的切痕，龜裂或有熔渣、銹等污物，此類缺陷更容易發(fā)生在具有復(fù)雜相貫線的直接相貫節(jié)點(diǎn)焊縫中。

3.1.3 咬邊。沿著焊縫與母材交界部位燒熔形成凹陷或溝槽的現(xiàn)象，稱之為咬邊。由于焊縫與母材交界處被熔去一定深度，而填充金屬又未能及時(shí)補(bǔ)充，即形成咬邊，焊接時(shí)電流過大且焊速高時(shí)，以及焊條角度不當(dāng)時(shí)，都可能產(chǎn)生這種缺陷。

3.2 內(nèi)部缺陷的類型及特點(diǎn)內(nèi)部缺陷發(fā)生在焊縫內(nèi)部和母材熱影響區(qū)中，主要以未焊透、未熔合、夾渣、表面氣孔等形式表現(xiàn)出來。

（1）未焊透。熔焊時(shí)，焊接接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象，稱為未焊透。未焊透意味著焊接接頭受力截面減少，嚴(yán)重影響焊接接頭強(qiáng)度，而且，它是應(yīng)力最容易集中的地方。在鋼管相貫節(jié)點(diǎn)焊縫中，是不允許有未焊透缺陷存在的。這種缺陷無法用肉眼發(fā)現(xiàn)，一般要經(jīng)X 光、超聲波等探傷才能發(fā)現(xiàn)。形成未焊透的主要原因，是焊接電流太小，焊速過高或坡口角度太小，鈍邊太厚以及焊條直徑過大等。

（2）未熔合。熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未能完全熔化的部分稱為未熔合。熔池金屬在電弧力作用下被排向尾部而形成溝槽，當(dāng)電弧向前移動(dòng)時(shí)，溝槽中又填以熔池金屬，如果這時(shí)槽壁處的液態(tài)金屬層已凝固，填入的熔池金屬的熱量又不能使之再次熔化，就形成未熔合。另外，當(dāng)焊件坡口表面沒有很好地清除氧化膜、油污等，或者焊接時(shí)該處流入熔渣，妨礙了金屬間的熔合，或由于運(yùn)條手法不當(dāng)，電弧偏在坡口一邊等，都會(huì)造成邊緣未熔合。

（3）夾渣。焊接時(shí)，電流過小，焊速過快，致使焊縫金屬冷卻太快，夾渣來不及浮出；運(yùn)條不正確，熔渣不易浮出，多層焊時(shí)前層焊縫的熔渣未清除干凈等都能造成夾渣。

（4）表面氣孔。表面氣孔指的是焊接物的表面存在氣孔。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是：第一，焊條或者焊劑潮濕；第二，在焊接物體中的金屬與材料的坡口中殘留的油、水、污漬沒有處理干凈。第三，在焊接中的電弧過長，熔池的面積過大；第四，在焊接中使用的焊接電流過大，而焊條本身所具有的保護(hù)作用被大大的削弱。

4 鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量管理

針對本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量的缺陷，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，我們采取了如下措施，最終使管桁架焊縫的焊接質(zhì)量得到了保證。

4.1 做好鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)交底及圖紙會(huì)審

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)交底及圖紙會(huì)審時(shí)， 除施工圖紙上出現(xiàn)的“錯(cuò)、漏、碰、缺”具體問題外， 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定， 施工圖中應(yīng)明確以下內(nèi)容： 1） 應(yīng)明確設(shè)計(jì)使用年限、安全等級(jí)。2） 應(yīng)明確規(guī)定結(jié)構(gòu)件使用鋼材和焊接材料的類型和焊縫質(zhì)量等級(jí)， 有特殊要求時(shí)， 應(yīng)標(biāo)明無損探傷的類別和抽查的百分比。3） 應(yīng)標(biāo)明鋼材和焊接材料的品種、性能及相應(yīng)的國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)， 并應(yīng)對焊接方法、焊縫坡口形式和尺寸、焊后熱處理要求等做出明確規(guī)定， 并標(biāo)注工廠制作或廠地安裝焊縫符號(hào)。

4.2 現(xiàn)場管理嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)

鋼材、焊條等材料出廠質(zhì)量證明書等資料必須齊全，堅(jiān)持鋼材、焊條在現(xiàn)場見證取樣制度，對不符合設(shè)計(jì)質(zhì)量要求的材料嚴(yán)禁使用。堅(jiān)持檢查焊工合格證及其施焊認(rèn)可范圍、有效期。對現(xiàn)場不按工藝要求施工的人員堅(jiān)決給予辭退。

4.3 控制好出廠構(gòu)配件成形質(zhì)量，加強(qiáng)現(xiàn)場管桁架拼裝質(zhì)量

相貫節(jié)點(diǎn)因?yàn)橹Ч艿臄?shù)量、角度、尺寸的不同使得各支管端部的相貫線成為形態(tài)各異的三維曲線，因而相貫線的加工要求高的切割精度和焊接技術(shù)。 加強(qiáng)構(gòu)配件進(jìn)場質(zhì)量控制，對進(jìn)場構(gòu)配件應(yīng)做認(rèn)真檢查，確保所有桿件均按施工圖控制尺寸，采用正確的加工工藝和拼裝方法，嚴(yán)格控制累計(jì)偏差值。拼裝過程中相貫線各桿件的力線應(yīng)匯交于節(jié)點(diǎn)中心，并完全處于自由狀態(tài)，不允許有外力強(qiáng)制固定。組裝構(gòu)件控制基準(zhǔn)、中心線應(yīng)明確表示，并與平臺(tái)基準(zhǔn)線相一致，必須保證定對中心線、水平度、以及端面垂直度，拼裝支承的平面應(yīng)保證其水平度， 并應(yīng)符合支承的強(qiáng)度要求，在安裝桁架的組裝全過程中，一般不得對構(gòu)件進(jìn)行修正、切割或捶擊等，確保管桁架的現(xiàn)場拼裝質(zhì)量。

4.4 對焊工進(jìn)行針對性的培訓(xùn)

直接相貫節(jié)點(diǎn)焊縫部位根據(jù)主管與支管的夾角不同，分為趾部區(qū)、側(cè)部區(qū)、跟部區(qū)和過渡區(qū)。直接相貫節(jié)點(diǎn)焊縫可以采用全焊透對接焊縫及對接與角接組合焊縫；開坡口的部分焊透對接焊縫及對接與角接組合焊縫；也可全部采用角焊縫焊接，針對相貫線焊縫，項(xiàng)目部聘請專家對這部分內(nèi)容給予講課、現(xiàn)場指導(dǎo)。

4.5 加強(qiáng)技術(shù)交流，做好樣板引路

選用技術(shù)高負(fù)責(zé)任的焊工做榜樣，教學(xué)施工，聘請專家現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)。要求施焊前做樣板，樣板驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行施工，加強(qiáng)班前交底及焊前檢查，所有焊縫必須經(jīng)焊工班長檢查合格方可進(jìn)行下到焊縫的施工。

4.6 加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)，完善工藝

一個(gè)產(chǎn)品沒有標(biāo)準(zhǔn)就沒有質(zhì)量可言。對于焊接工程而言，主要指的是焊接的材料使用標(biāo)準(zhǔn)、存放管理標(biāo)準(zhǔn)以及工藝標(biāo)準(zhǔn)等等。標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)管理可以選拔優(yōu)秀的人才，并且激勵(lì)工人在生產(chǎn)施工中時(shí)刻以標(biāo)準(zhǔn)作為準(zhǔn)則和依據(jù)。

5 結(jié)語

通過對赤峰體育中心二期工程的工程實(shí)例，對管桁架鋼結(jié)構(gòu)缺陷類型及防治措施有了初步的了解，但根據(jù)每個(gè)工程實(shí)際情況不同，可能有其它的缺陷類型，但總的來說，不管什么類型，它們總是在一定的內(nèi)因或外因的條件下形成。內(nèi)因是指選材不當(dāng)、設(shè)計(jì)不當(dāng)、制造不良等，外因主要指外界荷載、溫度、氣候等工作條件的變化以及操作工藝和操作過程的適當(dāng)與否等。為免除或盡量減少焊接缺陷的產(chǎn)生，我們首先應(yīng)在充分了解母材及所用焊條的材料性能的基礎(chǔ)上，再根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行正確匹配設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求進(jìn)行焊接操作，以生產(chǎn)出優(yōu)良的焊接產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)