桁架
架的優(yōu)點(diǎn)是桿件主要承受拉力或壓力,可以充分發(fā)揮材料的作用,節(jié)約材料,減輕結(jié)構(gòu)重量。常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。

英文名稱:truss
定義:主要承受軸向力的直桿在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上連接成幾何不變的格構(gòu)式承重結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用學(xué)科:水利科技(一級學(xué)科);工程力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、建筑材料(二級學(xué)科);工程結(jié)構(gòu)(水利)
桁架常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多邊形桁架、平行弦桁架,及空腹桁架。在選擇桁架形式時,應(yīng)綜合考慮桁架的用途、材料、支承方式和施工條件,在滿足使用要求的前提下,力求制造和安裝所用的材料和勞動量為最小。
三角形桁架
在沿跨度均勻分布的節(jié)點(diǎn)荷載下,上下弦桿的軸力在端點(diǎn)處最大,向跨中逐漸減少;腹桿的軸力則相反。三角形桁架由于弦桿內(nèi)力差別較大,材料消耗不夠合理,多用于瓦屋面的屋架 中。
梯形桁架
和三角形桁架相比,桿件受力情況有所改善,而且用于屋架中可以更容易滿足某些工業(yè)廠房的工藝要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架,桿件受力情況較梯形略差,但腹桿類型大為減少,多用于橋梁和棧橋中。
多邊形桁架
也稱折線形桁架。上弦節(jié)點(diǎn)位于二次拋物線上,如上弦呈拱形可減少節(jié)間荷載產(chǎn)生的彎矩,但制造較為復(fù)雜。在均布荷載作用下,桁架外形和簡支梁的彎矩圖形相似,因而上下弦軸力分布均勻,腹桿軸力較小,用料最省,是工程中常用的一種桁架形式。
空腹桁架
基本取用多邊形桁架的外形,上弦節(jié)點(diǎn)之間為直線,無斜腹桿,僅以豎腹桿和上下弦相連接。桿件的軸力分布和多邊形桁架相似,但在不對稱荷載作用下桿端彎矩值變化較大。優(yōu)點(diǎn)是在節(jié)點(diǎn)相交會的桿件較少,施工制造方便。
2、折疊桁架:最大的優(yōu)點(diǎn)就是運(yùn)輸成本低,可重復(fù)利用性稍遜。產(chǎn)品分為方管和圓管兩種。
3、蝴蝶桁架:桁架中最具有藝術(shù)性的一種,造型奇特,優(yōu)美。
4、球節(jié)桁架:又叫球節(jié)架,造型優(yōu)美,堅(jiān)固性好,也是桁架中造價最高的一種。
平面桁架一般按理想的鉸接桁架進(jìn)行計(jì)算,即假設(shè)荷載施加在桁架節(jié)點(diǎn)上(如果荷載施加在節(jié)間時,可按簡支梁換算為節(jié)點(diǎn)荷載),并和桁架的全部桿件均在同一平面內(nèi),桿件的重心軸在一直線上,節(jié)點(diǎn)為可自由轉(zhuǎn)動的鉸接點(diǎn)。理想狀態(tài)下的靜定桁架,可以將桿件軸力作為未知量,按靜力學(xué)的數(shù)解法或圖解法求出已知荷載下桿件的軸向拉力或壓力(見桿系結(jié)構(gòu)的靜力分析)。
工程用的桁架節(jié)點(diǎn),一般是具有一定剛性的節(jié)點(diǎn)而不是理想的鉸接節(jié)點(diǎn),由于節(jié)點(diǎn)剛性的影響而出現(xiàn)的桿件彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力稱為次應(yīng)力。計(jì)算次應(yīng)力需考慮桿件軸向變形,可用超靜定結(jié)構(gòu)的方法或有限元法求解。
空間桁架由若干個平面桁架所組成,可將荷載分解成與桁架同一平面的分力按平面桁架進(jìn)行計(jì)算,或按空間鉸接桿系用有限元法計(jì)算。
根據(jù)桁架桿件所用的材料和計(jì)算所得出的內(nèi)力,選擇合適的截面應(yīng)能保證桁架的整體剛度和穩(wěn)定性以及各桿件的強(qiáng)度和局部穩(wěn)定,以滿足使用要求。
桁架的整體剛度以控制桁架的最大豎向撓度不超過容許撓度來保證;平面桁架的平面外剛度較差,必須依靠支撐體系保證。支撐系統(tǒng)有上弦支撐、下弦支撐、垂直支撐和桁架共同組成空間穩(wěn)定體系。
溫州科技館工程中鋼結(jié)構(gòu)共分為六個單體:
1、標(biāo)志塔為鋼結(jié)構(gòu)塔,塔高62.016米,塔身為管架結(jié)構(gòu),采用空間鋼管結(jié)構(gòu)體系。
2、中廊屋蓋采用空間鋼管結(jié)構(gòu)體系,鋼管之間采用直接相貫的焊接節(jié)點(diǎn),主桁架為平面桁架。
3、北展廳屋蓋采用空間鋼管結(jié)構(gòu)體系,鋼管之間采用直接相貫的焊接節(jié)點(diǎn),主桁架為平面桁架。
4、南展廳螺栓球節(jié)點(diǎn)正方四角錐網(wǎng)架。屋面采用雙層壓型彩鋼板。
5、球形網(wǎng)架直徑為33.5米的球體網(wǎng)架。
6、鋼折板雨棚為H型簡易鋼結(jié)構(gòu)。
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