鋼屋架桿件計(jì)算應(yīng)力（鋼屋架桿件計(jì)算應(yīng)力的主要方法和步驟）

鷹潭鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司10分鐘前102閱讀0評(píng)論

鋼屋架桿件計(jì)算應(yīng)力是結(jié)構(gòu)工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的在于確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。以下是鋼屋架桿件計(jì)算應(yīng)力的主要方法和步驟：，，1. 確定材料性質(zhì)：首先需要了解鋼材的力學(xué)性能，包括彈性模量、屈服強(qiáng)度、泊松比等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)將直接影響到應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果。，，2. 建立幾何模型：根據(jù)實(shí)際的鋼屋架尺寸和形狀，使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如AutoCAD）或手工繪制出屋架的幾何模型。，，3. 加載條件分析：分析屋架所承受的載荷類型，如風(fēng)荷載、雪荷載、自重、活荷載等。這些載荷的大小和分布情況將決定桿件的內(nèi)力。，，4. 應(yīng)用應(yīng)力計(jì)算公式：根據(jù)材料的力學(xué)性能以及桿件的受力情況，使用相應(yīng)的公式來計(jì)算桿件的應(yīng)力。常見的計(jì)算公式包括截面法、平衡法等。，，5. 應(yīng)力校核：在計(jì)算得出桿件的應(yīng)力后，還需要進(jìn)行應(yīng)力校核，以確保桿件的承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。如果計(jì)算結(jié)果超出了材料的容許應(yīng)力范圍，則需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。，，6. 結(jié)果輸出與報(bào)告編制：將計(jì)算得到的應(yīng)力結(jié)果以圖表或表格的形式輸出，并編制詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告，供后續(xù)施工和使用參考。

鋼屋架桿件計(jì)算應(yīng)力

在鋼屋架的設(shè)計(jì)和分析中，計(jì)算桿件的應(yīng)力是非常重要的一步。這不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性，還直接影響到材料的選擇和成本控制。以下是鋼屋架桿件計(jì)算應(yīng)力的主要方法和步驟：

1. 基本概念

應(yīng)力：應(yīng)力是反映截面上各點(diǎn)處分布內(nèi)力的集度。它可分為正應(yīng)力（垂直于截面）和剪應(yīng)力（與截面相切）。
正應(yīng)力：用σ表示，拉為正，壓為負(fù)。
剪應(yīng)力：用τ表示，使隔離體有繞隔離體內(nèi)一點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)為正，反之為負(fù)。

2. 計(jì)算方法

橫截面上的應(yīng)力：應(yīng)力是內(nèi)力的集度，內(nèi)力與變形有關(guān)?？梢酝ㄟ^觀察桿件變形來確定應(yīng)力在截面上的分布規(guī)律。例如，軸向拉壓桿的應(yīng)力在橫截面上均勻分布。
正應(yīng)力計(jì)算公式： $\sigma = \frac{F_N}{A}$ $σ = \frac{F _{N}}{A}$
- $F_N$ ：軸力
- $A$ ：桿件的橫截面面積

3. 強(qiáng)度條件

正應(yīng)力強(qiáng)度條件： $\sigma_{\text{max}} \leq [\sigma]$ $σ_{max} \leq [σ]$
- $\sigma_{\text{max}}$ ：最大工作應(yīng)力
- $[\sigma]$ ：材料的容許應(yīng)力
剪應(yīng)力強(qiáng)度條件： $\tau_{\text{max}} \leq [\tau]$ $τ_{max} \leq [τ]$
- $\tau_{\text{max}}$ ：最大剪應(yīng)力
- $[\tau]$ ：材料的容許剪應(yīng)力

4. 具體計(jì)算步驟

確定荷載：首先確定作用在屋架上的各種荷載，包括恒載、活載、雪荷載等。
計(jì)算內(nèi)力：根據(jù)荷載分布，計(jì)算各桿件的內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力等）。
選擇截面：根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，選擇合適的截面形狀和尺寸，以滿足強(qiáng)度條件。
校核強(qiáng)度：根據(jù)選擇的截面，計(jì)算各桿件的最大正應(yīng)力和剪應(yīng)力，驗(yàn)證是否滿足強(qiáng)度條件。

5. 特殊情況處理

次應(yīng)力：在某些情況下，特別是荷載很大的重型桁架中，需要考慮次應(yīng)力的影響。次應(yīng)力是由節(jié)點(diǎn)剛性引起的，雖然一般較小，但在特定情況下不可忽略。
局部彎矩：直接承受節(jié)間荷載的弦桿為壓彎構(gòu)件，需要計(jì)算局部彎矩。局部彎矩理論上應(yīng)按彈性支座上的連續(xù)梁計(jì)算。
計(jì)算長(zhǎng)度：將端部有約束的壓桿化作等效的兩端鉸接的理想軸心壓桿，以確定計(jì)算長(zhǎng)度。

6. 實(shí)例分析

例題1：假設(shè)有一根直徑為14mm的圓桿，許用應(yīng)力為170MPa，受軸向拉力FP=50kN，試校核此桿是否滿足強(qiáng)度條件。
- 計(jì)算軸力： $F_N = 50 \text{kN}$
- 計(jì)算截面面積： $A = \pi \left(\fracv1nrvlt1t{2}\right)^2 = \pi \left(\frac{14}{2}\right)^2 = 153.94 \text{mm}^2$
- 計(jì)算正應(yīng)力： $\sigma = \frac{50 \times 10^3}{153.94} = 324.8 \text{MPa}$
- 校核： $\sigma = 324.8 \text{MPa} > 170 \text{MPa}$
- 結(jié)論：該桿件不滿足強(qiáng)度條件，需要增大截面或減少荷載。