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鋼結(jié)構(gòu)屋架內(nèi)力計(jì)算(全跨和半跨荷載組合內(nèi)力分析)

在鋼結(jié)構(gòu)屋架的設(shè)計(jì)和分析中,全跨和半跨荷載組合內(nèi)力分析是至關(guān)重要的。這種分析方法涉及將屋架的荷載分布劃分為全跨和半跨兩部分,并分別計(jì)算這兩部分的內(nèi)力。全跨荷載通常包括永久荷載(如自重)和活荷載(如雪荷載、風(fēng)荷載等),而半跨荷載則僅考慮活荷載。通過這種方式,可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)屋架在不同荷載條件下的響應(yīng),確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。這種方法還可以幫助設(shè)計(jì)師優(yōu)化屋架的截面尺寸和材料選擇,以減輕整體重量并提高經(jīng)濟(jì)性。全跨和半跨荷載組合內(nèi)力分析為鋼結(jié)構(gòu)屋架的設(shè)計(jì)提供了一種有效的工具,有助于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)性能和耐久性。

鋼結(jié)構(gòu)屋架內(nèi)力計(jì)算

1. 荷載組合

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)屋架內(nèi)力計(jì)算時(shí),首先需要考慮荷載的組合。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,對(duì)于普通鋼屋架,通??紤]以下兩種荷載組合:

  • 全跨恒載 + 全跨活載
  • 全跨恒載 + 半跨活載

2. 內(nèi)力分析方法

內(nèi)力分析是鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)的重要步驟,常用的方法包括圖解法、解析法、電算和查表法。具體分析時(shí),可以先分別計(jì)算(或查表)全跨和半跨單位節(jié)點(diǎn)荷載作用下的內(nèi)力,根據(jù)不同的荷載組合,列表計(jì)算。

3. 節(jié)點(diǎn)剛性影響

屋架節(jié)點(diǎn)多為焊接,交匯桿件通過節(jié)點(diǎn)板相連,節(jié)點(diǎn)具有一定剛性。節(jié)點(diǎn)剛性會(huì)引起桿件次應(yīng)力,次應(yīng)力一般較小,不予考慮。但在荷載很大的重型桁架中,有時(shí)需要計(jì)入次應(yīng)力的影響。

4. 桿件內(nèi)力變號(hào)

在屋架中部,某些桿件在全跨荷載時(shí)受拉,而在半跨荷載時(shí)可能受壓。半跨荷載包括活荷載、雪荷載、積灰荷載以及單側(cè)施工的情況。

5. 節(jié)間荷載作用

對(duì)于節(jié)間荷載作用的屋架,將節(jié)間荷載分配到相鄰的節(jié)點(diǎn)上,按只有節(jié)點(diǎn)荷載作用的屋架計(jì)算各桿內(nèi)力。直接承受節(jié)間荷載的弦桿為壓彎構(gòu)件(N,M),局部彎矩M理論上應(yīng)按彈性支座上的連續(xù)梁計(jì)算。

6. 實(shí)例計(jì)算

以一個(gè)具體的實(shí)例為例,假設(shè)屋架跨度為30m,柱距為6m,車間內(nèi)有兩臺(tái)15t/3t中級(jí)工作制軟鉤橋式吊車。屋面采用長(zhǎng)尺復(fù)合屋面板,板厚50mm,檁距不大于1800mm。檁條采用冷彎薄壁卷邊槽鋼C200×70×。

6.1 支座反力計(jì)算

首先,需要計(jì)算支座反力。假設(shè)屋面均布活荷載為0.5kN/m2,雪荷載為0.3kN/m2,則全跨恒載+全跨活載的總荷載為:q=g+q=0.5+0.3=0.8kN/m2q = g + q_{\text{活}} = 0.5 + 0.3 = 0.8 \text{kN/m}^2

支座反力為:R=q?l2=0.8×302=12kNR = \frac{q \cdot l}{2} = \frac{0.8 \times 30}{2} = 12 \text{kN}

6.2 內(nèi)力計(jì)算

接下來,計(jì)算各桿件的內(nèi)力。以左半跨為例,假設(shè)節(jié)點(diǎn)a、b、c等處的荷載分別為 PaP_a、PbP_b、PcP_c 等,通過節(jié)點(diǎn)平衡方程,可以求得各桿件的軸力、剪力和彎矩。例如,節(jié)點(diǎn)a的平衡方程為:Nab+Nac=PaN_{ab} + N_{ac} = P_aVab=Vac=0V_{ab} = V_{ac} = 0Mab+Mac=0M_{ab} + M_{ac} = 0

通過類似的步驟,可以計(jì)算出所有節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力。

以上步驟僅為簡(jiǎn)化的計(jì)算流程,實(shí)際工程中需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)規(guī)范和荷載情況,進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和校核。

鋼結(jié)構(gòu)屋架內(nèi)力計(jì)算(全跨和半跨荷載組合內(nèi)力分析)

鋼結(jié)構(gòu)屋架荷載組合原則

鋼結(jié)構(gòu)屋架內(nèi)力分析技巧

鋼結(jié)構(gòu)屋架設(shè)計(jì)規(guī)范解讀

節(jié)點(diǎn)剛性對(duì)內(nèi)力影響分析

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