梯形屋架設(shè)計例題36米（梯形屋架設(shè)計中的關(guān)鍵節(jié)點）

贛州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計08-292.6 K閱讀0評論

在梯形屋架設(shè)計中，關(guān)鍵節(jié)點的確定對于確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。以下是一個36米長的梯形屋架設(shè)計示例，其中包含了幾個關(guān)鍵的設(shè)計節(jié)點：，，1. **節(jié)點位置選擇**：根據(jù)荷載分布、支撐條件以及材料屬性，合理選擇節(jié)點位置。在承受較大水平力時，應(yīng)選擇在屋架的重心附近或通過梁柱連接點。，，2. **節(jié)點構(gòu)造設(shè)計**：確保節(jié)點能夠承受預(yù)期的荷載，包括軸力、彎矩和剪力等。這通常涉及到選擇合適的螺栓、銷釘或其他連接件來傳遞荷載。，，3. **節(jié)點剛度與強(qiáng)度計算**：通過使用適當(dāng)?shù)墓胶统绦蜻M(jìn)行節(jié)點剛度和強(qiáng)度的計算，確保節(jié)點在各種工況下都能正常工作。，，4. **節(jié)點細(xì)節(jié)處理**：考慮節(jié)點處的應(yīng)力集中問題，可能需要進(jìn)行節(jié)點加強(qiáng)或使用特殊材料以提高其承載能力。，，5. **節(jié)點優(yōu)化**：通過迭代設(shè)計和測試，不斷優(yōu)化節(jié)點設(shè)計，以減少材料消耗并提高整體結(jié)構(gòu)性能。，，梯形屋架設(shè)計中的節(jié)點是整個結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，需要精心設(shè)計以確保安全和功能性。

一、36米梯形屋架的結(jié)構(gòu)形式與幾何尺寸

在一些設(shè)計實例中，梯形屋架的結(jié)構(gòu)形式及幾何尺寸是根據(jù)多種因素確定的。例如在無檁屋蓋體系下，可能會有特定的端部高度和中間高度取值等。對于36米跨的梯形屋架，會考慮到其跨度較大的特點進(jìn)行設(shè)計。
如在某36m跨梯形鋼屋架課程設(shè)計計算書中提到的結(jié)構(gòu)形式及幾何尺寸，要綜合考慮屋面結(jié)構(gòu)體系、支撐布置等因素。這些因素相互影響，共同確定屋架的整體形狀和各部分尺寸關(guān)系。這部分內(nèi)容可參考。

二、荷載計算

（一）恒荷載

屋面材料：包括防水層（如二氈三油加小石子防水層等）、保溫層（如60mm厚泡沫混凝土保溫層）、找平層（如20厚1:2.5水泥砂漿找平層）等材料的自重都會形成恒荷載。例如，這些材料的自重可能分別為 $0.35kN/m2$ 、 $0.36kN/m2$ 、 $0.40kN/m2$ 等，再加上預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板（包括灌縫）的自重 $1.50kN/m2$ 以及懸掛管道等的自重 $0.05kN/m2$ 和屋架和支撐自重 $0.46kN/m2$ ，總共達(dá)到 $2.312kN/m2$ 。這些數(shù)據(jù)來源于。

（二）可變荷載

屋面活荷載和雪荷載：屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可能為 $0.5kN/m2$ ，雪荷載需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件等因素確定，并且屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，計算時取較大的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計算。在一些地區(qū)，雪荷載可能有特定的取值，例如 $0.35kN/m2$ ，但如果屋面活荷載更大，則取屋面活荷載的值進(jìn)行設(shè)計計算，這一原則在中有體現(xiàn)。
風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓值（如 $0.30kN/m2$ ）也是可變荷載的一部分，但在某些情況下，當(dāng)屋面永久荷載較大時，負(fù)風(fēng)壓設(shè)計值小于永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值，永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下不致使桿件內(nèi)力變號，則可能不考慮風(fēng)荷載的影響，具體可參考。

三、內(nèi)力計算

要計算由屋架單位荷載 $P = 1kN$ 產(chǎn)生的內(nèi)力，以及由固端彎矩產(chǎn)生的內(nèi)力等。通過這些內(nèi)力計算，可以確定屋架在不同荷載作用下各桿件的受力情況，為后續(xù)的桿件設(shè)計提供依據(jù)，具體計算過程可參考。

四、節(jié)點設(shè)計

（一）設(shè)計原則

結(jié)構(gòu)安全：節(jié)點設(shè)計首先要保證結(jié)構(gòu)安全，能夠承受屋架在各種工況下的荷載傳遞。例如在承受恒荷載、可變荷載以及可能的地震、風(fēng)振等動態(tài)荷載時，節(jié)點不能出現(xiàn)破壞或失效的情況。
施工便利：節(jié)點的構(gòu)造應(yīng)便于施工安裝，降低施工難度和成本。比如選擇合適的連接方式（焊接、螺栓連接或鉚釘連接），使得在施工現(xiàn)場能夠高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行安裝。
經(jīng)濟(jì)性：盡可能節(jié)約材料，降低成本。在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求的前提下，選擇合適的節(jié)點板尺寸、螺栓和鉚釘規(guī)格等，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的目的。
耐久性：節(jié)點應(yīng)具有良好的耐久性，能夠承受自然環(huán)境的影響。這可能涉及到節(jié)點的防腐處理等措施，確保節(jié)點在長期使用過程中性能不下降。這些設(shè)計原則在中有闡述。

（二）節(jié)點類型選擇

鉚釘連接節(jié)點：適用于需要高強(qiáng)度連接的節(jié)點，具有較高的承載能力。
焊接節(jié)點：適用于結(jié)構(gòu)形式簡單、承載力要求不高的節(jié)點。
螺栓連接節(jié)點：也有其適用的場景，在安裝和拆卸相對方便的部位可能會優(yōu)先考慮。這些節(jié)點類型的選擇依據(jù)可參考。

五、穩(wěn)定性分析

（一）分析方法

有限差分法：將連續(xù)的結(jié)構(gòu)離散化為有限個小的差分單元，通過差分方程來描述結(jié)構(gòu)的運(yùn)動方程，進(jìn)而求解結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
實驗法：通過實驗測試，對實際結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評估。
能量法：基于能量的角度，通過計算結(jié)構(gòu)的變形能、勢能等，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性條件。
有限元法：通過建立數(shù)學(xué)模型，將結(jié)構(gòu)離散化為有限個單元，對每個單元進(jìn)行受力分析，進(jìn)而得到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。以上分析方法在中有介紹。

（二）穩(wěn)定性考慮因素

靜力穩(wěn)定性分析：要考慮屋架的支撐條件，如支撐桿的長度、角度等對靜力穩(wěn)定性的影響，計算屋架在恒定載荷下的最大承載力和最小承載力，確保屋架在各種工況下都能保持穩(wěn)定。
動力穩(wěn)定性分析：分析屋架在動態(tài)載荷下的穩(wěn)定性，如地震、風(fēng)振等自然因素引起的動態(tài)載荷。通過模態(tài)分析和振動測試，了解屋架的固有頻率和振型，評估其在動態(tài)載荷下的穩(wěn)定性。根據(jù)靜力和動力穩(wěn)定性分析的結(jié)果，計算屋架的穩(wěn)定性安全系數(shù)，安全系數(shù)一般要求大于1，表示結(jié)構(gòu)具有一定的安全儲備。這些穩(wěn)定性考慮因素參考自。

梯形屋架設(shè)計中的關(guān)鍵節(jié)點

36米梯形屋架的荷載分配

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