桁架搭設(shè)按照什么計(jì)算（桁架搭設(shè)的安全標(biāo)準(zhǔn)）

阿壩藏族羌族自治州鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1周前 ( 12-25 00:14 ) 1 搶沙發(fā)

桁架搭設(shè)的計(jì)算方法遵循嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。根據(jù)桁架的設(shè)計(jì)要求和載荷情況，確定其尺寸、材料和構(gòu)造方式。采用力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算，包括計(jì)算桿件的應(yīng)力、變形和穩(wěn)定性等參數(shù)。還應(yīng)考慮風(fēng)荷載、地震作用和其他外部因素對(duì)桁架的影響。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要遵循相關(guān)的工程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》等，確保桁架的安全性和可靠性。

一、桁架搭設(shè)計(jì)算的依據(jù)

（一）結(jié)構(gòu)形式與力學(xué)分析

桁架的類型：不同類型的桁架（如三角形、梯形、平行弦形等）其力學(xué)性能不同，在計(jì)算時(shí)需考慮其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。例如三角形桁架在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，桿件內(nèi)力分布有其特定規(guī)律。從力學(xué)方面分析，桁架外形與簡(jiǎn)支梁的彎矩圖相似時(shí)，上下弦桿的軸力分布均勻，腹桿軸力小，用料最省。木桁架做成三角形，鋼桁架采用梯形或平行弦形，鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土桁架為多邊形或梯形為宜。
荷載類型與計(jì)算
- 靜荷載：包括桁架自身重量、固定在桁架上的設(shè)備重量等。例如在計(jì)算舞臺(tái)桁架時(shí)，要考慮桁架搭建所用材料的重量，這是恒載部分。對(duì)于房屋建筑用的桁架，一般僅進(jìn)行靜力計(jì)算；對(duì)于風(fēng)力、地震力、運(yùn)行的車輛和運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械等動(dòng)荷載，則化為乘以動(dòng)力系數(shù)的等效靜荷載進(jìn)行計(jì)算。
- 動(dòng)荷載：像大跨度橋梁桁架和飛機(jī)機(jī)翼桁架等特殊重大的承受動(dòng)荷載的桁架，需要特殊考慮動(dòng)荷載的影響，如風(fēng)力、地震力、運(yùn)行的車輛和運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械等動(dòng)荷載，要按動(dòng)荷載進(jìn)行專門的力學(xué)分析，或者化為乘以動(dòng)力系數(shù)的等效靜荷載進(jìn)行計(jì)算。

（二）材料特性

材料的強(qiáng)度和彈性模量：不同材料（如鋼材、木材、混凝土等）具有不同的強(qiáng)度和彈性模量。例如，鋼材的強(qiáng)度較高，彈性模量也較大，在計(jì)算桁架桿件的承載能力和變形時(shí)，需要依據(jù)鋼材的具體力學(xué)性能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。桁架桿件所用的材料決定了其能夠承受的內(nèi)力大小，根據(jù)計(jì)算所得出的內(nèi)力，選擇合適的截面以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，滿足使用要求。
材料的密度：在計(jì)算桁架重量時(shí)，材料密度是關(guān)鍵因素。以鋼管桁架為例，鋼管重量計(jì)算公式為 $W = \rho V$ （其中 $W$ 為鋼管的重量， $\rho$ 為鋼管的密度， $V$ 為鋼管的體積），常見(jiàn)的鋼管密度為7850千克/立方米。對(duì)于鋼管桁架重量計(jì)算，公式 $W=\sum(L_{Di}\rho_{i})/1000$ （其中 $W$ 為桁架的重量， $L_{Di}$ 為第 $i$ 個(gè)鋼管的長(zhǎng)度， $\rho_{i}$ 為第 $i$ 個(gè)鋼管的密度），這都體現(xiàn)了材料密度在重量計(jì)算中的重要性。

二、具體的計(jì)算內(nèi)容

（一）尺寸計(jì)算

高度與跨度之比：桁架的高度與跨度之比通常有一定的范圍，一般采用 $1/6～1/12$ ，在設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范中有具體規(guī)定。這個(gè)比例關(guān)系影響著桁架的受力性能和穩(wěn)定性等多方面性能。
桿件長(zhǎng)度計(jì)算：根據(jù)桁架的整體形狀和布局，通過(guò)幾何關(guān)系計(jì)算各桿件的長(zhǎng)度。例如在已知桁架的整體外形尺寸（如長(zhǎng)、寬等）以及桁架的形狀（三角形、平行弦等）的基礎(chǔ)上，利用勾股定理等幾何方法計(jì)算桿件長(zhǎng)度。

（二）內(nèi)力計(jì)算

節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算：如果荷載施加在桁架節(jié)間時(shí)，可按簡(jiǎn)支梁換算為節(jié)點(diǎn)荷載。先確定作用在桁架上的荷載（如均布荷載、集中荷載等），再根據(jù)荷載的分布情況和桁架的結(jié)構(gòu)形式，將荷載等效到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，計(jì)算節(jié)點(diǎn)荷載。例如對(duì)于一個(gè)承受均布面荷載的桁架，要先計(jì)算出總的荷載大小，然后按照一定的規(guī)則（如根據(jù)節(jié)間距離等）分配到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上。
桿件內(nèi)力計(jì)算：基于節(jié)點(diǎn)荷載，通過(guò)力學(xué)分析方法（如靜力學(xué)平衡方程等）計(jì)算各桿件的內(nèi)力（軸力、剪力、彎矩等）。對(duì)于理想的鉸接桁架（假設(shè)荷載施加在桁架節(jié)點(diǎn)上，且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(dòng)的鉸接點(diǎn)），可利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算桿件內(nèi)力。但實(shí)際工程中的桁架節(jié)點(diǎn)一般是具有一定剛性的節(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，在精確計(jì)算時(shí)也需要考慮。

（三）強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算

強(qiáng)度驗(yàn)算：根據(jù)桿件內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，結(jié)合桿件的材料強(qiáng)度，驗(yàn)算桿件是否滿足強(qiáng)度要求。例如，已知桿件的軸力、彎矩等內(nèi)力，以及桿件的截面形狀和尺寸，利用材料的屈服強(qiáng)度等強(qiáng)度指標(biāo)，通過(guò)相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算公式（如對(duì)于軸向受力桿件， $\sigma = N/A\leqslant[\sigma]$ ，其中 $\sigma$ 為桿件的應(yīng)力， $N$ 為軸力， $A$ 為桿件截面面積， $[\sigma]$ 為材料的許用應(yīng)力）來(lái)驗(yàn)算桿件強(qiáng)度。
穩(wěn)定性計(jì)算：對(duì)于受壓桿件，要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，以防止桿件發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。例如，根據(jù)桿件的長(zhǎng)度、截面形狀和尺寸以及材料的彈性模量等參數(shù)，利用穩(wěn)定系數(shù)等方法（如歐拉公式的修正公式等）來(lái)計(jì)算受壓桿件的臨界力，確保桿件所受壓力小于臨界力，以保證穩(wěn)定性。

（四）撓度計(jì)算

計(jì)算目的：撓度計(jì)算是為了控制桁架在荷載作用下的變形量，確保桁架的變形在允許范圍內(nèi)，不影響其正常使用功能。
計(jì)算方法：根據(jù)桁架的結(jié)構(gòu)形式、荷載情況以及材料特性等，通過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算桁架的撓度。例如對(duì)于特定截面形狀（如工字鋼等）的桁架桿件，利用相應(yīng)的撓度計(jì)算公式，考慮桿件的慣性矩、跨度、荷載等因素來(lái)計(jì)算最大撓度值，并且與規(guī)范規(guī)定的允許撓度值進(jìn)行比較。