变电构架梁建模(计算简图)节点处理问题----与一位大学教师的通信及QQ聊天记录
2010年11月26日
第一封信：
================== 第二封信：
这梁，也像上面铁路中的图一样的，。
其倒三角的“桁架梁”，上下弦杆是用角钢，腹杆全部是圆钢。
但你看一下，单线展开图，若按桁架结构来计算的话，其节点是不能平衡的，也就是其空间不是静定结构的。
像此类结构应该是按组合结构来计算的。
我的问题还是上面那两个问题。
怎么样建模才符合实际情况，钢结构应该如何简化其结点（刚结点。
铰结点），怎么样的情况下可以按刚结点。
？
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第三封信：
第四封信：
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建工人 20:49:32
这种结构，我用ansys算过的呀 .必须要用结构分析软件计算 ;而不是结构力学所能解决的问题啊.
星望 20:50:04
是啊,但关键是建模时,如何处理节点的问题啊
建工人 20:50:59
上面两个，下面一根，这三根弦杆当作梁，建模时用Beam单元
建工人 20:51:44
腹杆用link单元，也就是两端铰接在梁上
星望 20:53:19
那如果铁路上的那个加上斜腹杆之后呢?难道就不能桁架来处理吗?
建工人 20:54:37
都是桁架啊
建工人 20:54:44
超静定桁架
建工人 20:55:34
所有的桁架，上下弦杆都是当作梁处理的
星望 20:56:01
但这样的话,节点上就存在弯矩了
建工人 20:56:04
结构力学教材上的那种桁架模型，在这类钢结构中是不现实的
建工人 20:56:21
弯矩很小
建工人 20:56:28
我都算过了
建工人 20:56:41
就像铁路上的这个桁架结构一样的
你把弦杆当作梁处理
腹杆当作两端铰接的仅受轴力的杆处理 ;到时候安全系数，或荷载稍微搞保守点就是了 . 建工人 20:58:13
弦杆是这样的
建工人 20:58:27
腹杆还是要作为“杆”哦
星望 20:59:17
那我问你:真正的桁架,如果所有的节点都应固结来处理,与按铰结来处理,两者那个更安全? 建工人 20:59:45
肯定是按铰接安全啊
星望 21:00:18
为什么呢? 按铰接不是不考虑弯矩怎么会更安全呢?
建工人 21:00:31
换句话说啊 :按固结算出来，结构能够承受的荷载，要小于按铰接的
建工人 21:01:35
你现在是截面设计还是荷载复核啊？？先告诉我这个
星望 21:02:22
当然是已知荷载设计截面
建工人 21:02:34
按铰接，设计出来的截面尺寸要大些；
按固结，设计出来的截面尺寸要小些
星望 21:04:22
那你能不能给我说出个理由出来:为什么会这样呢?固结节点,计算长度是小了,但不是要考虑弯矩吗?
建工人 21:05:16
我说了，尽管是按固结，但弯矩的影响很小
星望 21:05:23
还有像铁路上的那种结构,安全系数是不是要放大一些?
建工人 21:05:31
因为你的腹杆还是按铰接杆考虑的
建工人 21:05:46
所以这样建模其实是比较接近实际情况的。
建工人21:06:41
我计算了极限承载能力，大概是“荷载标准组合的3-4倍”左右.
建工人21:08:15
铁路上的这种情况，其实这种结构型式是很合理的
建工人21:09:17
当然，如果上弦杆平面每个空格里再添加一根“平面斜杆”，可能更合理些
建工人21:09:48
这种倒三角形的受力状态很好,稳定性比较好.
现在用得很多
星望21:10:25
这个我知道啊,因为下面受拉,不存在稳定的问题
建工人21:11:25
你现在是要计算铁路上的这种“钢管倒三角形桁架”还是“型钢倒三角形桁架？？
星望21:12:47
总结一下:"桁架"可以按组合结构的建模,但用桁架建模安全系数更大一些,因为节点弯矩很小,影响比较小.
星望21:13:03
型钢倒三角
建工人21:13:24
干嘛不用圆钢管啊？？
星望21:14:14
荷载小,浪费钱啊.难道,钢管更合理吗?
星望21:15:04
钢管,因为荷载小,怕节点不好处理吧
建工人21:15:07
圆钢管用得多些，而且美观
建工人21:15:13
可能造假会高些
建工人21:16:35
桁架按组合结构建模，上、下弦杆按固结的梁处理，所有腹杆都按两端铰接的杆处理，这是比较符合实际情况的，我看过很多论文，在处理桁架是都是这样的。
因为腹杆都是两端铰接的杆，所以即使上、下弦杆处理成梁而产生弯矩，根本就不会影响腹杆啊
建工人21:17:46
而上、下弦杆本身的连接本来就比较接近固结（一般不叫”固结”，叫“刚接”比较地道）
星望21:18:14
明白啊. 但像铁路上的那个梁及另外我传给你的两个图不是真正意思上的桁架吧.桁架应该是二力杆
建工人21:19:02
都叫桁架,所有人都这么叫
星望21:20:00
但结构力学课本上不是这样的.
建工人21:19:59
因为上、下弦杆处理成梁，在某种程度上，肯定比处理成铰接杆高估了桁架的承载能力.这下应该说清楚了
星望21:21:50
"高估",你直接给出结论.应该给出一个理由.
建工人21:22:18
桁架按组合结构建模，上、下弦杆按刚结的梁处理，所有腹杆都按两端铰接的杆处理，这是比较符合实际情况的，我看过很多论文，在处理桁架是都是这样的。
因为腹杆都是两端铰接的杆，所以即使上、下弦杆处理成梁而产生弯矩，根本就不会影响腹杆啊，
而上、下弦杆本身的连接本来就比较接近固结（一般不叫”固结”，叫“刚接”比较地道），上、下弦杆处理成梁，在某种程度上，肯定比处理成铰接杆高估了桁架的承载能力；
所以，这样处理后，再设计出来的截面，会比全部处理成铰的截面小些
星望21:24:04
这么说,桁架上下弦杆按梁单元来计算,不存在问题安全.而安桁架来处理,安全系数偏高一些>
建工人21:24:26
对
建工人21:24:51
按梁处理上、下弦杆，你设计出来的截面稍微去保守点，就没问题
而如果按铰接算，设计出来的截面，会被审图的打回来的
星望21:25:31
为什么还要保守,你不是说更合理吗?----
建工人21:26:10
稍微取大一点点哦，肯定还是会比按铰接设计的截面要小
建工人21:31:18
你把弦杆当铰接建模，整个模型没什么战斗力的
建工人21:32:05
因为本来弦杆上面每一段连接的地方，就比较“刚”···
星望21:33:02
但腹杆与弦杆不能刚结来处理.
建工人21:34:00
恩,如果刚接，那就太高估桁架的承载能力了.
建工人21:36:02
我当时硕士的时候，主要研究了桁架的
建工人21:36:08
当时看了很多文献的
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后记及总结:
首先记住:"理论永远落后于实践."
这类"桁架",上下弦杆在建模时,只能按梁单元来建模,也就是整个梁按组合结构来计算,而不能按按真正的桁架(我理解的真正桁架应该是所有的杆件都是二力杆---只受轴力,不受弯矩)来计算.这样一来好像与大学所学的有点出入,大学钢结构课本上,这类梁结构应该是形成桁架才成,而我们在变电构架梁往往出现,第二、三及四封信中的梁.这种梁不能形成真正意思上的桁架结构,若按桁架结构来建模,就不是空间上的静定结构,只能按组合结构来建模.那问题就出来了:这样行吗? 从笔者与建工人的对话中可知:这样做是可以的,而且是更符合实际.因为上下弦杆是连续杆件,节点有一点的刚度.可以承受一定的弯矩,而这类的结构节点弯矩比较小.
第二按组合结构计算,同样的结构承载力更高,原因是:因为节点按刚结,这样的上下弦杆的计算长度更小,其稳定性更高,相应承载力更大一些.
还有一个问题:节点多刚,才比较“刚”,刚用什么算的?这个问题请大家一起思考?
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