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[PKPM] 桁架、支架、排架建模设计
•填板统一采用总信息钢号。
连接节点的设置,构件刚接对次弯矩的影响
• 由于弦杆的截面高度较大,在受力上接近于连续 梁,应全部刚接连续处理。 • 当弦杆的转动刚度较大时,由于变形引起的次弯 矩就不可忽略了。
屋架和主体结构的整体建模计算
• 从设计上说,整体计算要好于局部分析
- 对柱而言,可以真实反映屋架对柱的反力,如果柱本身就是屋架 的一部分,就更应一体计算,否则会有荷载丢失。
08版对斜柱的 柱间风荷载自 动处理
作用力不垂直于构件 表面,需要转化为节 点风荷载输入
作用力垂直于构件表 面,无需调整
桁架上下弦及腹杆的平面内外计算长度的选取
• 默认情况下,程序的计算长度系数都为-1,即由程序自动 确定,确定的原则由“参数输入”-“总信息参数”-“钢柱 计算长度系数方法”控制,桁架可按无侧移控制。
较小,可以用槽钢或角钢组合等截面。 • 阶型上柱由于轴力较小,截面不大,可以使用实 腹截面。
轴线的输入,柱距的确定
• 轴线的确定应该以吊车的跨度为准,应该以能正确布置 下吊车为宜。 • 为了保证吊车的安装(一般吊车梁中心应该和柱的吊车 肢型心一致),建议在布置柱时,应满足左侧吊车肢型 心到右侧吊车肢型心的距离=吊车梁跨度。
焊缝的设计按照支撑轴力计算 • 节点板绘制偏大时,可以修改出图的比例。
构件不同钢号的节点设计
设计原则:
•在节点上,节点板的钢号 应是采用该节点上,所有 构件钢号中最小的做为节 点板钢号。
•施工图中如果弦杆各段采 上图节点板钢号采用Q235,焊缝按照 用 了 不 同 的 钢 号 , 会 自 动 Q235计算; 设 置 拼 接 , 并 在 材 料 表 中 构件缀板钢号采用总信息钢号Q235 统计材料上分别统计。
• 由于活动支架本身只有自重荷载,迎风面也很小, 可以不考虑自身风荷载。 • 主要的恒活荷载来自上部的设备荷载,可以作为 节点荷载加到支架顶端。 • 如果上部设备有比较大的挡风面积,还需要将设 备的风荷载作为节点风荷载加到支架的柱顶。
单拉杆的设置
• 单拉杆的工作原理就是在受拉状态下提供强度, 但是在受压情况下退出工作。由于只考虑受拉, 可以按拉杆的长细比要求控制
荷载简图
柱构件与梁构件的区别
模型1(构件按柱输入)
模型2(构件按梁输入)
弯矩图 剪力图
是否有必要将桁架节点都设置为铰接?如何考虑节点 的次弯矩?
• 传统的计算模型将桁架设为铰接主要是为了手算方便。实 际用节点板时更接近于半刚接。但是由于输入的杆件截面 模量比较小,变形导致的节点次弯矩也较小,所以按铰接 计算时,差别不是太大。
• 节点设计的差别,不同转角下,连接的构造是不 同的。
工字型立 柱0度布置 时:
工字型立 柱90度布 置时:
支座反力的合成与基础设计
• 在基础节点上由于出现了杆件的汇交,需要将汇 交杆件的内力分解并合成。最后合成的内力可以 在基础计算文件中查到。 • 在节点设计时,也采用了合成以后的内力进行设 计。
• 为了考虑次弯矩,可以按固接输入。铰接只是输入习惯问 题,使用计算机设计时,完全可以都按固接处理(支座杆 除外)
• 规范中8.4.5条中对于可不考虑次弯矩的情况作了规定,主 要出发点就是转动刚度越小,次弯矩就越小。
上弦杆线刚度较大时次弯矩的影响
不考虑次弯 矩影响,上 部弦杆的弯 矩为0
考虑次弯矩 影响,上部 弦杆的弯矩 较大
• 单拉杆布置可能会造成结构在某些情况下出现机 构,特别是地震分析时。所以布置时必须谨慎。 交叉杆输入时,建议取消中间的交叉节点。
截面布置角度对设计的影响
• 长细比验算的差别:新的钢结构规范中对单轴对 称截面绕对称轴的平面外长细比要考虑扭转以后 的换算长细比 • 强度验算的差别:不同构件的X、Y轴的模量是不 同的,角度布置的差别会导致平面内和平面外稳 定和强度的差别。
偏心的原则,如何实现柱对齐
• 对于边列的阶型柱,考虑到墙面的布置和连接,应尽量 做到柱子的边皮对齐。程序中提供了偏心对齐的功能。
• 程序内对于偏心给出三种处理方式:中心对齐即形心对 齐,而左右边对齐则是搜索截面最边侧外皮对齐。
• 对于某些截面程序不能很好对齐的,可以通过查看截面 数据来手算处理。
屋面体系的选择以及和柱的连接
• 确定计算长度方法可按“无侧移”考虑,建议可 以按照前面的确定规则,手动修改计算长度或长 度系数。
桁架结构的优化
• 结构类型选择桁架 • 桁架的杆件都以轴力为主,所以如果为了达到用 钢量最小,在分组时可以参考内力情况来分组。
上下弦可分别单设一组,腹杆按内力相近情况可 分多组进行优化。 • 优化以当前截面的类型的最大尺寸为上限,如果
也认为是阶型柱。
• 程序对两种柱顶连接形式做了判断,但是对于采 用轻型门式刚架梁的情况,由于柱顶刚接,程序 会按照柱顶有转动约束的情况处理长度系数,这 是不安全的,建议偏安全的按铰接排架处理。
• 一般处理流程:
• 新的替代方案:
直接勾选该项就可以按照铰接排架确定计算长度,但不 修改模型
• 平面外的计算长度应按实际支撑间的距离取
上下弦的截面的选择和计算长度确定
• 由于上弦杆的压力比较大,需要选择面积较大的 截面,同时还要考虑稳定问题。由于还有较大的
端部弯矩,截面也要有一定的抗弯刚度。 • 上弦杆由于相互间的支持作用,实际平面内计算 长度小于1.0,可以偏安全取1.0。 • 下弦杆以受拉为主,程序会自动判断是否为纯拉 杆,并自动按拉杆控制。 • 平面外的计算长度还是按照支撑点间距取。
不做端部变形 约束
对端部做水平 约束
• 支座杆都设置成铰接了,是否是机构? 程序在处理上,对铰接节点做了特殊处理,使结构依然有 解。计算结果中的支座位移不用处理。
• 替代方案:滑动支座 新增加的支座形式,建议使用。但需要注意不能将两个支 座端部都加上滑动支座,否则即为机构。
杆件截面的选择,输入截面时需要注意的事项
- 如果存在部分斜度较大的杆件,可能会超出程序的识别 范围
- 对于程序无法自动识别的体系,需要手动进行布置。注 意通过节点风荷载布置时,程序可以按x,y向分解。输入 时注意方向,向→为正,向←为负。或者08版中直接可 以按柱间均布风荷载输入。
05版程序到08版程序的变动
05版对斜柱的 柱间风荷载自 动处理
- 对屋架而言,由于考虑的柱的约束作用,求得的屋架挠度值相对 更加真实。
• 注意屋架和主体结构的柱顶连接形式,当屋架跨度比较大 时,需要注意屋架变形对柱的推力,此时可设滑动支座。
• 注意如果整体按无侧移确定计算长度时,对支座柱的计算 长度确定会产生影响,部分情况下需要手动修改柱的计算 长度系数。
不同支座高度屋架模型对比
桁架上恒活荷载的输入
• 程序中对于柱的,只记录两个端点的内力,所以,对于柱 间的等量竖向荷载,两个端点的剪力都是一样的,特别是
铰接时,按照柱间均布荷载和节点荷载输入完全是等效的。 为了简化输入,可以直接按均布荷载输入
• 注意均布荷载的类型选择。
桁架上风荷载的输入
• 两种布置方式:自动布置和手动节点布置 - 对于规则的桁架模型,可以采用自动布置,程序会自动 判断体型系数,并按垂直杆件的方向布置均布风荷载。 (注意桁架的高度,应按实际桁架的高度输入,会影响 风压高度变化系数)
• 由于桁架的杆件都是以轴力为主,应按照柱输入。按梁输 入是不正确的,因为梁是按纯弯构件进行验算的。
• 一般杆件选择使用角钢或角钢组合,不同的角钢组合形式 的几何参数不同,因根据组合的特性,确定杆件的布置。
• 注意输入时,对型钢组合截面,肢间距必须留出节点板的 厚度。
• 注意布置时的截面转角,当存在次弯矩时,会对计算结果 造成影响。
仍无法满足应力比和长细比要求,可以修改截面 类型
桁架计算结果的查看与控制
• 应力比和长细比
- 一般桁架构件都是按轴心受压构件进行强度验算,所 以如果截面强度不满足时,增大截面一般都能满足; 如果在稳定方面存在不满足的情况,可以根据不满足 的方向,减小该方向的长细比。 - 长细比可以通过增加截面的回转半径来减小。 - 角钢等单轴对称截面还要考虑绕u轴的稳定
• 由于节点板的转动约束,实际的腹杆平面内的计算长度系 数都偏小,规范中认为可以按0.8取值 • 由于节点板平面外基本没有刚度,腹杆平面外的计算长度 可按原长(节点之间的距离)取,而对于上下弦杆来说, 则是平面外的支撑点间距离。
设计参数的正确选择
• 设计规范应按钢结构规范 • 控制长细比按照钢结构规范的表5.3.8和表5.3.9选 取,一般可按150/350控制。
• 墙面体系一般不应作为排架柱的平面外支撑点, 特别是当柱轴力较大,或截面刚度较大时,更不 应作为平面外的支撑点。
• 挠度的控制:按桁架下弦中心点的位移量/桁架的 跨度来确定桁架的整体挠度。
• 如果使用了铰接立柱作为支座,则桁架的水平位 移没有参考意义
施工图和节点设计
• 注意程序对上下弦杆和腹杆的识别是否正确 • 使用快速建模时选择的支座腹杆可以在施工图中 进行调整,但注意不要偏移过大。
• 节点设计按照钢结构规范条文说明中的表10,由 支撑的轴力,直接决定后面施工图的节点板厚度。
• 传统的排架工业厂房的屋面体系一般都选择刚性 屋架并铺设大型屋面板,但是相对而言,重量较 大,水平地震力也较大。
• 用轻钢屋面梁的形式在目前比较常见,成本和重 量都相对较小。但是带来的问题是梁的刚度较小, 挠度较大;同时梁柱连接情况和规范中表D给出 的条件有一定差异,也给计算长度系数的确定带 来了困难。
结构模型对比
下柱柱身剪力对比
桁架端部节点位移对 比(恒+活)
钢管桁架输入时需要注意的
• 铰接设置的条件不同于普通桁架,应按规范 10.1.4条处理,也可直接按固接处理。
• 程序只能处理平面钢管桁架体系,对于空间三角、 四边形的桁架结构,建议采用STS中的空间复杂 结构模块分析。