桁架、支架、排架

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1、桁架、支架、排架桁架建模設計支架建模設計排架建模設計 桁 架 的 建 模 和 計 算常見的桁架樣式：三角形桁架梯形桁架 空間桁架 桁 架 下 部 的 短 柱 是 否 有 意 義 ？ 由于桁架中的桿件屬于軸心受力構件，所以必然有一定的軸向變形，當桁架的跨度增大以后，這種變形的累積也就越大。如果這種變形的累積得不到釋放的話，就會在桿件的端部形成一個反向的作用力。當跨度較大時，端部的水平力就會很大，對桁架的支座來說，這么大的水平力集中力是非常危險的（比如混凝土柱就會造成柱頭被推壞）。所以一般廠房都會做成能釋放水平變形的滑動支座。 短柱的作用就是模擬水平變形釋放的滑動支座，必須設置成兩端鉸接。 不 同

2、 端 部 約 束 的 弦 桿 軸 力 對 比不 做 端 部 變 形約 束對 端 部 做 水 平約 束 支座桿都設置成鉸接了，是否是機構？ 程序在處理上，對鉸接節(jié)點做了特殊處理，使結構依然有解。計算結果中的支座位移不用處理。替代方案：滑動支座新增加的支座形式，建議使用。但需要注意不能將兩個支座端部都加上滑動支座，否則即為機構。 如果有較大水平力，剪力無法均勻分配，反而對邊柱不利。不 應 設 置 滑 動 支 座 的 情 況一側柱頂釋放剪力，不約束變形水平荷載都由邊柱承擔 柱頂鉸接，傳遞剪力相連柱共同承擔水平力 桿 件 截 面 的 選 擇 ， 輸 入 截 面 時 需 要 注 意 的 事 項 由于桁架

3、的桿件都是以軸力為主，應按照柱輸入。按梁輸入是不正確的，因為梁是按純彎構件進行驗算的。一般桿件選擇使用角鋼或角鋼組合，不同的角鋼組合形式的幾何參數(shù)不同，因根據(jù)組合的特性，確定桿件的布置。注意輸入時，對型鋼組合截面，肢間距必須留出節(jié)點板的厚度。注意布置時的截面轉角，當存在次彎矩時，會對計算結果造成影響。 上 下 弦 的 截 面 的 選 擇 和 計 算 長 度 確 定 由于上弦桿的壓力比較大，需要選擇面積較大的截面，同時還要考慮穩(wěn)定問題。由于還有較大的端部彎矩，截面也要有一定的抗彎剛度。上弦桿由于相互間的支持作用，實際平面內計算長度小于1.0，可以偏安全取1.0。下弦桿以受拉為主，程序會自動判斷是

4、否為純拉桿，并自動按拉桿控制。平面外的計算長度還是按照支撐點間距取。 模 型 1（ 構 件 按 柱 輸 入 ） 模 型 2（ 構 件 按 梁 輸 入 ）荷 載簡 圖彎 矩圖 剪 力圖 柱 構 件 與 梁 構 件 的 區(qū) 別 (內 力 ) 是 否 有 必 要 將 桁 架 節(jié) 點 都 設 置 為 鉸 接 ？ 如 何 考 慮 節(jié) 點的 次 彎 矩 ？ 傳統(tǒng)的計算模型將桁架設為鉸接主要是為了手算方便。實際用節(jié)點板時更接近于半剛接。但是由于輸入的桿件截面模量比較小，變形導致的節(jié)點次彎矩也較小，所以按鉸接計算時，差別不是太大。為了考慮次彎矩，可以按固接輸入。鉸接只是輸入習慣問題，使用計算機設計時，完全可以

5、都按固接處理（支座桿除外）規(guī)范中8.4.5條中對于可不考慮次彎矩的情況作了規(guī)定，主要出發(fā)點就是轉動剛度越小，次彎矩就越小。 上 弦 桿 線 剛 度 較 大 時 次 彎 矩 的 影 響不 考 慮 次 彎矩 影 響 ， 上部 弦 桿 的 彎矩 為 0考 慮 次 彎 矩影 響 ， 上 部弦 桿 的 彎 矩較 大 桁 架 上 恒 活 荷 載 的 輸 入程序中對于柱的，只記錄兩個端點的內力，所以，對于柱間的等量豎向荷載，兩個端點的剪力都是一樣的，特別是鉸接時，按照柱間均布荷載和節(jié)點荷載輸入完全是等效的。為了簡化輸入，可以直接按均布荷載輸入注意均布荷載的類型選擇。 桁 架 上 風 荷 載 的 輸 入兩種布

6、置方式：自動布置和手動節(jié)點布置對于規(guī)則的桁架模型，可以采用自動布置，程序會自動判斷體型系數(shù)，并按垂直桿件的方向布置均布風荷載。（注意桁架的高度，應按實際桁架的高度輸入，會影響風壓高度變化系數(shù)）如果存在部分斜度較大的桿件，可能會超出程序的識別范圍對于程序無法自動識別的體系，需要手動進行布置。注意通過節(jié)點風荷載布置時，程序可以按x,y向分解。輸入時注意方向，向為正，向為負?；蛘?8版中直接可以按柱間均布風荷載輸入。 05版 程 序 到 08版 程 序 的 變 動05版 對 斜 柱 的柱 間 風 荷 載 自動 處 理 作 用 力 不 垂 直 于 構 件表 面 ， 需 要 轉 化 為 節(jié)點 風 荷 載

7、 輸 入08版 對 斜 柱 的柱 間 風 荷 載 自動 處 理 作 用 力 垂 直 于 構 件 表面 ， 無 需 調 整 桁 架 上 下 弦 及 腹 桿 的 平 面 內 外 計 算 長 度 的 選 取默認情況下，程序的計算長度系數(shù)都為-1，即由程序自動確定，確定的原則由“參數(shù)輸入”-“總信息參數(shù)”-“鋼柱計算長度系數(shù)方法”控制，桁架可按無側移控制。由于節(jié)點板的轉動約束，實際的腹桿平面內的計算長度系數(shù)都偏小，規(guī)范中認為可以按0.8取值由于節(jié)點板平面外基本沒有剛度，腹桿平面外的計算長度可按原長（節(jié)點之間的距離）取，而對于上下弦桿來說，則是平面外的支撐點間距離。 設 計 參 數(shù) 的 正 確 選 擇設

8、計規(guī)范應按鋼結構規(guī)范控制長細比按照鋼結構規(guī)范的表5.3.8和表5.3.9選取，一般可按150/350控制。確定計算長度方法可按“無側移”考慮，建議可以按照前面的確定規(guī)則，手動修改計算長度或長度系數(shù)。 桁 架 結 構 的 優(yōu) 化結構類型選擇桁架桁架的桿件都以軸力為主，所以如果為了達到用鋼量最小，在分組時可以參考內力情況來分組。上下弦可分別單設一組，腹桿按內力相近情況可分多組進行優(yōu)化。優(yōu)化以當前截面的類型的最大尺寸為上限，如果仍無法滿足應力比和長細比要求，可以修改截面類型 桁 架 計 算 結 果 的 查 看 與 控 制 應力比和長細比一般桁架構件都是按軸心受壓構件進行強度驗算，所以如果截面強度不滿

9、足時，增大截面一般都能滿足；如果在穩(wěn)定方面存在不滿足的情況，可以根據(jù)不滿足的方向，減小該方向的長細比。長細比可以通過增加截面的回轉半徑來減小。角鋼等單軸對稱截面還要考慮繞u軸的穩(wěn)定撓度的控制：按桁架下弦中心點的位移量/桁架的跨度來確定桁架的整體撓度。如果使用了鉸接立柱作為支座，則桁架的水平位移沒有參考意義 施 工 圖 和 節(jié) 點 設 計注意程序對上下弦桿和腹桿的識別是否正確使用快速建模時選擇的支座腹桿可以在施工圖中進行調整，但注意不要偏移過大。節(jié)點設計按照鋼結構規(guī)范條文說明中的表10，由支撐的軸力，直接決定后面施工圖的節(jié)點板厚度。焊縫的設計按照支撐軸力計算節(jié)點板繪制偏大時，可以修改出圖的比例。

10、 構件不同鋼號的節(jié)點設計上圖節(jié)點板鋼號采用Q235，焊縫按照Q235計算；構件綴板鋼號采用總信息鋼號Q235設 計 原 則 ：在 節(jié) 點 上 ， 節(jié) 點 板 的 鋼 號應 是 采 用 該 節(jié) 點 上 ， 所 有構 件 鋼 號 中 最 小 的 做 為 節(jié)點 板 鋼 號 。施 工 圖 中 如 果 弦 桿 各 段 采用 了 不 同 的 鋼 號 ， 會 自 動設 置 拼 接 ， 并 在 材 料 表 中統(tǒng) 計 材 料 上 分 別 統(tǒng) 計 。填 板 統(tǒng) 一 采 用 總 信 息 鋼 號 。 連 接 節(jié) 點 的 設 置 ， 構 件 剛 接 對 次 彎 矩 的 影 響 由于弦桿的截面高度較大，在受力上接近于連續(xù)

11、梁，應全部剛接連續(xù)處理。當弦桿的轉動剛度較大時，由于變形引起的次彎矩就不可忽略了。 屋 架 和 主 體 結 構 的 整 體 建 模 計 算從設計上說，整體計算要好于局部分析對柱而言，可以真實反映屋架對柱的反力，如果柱本身就是屋架的一部分，就更應一體計算，否則會有荷載丟失。對屋架而言，由于考慮的柱的約束作用，求得的屋架撓度值相對更加真實。注意屋架和主體結構的柱頂連接形式，當屋架跨度比較大時，需要注意屋架變形對柱的推力，此時可設滑動支座。注意如果整體按無側移確定計算長度時，對支座柱的計算長度確定會產(chǎn)生影響，部分情況下需要手動修改柱的計算長度系數(shù)。 結構模型對比下柱柱身剪力對比 桁架端部節(jié)點位移對比

12、（恒+活） 不 同 支 座 高 度 屋 架 模 型 對 比 鋼 管 桁 架 輸 入 時 需 要 注 意 的鉸接設置的條件不同于普通桁架，應按規(guī)范10.1.4條處理，也可直接按固接處理。程序只能處理平面鋼管桁架體系，對于空間三角、四邊形的桁架結構，建議采用STS中的空間復雜結構模塊分析。 節(jié) 點 設 計對于管桁架，一個節(jié)點最多允許5管相交匯，其中兩根弦桿，三根腹桿。 支 架 建 模 和 計 算適用范圍：單片活動支架，主要承擔設備荷載 立 柱 、 腹 桿 截 面 的 選 用 與 布 置 一般活動支架以承受豎向力為主，同時也要考慮上部的設備水平荷載，立桿應有一定的抗彎剛度，一般可以選擇工字鋼或槽鋼。

13、腹桿以軸心受力為主，可以選擇角鋼或者角鋼組合 立 柱 、 腹 桿 計 算 長 度 的 確 定 支架和桁架相類似，在設置鉸接上也可以參考桁架的要求。立柱的平面外計算長度應取支撐間距，如果如本題沒有支撐，考慮到設備與排架柱頂為鉸接，則可以偏安全的按兩端鉸接柱1.0取。立柱的平面內計算長度可以參考桁架的取值，建議偏安全的按1.0取。交叉腹桿的平面內計算長度可以按從交叉點到端點的距離取，平面外還應按通長考慮。 如 何 輸 入 恒 、 活 、 風 荷 載 由于活動支架本身只有自重荷載，迎風面也很小，可以不考慮自身風荷載。主要的恒活荷載來自上部的設備荷載，可以作為節(jié)點荷載加到支架頂端。如果上部設備有比較大

14、的擋風面積，還需要將設備的風荷載作為節(jié)點風荷載加到支架的柱頂。 單 拉 桿 的 設 置單拉桿的工作原理就是在受拉狀態(tài)下提供強度，但是在受壓情況下退出工作。由于只考慮受拉，可以按拉桿的長細比要求控制單拉桿布置可能會造成結構在某些情況下出現(xiàn)機構，特別是地震分析時。所以布置時必須謹慎。交叉桿輸入時，建議取消中間的交叉節(jié)點。 截 面 布 置 角 度 對 設 計 的 影 響長細比驗算的差別：新的鋼結構規(guī)范中對單軸對稱截面繞對稱軸的平面外長細比要考慮扭轉以后的換算長細比強度驗算的差別：不同構件的X、Y軸的模量是不同的，角度布置的差別會導致平面內和平面外穩(wěn)定和強度的差別。節(jié)點設計的差別，不同轉角下，連接的構

15、造是不同的。 工字型立柱0度布置時：工字型立柱90度布置時： 支 座 反 力 的 合 成 與 基 礎 設 計在基礎節(jié)點上由于出現(xiàn)了桿件的匯交，需要將匯交桿件的內力分解并合成。最后合成的內力可以在基礎計算文件中查到。在節(jié)點設計時，也采用了合成以后的內力進行設計。 排 架 的 建 模 和 計 算 模型概況： 單跨單層吊車，上部使用輕鋼屋面，梁柱固接 如 何 選 擇 截 面 ？ 何 時 需 要 使 用 格 構 柱 ？對于吊車噸位比較小的廠房，一般使用工字型實腹截面即能滿足格構截面從構造上看，分肢間距大，因而具有較大的截面模量，而且中間使用綴條連接，保證了分肢的平面內的穩(wěn)定。格構柱一般分為吊車肢和屋蓋

16、肢，吊車肢以承受吊車荷載為主，相對截面較大；屋蓋肢一般軸力較小，可以用槽鋼或角鋼組合等截面。階型上柱由于軸力較小，截面不大，可以使用實腹截面。 軸 線 的 輸 入 ， 柱 距 的 確 定 軸線的確定應該以吊車的跨度為準，應該以能正確布置下吊車為宜。為了保證吊車的安裝（一般吊車梁中心應該和柱的吊車肢型心一致），建議在布置柱時，應滿足左側吊車肢型心到右側吊車肢型心的距離=吊車梁跨度。 偏 心 的 原 則 ， 如 何 實 現(xiàn) 柱 對 齊對于邊列的階型柱，考慮到墻面的布置和連接，應盡量做到柱子的邊皮對齊。程序中提供了偏心對齊的功能。程序內對于偏心給出三種處理方式：中心對齊即形心對齊，而左右邊對齊則是搜

17、索截面最邊側外皮對齊。對于某些截面程序不能很好對齊的，可以通過查看截面數(shù)據(jù)來手算處理。 屋 面 體 系 的 選 擇 以 及 和 柱 的 連 接傳統(tǒng)的排架工業(yè)廠房的屋面體系一般都選擇剛性屋架并鋪設大型屋面板，但是相對而言，重量較大，水平地震力也較大。用輕鋼屋面梁的形式在目前比較常見，成本和重量都相對較小。但是帶來的問題是梁的剛度較小，撓度較大；同時梁柱連接情況和規(guī)范中表D給出的條件有一定差異，也給計算長度系數(shù)的確定帶來了困難。普通屋架的連接形式一般為鉸接；輕型屋面梁由于本身剛度較小，適合采用梁柱固接形式（常見的有門式剛架的端版連接和框架梁柱連接）。 如 何 確 定 排 架 廠 房 柱 的 計 算

18、 長 度 系 數(shù) ？帶吊車的排架廠房柱應屬于階型柱，程序按照規(guī)范的表D3到D6確定其計算長度程序用有無吊車荷載來判斷該柱是否階型柱，只要存在節(jié)點吊車荷載，即使上下柱截面一致，也認為是階型柱。程序對兩種柱頂連接形式做了判斷，但是對于采用輕型門式剛架梁的情況，由于柱頂剛接，程序會按照柱頂有轉動約束的情況處理長度系數(shù)，這是不安全的，建議偏安全的按鉸接排架處理。 一般處理流程： 新的替代方案：直接勾選該項就可以按照鉸接排架確定計算長度，但不修改模型 平面外的計算長度應按實際支撐間的距離取墻面體系一般不應作為排架柱的平面外支撐點，特別是當柱軸力較大，或截面剛度較大時，更不應作為平面外的支撐點。 吊 車

19、荷 載 的 輸 入 中 需 要 注 意 的 事 項 多臺吊車時，只用考慮最大的兩臺吊車組合，注意吊車序號的排列。對相鄰跨，最多考慮四臺吊車組合吊車位置信息中的偏心距為豎向荷載作用點到柱型心的距離，對一般格構柱而言，就是分肢型心到截面型心的距離。水平荷載到節(jié)點距離一般取吊車梁高度+吊車軌道高度 自定義輸入吊車荷載：對于程序默認吊車庫中沒有的吊車數(shù)據(jù)，可以通過手動修改來實現(xiàn)輸入。程序自動按影響線計算出最大和最小荷載。程序自動按照荷載規(guī)范5.2.1條計算橫向水平荷載。 參 數(shù) 設 置 中 的 注 意 事 項 吊車荷載折減系數(shù)：參考荷載規(guī)范中的5.2.2條，對于不同工作制吊車和組合數(shù)的折減量都不一樣排

20、架柱的計算長度折減系數(shù)參考鋼結構規(guī)范的表5.3.4，在計算上柱段的計算長度時，由于屋面和側邊的約束，導致計算長度變小，一般廠房取0.8即可。構件的驗算規(guī)范采用鋼結構規(guī)范，對于使用變截面屋面梁的情況，建議修改梁構件的驗算規(guī)范為門式剛架規(guī)程，因為目前鋼結構規(guī)范中沒有對變截面的驗算規(guī)定，程序默認并不驗算整體穩(wěn)定?？偟慕Y構的變形等的控制條件還應按鋼結構規(guī)范控制。 如果屋面坡度較大時，必須考慮軸力對梁驗算的影響，此時也應選擇門式鋼架規(guī)程，此時鋼梁平面外按壓彎構件驗算，平面內可選擇是否按壓彎構件驗算。 排 架 計 算 結 果 的 查 看 應力比和長細比的查看：階型上柱如果出現(xiàn)長細比超限，可以參考階型柱計算

21、長度公式，其中上下柱的截面慣性矩比和軸力比以及長度比都會影響其計算長度系數(shù)的選取。格構柱的驗算n整體截面驗算不用考慮平面外穩(wěn)定（規(guī)范5.2.3），程序通過驗算單肢的平面外穩(wěn)定來確保整體的平面外穩(wěn)定，單肢的平面外計算長度即取柱的平面外計算長度。n單肢驗算平面內計算長度按綴條間距取。設置綴板時，還需要考慮綴板的局部彎矩。n 綴條按軸心受壓構件驗算n構件的寬厚比、高厚比的要求參考鋼結構規(guī)范，如果考慮了地震力，還應按照抗震規(guī)范，取兩者的最小值。注意需要查看在風荷載標準值下的柱頂位移，變形控制按鋼結構規(guī)范 A.2.1控制 按 階 型 柱 確 定 計 算 長 度 時 的 問 題當上柱截面過大時容易出現(xiàn)長細

22、比超限不存在吊車時按線剛度比確定計算長度系數(shù) 05版和08版在階型柱有框架梁連接時的處理 如果滿足A.2.2條的情況，還需要查看吊車水平荷載位移圖，保證吊車的正常運行。撓度應按照絕對撓度控制，這點和門式鋼架規(guī)程和冷彎薄壁型鋼規(guī)程中是不一樣的。 肩梁程序簡化為簡支梁進行設計，吊車荷載的豎向力單獨驗算吊車肢腹板的端部承壓。根據(jù)吊車梁支座類型的不同，可以設置肩梁的類型簡化計算模型都默認吊車荷載直接作用在吊車肢型心上默認的簡支梁模型只考慮上柱的內力，如果勾選了“中間腹板計算時考慮吊車荷載影響”時，在考慮上柱內力的同時，也要考慮吊車豎向力的傳遞。由于吊車豎向力是一個端部集中荷載，考慮到荷載擴散的因素，可

23、以按貼板處理，相對更省材料。格 構 截 面 連 接 節(jié) 點 的 設 計 柱腳 格構式柱腳一般分為分離式和插入式，其中分離式柱腳按分肢驗算，單肢作為軸心受拉/壓柱腳設計；插入式柱腳則需要驗算單肢的杯口強度 分離式柱腳不同柱腳類型之間的差別就在于加勁肋的個數(shù)和錨栓的個數(shù)底板的區(qū)隔劃分越密，底板的厚度就能控制的越小插入式柱腳主要驗算杯口混凝土的抗拉和抗沖切強度整體式柱腳針對實腹組合截面，驗算方式同工字鋼柱腳 牛腿需要驗算豎向荷載最不利截面，這點很多設計手冊都沒有考慮，實際計算結果往往都是這個截面控制的格構柱上的牛腿只是構造上不同，驗算上依然按照懸臂梁模式人孔按兩端固定支座的柱設計，M,N,V取自上節(jié)

24、點一般需要考慮扭轉的平面外長細比 框 架 連 接 節(jié) 點 的 調 整程序中框架節(jié)點的設計是通過調用框架部分的節(jié)點設計功能來實現(xiàn)的。框架節(jié)點類型的修改需要進入框架節(jié)點設置中才能修改目前程序支持大部分框架中能夠設計的節(jié)點 節(jié) 點 設 計 中 的 一 些 常 見 問 題肩梁出現(xiàn)的不對齊的警告的處理：1.返回修改EC值；2.如果確實存在肩梁外挑，可以設置外挑肩梁當構件單肢不滿足規(guī)范8.4.2條時，程序自動加加勁肋補足；程序默認按8.4.3條增加柱身的橫隔架。綴條連接焊縫均按與綴條等強設計 柱 腳 是 怎 么 設 計 的 ？整體式柱腳和分離式柱腳的區(qū)別：前者需要考慮彎矩，后者的兩肢均按照軸心受壓（拉）柱

25、腳設計。對單個分肢來說，柱的彎矩越大，單肢的軸力就越大底板設計采用分區(qū)隔驗算的方法，當分區(qū)隔越密時，底板的厚度就越小。 雙 層 吊 車 廠 房 在 計 算 上 和 單 層 吊 車 廠 房 的差 別 雙層吊車從構造上由于多了一層吊車，一般采用雙階柱或者下柱設置牛腿在荷載組合時，需要考慮上下層吊車不能同時重車運行，所以必須要計算空車輪壓。程序在組合時，需要考慮三種情況：1.上部重車，下部無車；2.上部空車，下部重車；3。相鄰跨都是雙層吊車時，均為空車。 雙 層 吊 車 的 輸 入 勾選“計算空車時的荷載”，輸入吊鉤極限位置，程序可以自動計算吊車空車的最大和最小荷載。勾選“屬于雙層吊車”后，程序才能按雙層吊車進行內力組合，用戶無需特別指定組合關系，程序自動會判斷吊車的上下關系來進行相應的組合。 流程上類似于門式鋼架三維設計利用變換標準榀來輸入抽柱排架利 用 排 架 三 維 建 模 二 維 分 析 建 立 模 型 排 架 中 特 殊 吊 車 的 輸 入一些特殊荷載的處理方法：龍門吊可以用獨立柱的方法把吊車荷載加載上去；壁行吊車：1.按照三腳架的方式輸入，比較接近實際模型；2,在新的程序中，可以按一組互斥活荷載輸入，并考慮一次加載（老版本中由于不能分別考慮不利布置，會導致計算結果偏差）