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钢管结构如何应用于高层建筑?


编辑编辑: | 日期:2018-09-14 14:46:25 | 信息来源:

近年来,钢管结构不仅在海洋工程、桥梁工程中得到了广泛运用,而且在工业及民用建筑中的运用日益广泛,钢管结构在我国建筑结构中的运用也越来越多,单层大空间建筑范畴,除了在超级市场、货栈和仓库中持续广泛运用外,还呈现了一些超大型结构,如新加坡章楦机场机库,大阪国际机场候机厅;别的还有轻型大跨结构,如人行天桥和起重机结构;其他特别用途的结构,如天线桅杆和航天发射架等。
2、管桁架结构的研讨现状及存在的问题
904L不锈钢板钢管结构的运用最早起始于英国,随后在20世纪80年代人们对钢管结构规划有了较深的知道,并有了一些有关钢管的正规出版物,如“CIDECTBook'‘;1985年后IIW又给出了焊接钢管联接的疲乏规划,对其静载焊接联接规划办法进行了更新,出版了这一规划办法的第二版(IIW1989),新的规划办法得到了国际上的广泛认可,被许多国际组织选用,如欧洲标准Eurocode3、美国的AWS、以及CIDECT的规划攻略等。桁架结构规划首要是外形标准、构件标准及节点办法的规划。外形规划首要是桁架的全体安排、跨度、高度、节间隔离、桁架间隔及腹杆的安排,应尽量减少联接数量I构件标准的选择与节点办法相关联,应通过节点承载力核算以及构件强度及安稳性验算来判定。国内外关于管桁架结构的研讨,首要会合在管节点的分析。由于节点的损坏往往导致与之相连若干杆件的失效。从而使整个结构损坏。对管节点静力功用的研讨办法,首要有三类:试验、解析理论和数值分析(有限元办法)。
(1)试验研讨:起初,人们只能通过试验来知道管节点的承载功用,验证规划计划。20世纪60年代,运用钢模型进行了各种管节点的静载试验和疲乏试验。1974年初次进行了空间管节点的模型试验,测试了4个KK型管节点在轴力作用下的承载力。1990年测试了轴力作用下KK型空间管节点。近年来,管节点在民用建筑中的广泛运用,使管节点研讨受到重视。沈祖炎等(1998)进行了n个试件的K型管节点的模型试验,查验了上海八万人体育馆悬挑主桁架的节点规划计划。
(2)经典解析理论研讨:由于管节点是由几个圆形钢管焊接而成的结构,相当于一个空间柱壳结构,因而许多学者选用弹性圆柱壳理论来分析。由于管节点的边界条件和几何形状杂乱,给偏微分方程的求解带来困难,在大量简化假定基础上的解析解与工程实践的间隔较大。但这些研讨加深了对管节点的了解程度,为往后的研讨打基础。
(3)有限元核算:近年来,跟着核算机运算速度的不断加速以及编程言语的展开,多运用有限元办法进行管节点的极限承载力核算。刘建平运用有限元AppANSYS,对圆管T、Y、K型节点承受轴向荷载的极限承载力作了核算。贺东哲运用有限元AppADINA,以及自主开发的前后处理程序,研讨了TT型圆管节点分别在轴力、平面内弯矩和平面外弯矩的作用下的承载功用,并与已有公式进行了比较。在此基础上,提出了TT型圆管节点平面内弯矩承载力半阅历公式。傅振岐运用有限元办法分析了K型空地矩形管节点支管截面的应力分布、节点变形及节点参数对节点强度的影响,终究给出了节点极限承载力公式。有限元分析中一般选用VnoMISeS屈服准则,并假定等向强化。近年来用连续介质危害力学办法模拟裂缝的构成和扩展,并建立了相应开裂准则。
3、钢管桁架结构的办法及特征
钢管桁架结构是钢管结构中的重要一种,它是桁架结构选用钢管材料构成的一种结构办法,也称钢桁结构、管桁架和管结构等。由于适应性比较强,近年来在大跨空间结构中得到了广泛运用。管桁结构的结构体系为平面或空间桁架,与一般桁架的差异在于联接节点的办法不同:网架结构选用螺栓球或空心球节点。以前的屋架常常选用板型节点,而管桁结构在节点处选用的是杆件直接焊接的相贯节点(或称管节点)。在相贯节点处,只要在同一轴线上的两个主管贯穿。其他杆件(即支管)通过端部相贯线加工后,直接焊接在贯穿杆件(即主管)的外表非贯穿杆件在节点部位可能有必定空地(空地型节点),也可能部分堆叠(搭接型节点)。相贯线切开曾被视为是难度较高的制造工艺。由于交汇钢管的数量、角度、标准的不同使得相贯线形态万千,而且坡口处理困难。但跟着多维数控切开技术的展开。这些难点已被打败。目前国内的一些企业装备了这一技术,相贯节点管桁结构在大跨度建筑中得到了前所未有的运用。
(1)管桁架的分类。根据受力特性和杆件安排不同,可分为平面管桁结构和空间管桁结构。平面管桁结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内,结构平面外刚度较差。一般需求通过侧向支撑确保结构的侧向安稳。在现有管桁结构的工程中,多选用Warren桁架和Pratt桁架办法,Warren桁架一般是最经济的安排,与Pratt桁架比较Warren桁架只要它一半数量的腹杆与节点,且腹杆下料长度一致,这样可极大地节约材料与加工工时。Vierendeel桁架首要运用于建筑功用或运用功用不容许安排支撑斜杆时的状况,空间管桁结构一般为三角形截面,与平面管桁结构比较,它可以具有大的跨度,且三角形桁架安稳性好,改动刚度大且外表美丽。在不安排或不能安排面外支撑的场合,三角形桁架可提供较大跨度空间。一组三角形桁架类似于一品空间刚架结构,且更为经济。可以减少侧向支撑构件,提高了侧向安稳性和改动刚度。关于小跨度结构,可以不安排侧向支撑。
(2)联接件的截面办法。常用的杆件截面办法为圆形、矩形、方形等。接联接构件的不同截面可分为以下几种桁架办法:C—C型桁架:即弦杆和腹杆均为圆管相贯的桁架结构;R—R型桁架:即弦杆和腹杆均为方钢管或矩形管相贯的桁架结构;R—c型桁架:即矩形截面弦杆与圆形截面腹杆直接相贯焊接的桁架结构。
(3)管桁架的长处。跟着大型公共建筑的展开,对结构的空间和跨度的要求越来越高,空间钢管桁架以其出色的承载和安稳功用得到了广泛的运用。空间钢管桁架的结构办法按照桁架的截面办法可分为三角形空间桁架、四边形空间桁架、多边形空间桁架及变截面空间桁架等。钢管结构因其具有美丽的外观、合理的受力特征以及优胜的经济性,在现代工业厂房、仓库、体育馆、展览馆、会场、航站楼、车站及办公楼、商住楼、宾馆等建筑中得到了广泛的运用。



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