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J9九游会AG网架浅论网架结构在工业厂房的应用

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人气:-发表时间:2019-04-21 14:55【

  网架是由很多杆件从两个或几个方向有序排列组成的高次超静定空间结构,网架杆件相互支撑作用,在任一种荷载工况下,所有杆件均参与工作,充分利用了材料的性能,从而达到节约材料的目的。网架结构实际受力与工程力学计算结果比较接近,杆件制作简便、工厂化程度高、施工工期短等特性是其突出的优点。

1 空间网架结构体(ti)系(xi)简(jian)述(shu)

  1.1网架结构型式

  网架结构(gou)[1]根据网格形式不(bu)同分为:交(jiao)叉桁架体系;四角锥体系;三(san)角锥体系[3]。

  单(dan)层汽(qi)车工(gong)业厂房的网(wang)(wang)架(jia)结构(gou)一般采用正(zheng)交正(zheng)放的四(si)角(jiao)(jiao)锥(zhui)(zhui)网(wang)(wang)架(jia),这种结构(gou)造型简单(dan)、制(zhi)造方便、特别是(shi)在有(you)(you)悬挂吊车的情况(kuang)下(xia)[2],具有(you)(you)较(jiao)大的空(kong)间刚度的正(zheng)放四(si)角(jiao)(jiao)锥(zhui)(zhui)网(wang)(wang)架(jia)比较(jiao)有(you)(you)利。

  1.2网架支承(cheng)形式

  网架与柱的节点连接方式(shi)(shi)分为:上弦支(zhi)承式(shi)(shi)和下弦支(zhi)承式(shi)(shi)。

上弦支(zhi)承对(dui)网架平面内本身的(de)稳(wen)定(ding)比(bi)较有利,但(dan)对(dui)柱子的(de)稳(wen)定(ding)不利。汽车(che)工业厂房中因(yin)工艺要(yao)求一般采用(yong)大跨(kua)度、大柱距的(de)网架结构(gou),一般采用(yong)下弦支(zhi)承[5]。

  1.3网架(jia)支座形式

  网(wang)架支座(zuo)的(de)选取(qu)原则为:网(wang)架设计(ji)支座(zuo)的(de)力学模式(shi)必须(xu)和设计(ji)的(de)支座(zuo)构造保持一致。

  网架支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)分为压力支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)节(jie)点(dian)和拉力支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)节(jie)点(dian)。压力支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)节(jie)点(dian)主要有(you):平(ping)板(ban)压力、单(dan)(dan)面(mian)弧(hu)形压力、双面(mian)弧(hu)形压力、球铰(jiao)压力支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)节(jie)点(dian)。拉力支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)节(jie)点(dian)主要有(you):平(ping)板(ban)拉力、橡胶板(ban)式、单(dan)(dan)面(mian)弧(hu)形拉力支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)节(jie)点(dian)。在汽车工业厂房中,运(yun)用较(jiao)多的是平(ping)板(ban)支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo),单(dan)(dan)面(mian)弧(hu)形支(zhi)(zhi)座(zuo)(zuo)。

  1.4网架球节点

网架(jia)球节(jie)点(dian)(dian)形式有焊接(jie)空(kong)心球和(he)螺(luo)栓球两种。焊接(jie)空(kong)心球节(jie)点(dian)(dian)构(gou)造简单(dan),传(chuan)力(li)明确(que),但现(xian)场焊接(jie)工作量(liang)(liang)大(da)(da),焊接(jie)质(zhi)量(liang)(liang)要求高(gao),且焊接(jie)变形易(yi)引起(qi)尺寸(cun)偏差。螺(luo)栓球节(jie)点(dian)(dian)避免了大(da)(da)量(liang)(liang)的现(xian)场焊接(jie)工作量(liang)(liang),且零(ling)配件(jian)规格便(bian)于系列化(hua)、标准(zhun)化(hua),适用于工业(ye)化(hua)生产。但螺(luo)栓球节(jie)点(dian)(dian)也(ye)存(cun)在如(ru)节(jie)点(dian)(dian)构(gou)造复杂、机械(xie)加工量(liang)(liang)大(da)(da)、制作费用较高(gao)等问题,一般适用于中小跨度网架(jia),杆件(jian)长度不超过(guo)3m为(wei)宜。

2 网架设计一(yi)般原则

    2.1杆(gan)件计(ji)算(suan)长(zhang)度(du)及(ji)容(rong)许长(zhang)细比网架杆(gan)件计(ji)算(suan)长(zhang)度(du)根(gen)据球(qiu)节点形(xing)式确定。当采用(yong)螺栓球(qiu)时(shi),弦杆(gan)及(ji)支座(zuo)腹(fu)杆(gan)、腹(fu)杆(gan)计(ji)算(suan)长(zhang)度(du)均为(wei)1.0L;当采用(yong)焊接(jie)空心球(qiu)时(shi),弦杆(gan)及(ji)支座(zuo)腹(fu)杆(gan)计(ji)算(suan)长(zhang)度(du)为(wei)0.9L,腹(fu)杆(gan)计(ji)算(suan)长(zhang)度(du)为(wei)0.8L。(L为(wei)杆(gan)件的(de)几何(he)长(zhang)度(du))

  网架杆(gan)件(jian)中拉杆(gan)容许长(zhang)细比取值(zhi):直接承(cheng)受动力荷(he)(he)载(zai)杆(gan)件(jian)、支座附近(jin)杆(gan)件(jian)为250,一般(ban)杆(gan)件(jian)为300;压杆(gan)容许长(zhang)细比取值(zhi)为180。因(yin)网架结构(gou)下弦工艺荷(he)(he)载(zai)为均布荷(he)(he)載(zai),应考虑最不利(li)布置形式,除(chu)满(man)布荷(he)(he)载(zai)以(yi)外(wai),还应按(an)照棋盘式布置荷(he)(he)载(zai)。

  2.2网架高(gao)度与杆件选取(qu)

  网架(jia)的(de)高跨(kua)比可取为(wei)1/10~1/18,通(tong)常在2~6 m范围内(nei);网格的(de)长宽宜(yi)相等(deng),也可以不等(deng),网架(jia)在短向(xiang)跨(kua)度(du)(du)的(de)网格数不宜(yi)小于5。网架(jia)杆件的(de)长度(du)(du)一(yi)般控(kong)制(zhi)(zhi)在3~6 m,腹(fu)杆与(yu)地面夹(jia)角应控(kong)制(zhi)(zhi)在30~60度(du)(du),以45度(du)(du)为(wei)宜(yi),腹(fu)杆的(de)内(nei)力(li)一(yi)般仅为(wei)上下弦杆内(nei)力(li)的(de)1/3~1/6[4]。为(wei)了提高网架(jia)的(de)刚度(du)(du),网架(jia)挠度(du)(du)控(kong)制(zhi)(zhi)值提高为(wei)1/300,以满足工艺吊(diao)挂(gua)对网架(jia)刚度(du)(du)的(de)要(yao)求。

3 实例分析

  某厂(chang)房(fang)(fang)焊装车间(jian)(jian)总长为(wei)(wei)248m,宽度(du)54m,主(zhu)要柱网为(wei)(wei)27mx24m,厂(chang)房(fang)(fang)内工艺荷载(zai)分(fen)布均为(wei)(wei)且较(jiao)大(主(zhu)要为(wei)(wei)3KN/m2)此厂(chang)房(fang)(fang)屋盖(gai)设计宜采(cai)用空间(jian)(jian)网架(jia)结构[5]。根据(ju)温度(du)分(fen)区,焊装车间(jian)(jian)长度(du)方向划分(fen)为(wei)(wei)120m和(he)127m,以(yi)120mx54m为(wei)(wei)例。网架(jia)柱设计时偏安全的取(qu)μ=2。厂(chang)房(fang)(fang)荷载(zai)设置:屋面(mian)恒(heng)载(zai) 0.3KN/m2,屋面(mian)活(huo)载(zai) 1.0 KN/m2,工艺吊(diao)挂(gua)荷载(zai)为(wei)(wei)2.8KN/m2、3.0KN/m2。

  焊装(zhuang)车间采用正放(fang)四角(jiao)锥形式,主要(yao)柱(zhu)网(wang)为(wei)(wei)(wei)27mX24m,网(wang)架最低点(dian)高度为(wei)(wei)(wei)2.4m,坡度为(wei)(wei)(wei)5%。网(wang)格(ge)尺(chi)寸大(da)小为(wei)(wei)(wei)3mx4m,下弦(xian)(xian)支(zhi)承。网(wang)架球节点(dian)有焊接(jie)空心球和螺栓球,杆件计算长(zhang)(zhang)度均取(qu)为(wei)(wei)(wei)1.0L,拉杆、压杆长(zhang)(zhang)细比均按λ=180取(qu)值(zhi)。网(wang)架结构通过调整网(wang)架上(shang)弦(xian)(xian)外(wai)侧球节点(dian)布置,使(shi)得上(shang)下弦(xian)(xian)外(wai)侧球节点(dian)对齐,方(fang)便现场安(an)装(zhuang)抗风(feng)短(duan)柱(zhu),无需采用辅梁来连(lian)(lian)接(jie)抗风(feng)短(duan)柱(zhu)。但此种方(fang)法(fa),影响(xiang)了管道(dao)支(zhi)架小立(li)柱(zhu)的设置,外(wai)围轴线(xian)管道(dao)支(zhi)架一(yi)侧需连(lian)(lian)接(jie)在竖向(xiang)腹杆上(shang),竖向(xiang)腹杆需复核管道(dao)荷载,如不足则(ze)需增(zeng)大(da)杆件截面尺(chi)寸,保证(zheng)满足强度要(yao)求。

因(yin)考虑风荷载的(de)作用,焊装车(che)间外侧(ce)柱(zhu)顶支座(zuo)(zuo)(zuo)均采用单面弧形压力(li)(li)支座(zuo)(zuo)(zuo)节点,支座(zuo)(zuo)(zuo)弧形板(ban)与其上的(de)底板(ban)为(wei)线(xian)接(jie)触,能使(shi)支座(zuo)(zuo)(zuo)有微量(liang)转(zhuan)动(dong)和(he)微量(liang)线(xian)位移。中(zhong)柱(zhu)支座(zuo)(zuo)(zuo)采用平板(ban)压力(li)(li)支座(zuo)(zuo)(zuo)节点,这(zhei)种支座(zuo)(zuo)(zuo)节点构(gou)造简单,加工方(fang)便,用钢量(liang)省,见图(1)。

  网架计算:网架采(cai)(cai)用(yong)同济大(da)学研制的(de)3D3S V12.1.1网架模(mo)块(kuai)进行建模(mo)和计算优化,并采(cai)(cai)用(yong)后处理(li)模(mo)块(kuai)进行施工图(tu)的(de)绘制。

  焊装(zhuang)车(che)间总(zong)面积13392m2,折合(he)单位用钢(gang)量为36.3kg/m2。

4 总结

  网架(jia)结(jie)构(gou)设(she)计不仅仅是软件的(de)(de)应(ying)用,更是对网架(jia)结(jie)构(gou)设(she)计概念的(de)(de)清晰理(li)解。在网架(jia)设(she)计中,最重要的(de)(de)一点是选(xuan)择符合工程实际(ji)情况和综合条(tiao)件的(de)(de)结(jie)构(gou)形(xing)式,主(zhu)要体现在结(jie)构(gou)形(xing)式、支承形(xing)式、支座形(xing)式、球节(jie)点形(xing)式的(de)(de)选(xuan)用上,最终(zhong)保(bao)证结(jie)构(gou)安全,经济和施工便(bian)利。

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