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2021-01-13

焊接桁架梁设计

该技术文章涉及承载能力极限状态下的焊接桁架梁的构件和截面设计。 此外,还介绍了正常使用极限状态下的变形验算。

该模型基于文献 [1] 中例 1.4 的模型。 图 01 显示了结构体系,以及所使用的尺寸和截面。

作用和设计内力

该部分结构的作用标准总结在 {%于#Refer [1]]] 中,并转换为相应的荷载工况。 对于该建筑物,在 3D 模型中生成荷载更符合实际情况。 在 RFEM 或 RSTAB 中自动生成承载能力极限状态和正常使用极限状态设计状况的组合。

荷载组合中的内力、弯矩以及变形都按照一阶静力分析进行计算。 承载能力极限状态设计中的内力和弯矩设计值如下(图02)。

截面分类

为了确定截面分类,在 RF-/STEEL EC3 中为所有杆件创建第一个设计工况,但不进行稳定性验算。 截面等级是根据可用内力的 x 位置计算的。 在结果导航器中以图形方式显示计算得出的截面类别(图03)。 截面类别为1类截面;则可以按照 [1] 中第 6.2.9 节的塑性截面设计。

承载能力极限状态验算

现在进行内杆和上弦、下弦的截面验算和稳定性计算。 为了设计内部杆件(杆件 1 到杆件 16),需要在 RF-/STEEL EC3 中创建第二个设计案例。 稳定性分析按照 [1] 中第 6.3.1 节进行。 根据第 BB.1.3 (3) B 节中的 [1],长轴和短轴的有效长度系数设置为 0.75。 利用率见图 04。

在 RF-/STEEL EC3 中为下弦杆设计创建第三个设计工况。 由于在风吸力作用下下弦杆也有拉力,所以只需要进行截面设计。 此外,不需要使用净截面进行计算,因为内杆件是焊接到弦杆上,截面上不存在孔洞。 利用率见图 05。

为了设计上弦杆,在 RF-/STEEL EC3 中创建第四个设计案例,并选择相应的多杆件。 与[1]中的#Refer [1]]]相比,是在#Refer [2]]]中按照6.3.4的一般方法按一般方法进行设计条件. 假设支座位置上作用着弯扭约束。 在上弦檩条连接点'处不考虑弯扭约束。 侧向支撑施加在上弦杆上,以及一个由截面变形 HE-B 240 产生的转动弹簧。 利用率见图 06。

正常使用极限状态设计

在 RF-/STEEL EC3 中为下弦杆件设计创建第五个设计工况。 这里只选择 SLS 中的荷载组合。 在 [2] 中没有给出有关容许变形的信息。 必须根据项目的具体情况与客户进行协调。 因此,该分析适用于规范较早时提到的极限值 L/200。 利用率见图 07。

连接设计

本文省略了弦节点焊接连接以及桁架与外部约束支座的连接设计。 这篇技术文章详细介绍了按照 CIDECT 方法使用有限元模型设计下弦端部处的端板连接。


链接
参考
  1. bauforumstahl eV Beispiele zur Bemessung von Stahltragwerken nach DIN EN 1993 - Eurocode 3. Berlin: Ernst & Sohn, 2011
  2. EC 3.(2009)。欧洲规范 3: 欧洲规范 3:钢结构设计 – 第 1-1 部分: 一般规范和建筑规范. (2010)。柏林:Beuth Verlag GmbH


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