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A3. 空间结构
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桁架弦杆到底是断还是不断?
UFO007
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#1
2012-8-20 16:48
最近看到关于桁架方面的知识,定义说桁架的杆件和杆件之间的连接为铰接。就是如下图所示的情况:上、下弦杆是打断,并和腹杆铰接的,由此说明桁架结构的杆件都是二力杆受力。
可是,我们平常所做的工程中,为何弦杆都是连续的,并不打断,而且弦杆也是受弯矩和剪力的。那么实际做法和桁架的定义不是矛盾的吗?
我的问题是:那实际的桁架是不是不应该叫桁架,而应该叫另一个名字,因为它和桁架的定义不同,受力方式也不同,这样不是容易给人误解吗
请大家给我一些指点。
泥人
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#2
2012-8-21 08:14
那是力学问题简化,突出了主次要矛盾,土木不都这样吗???
cpchust
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#3
2012-8-21 12:05
单从这个模型上面讲,全部铰接也是稳定的体系,全是三角形吗。实际工程的话,管桁架,上下弦杠都是连续的,截面也比腹杆大比较多,通常可以把上下弦杠看成刚接的。
UFO007
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#4
2012-8-21 15:13
我的意思是,桁架的定义说所有杆件在节点处都是铰接,所以每根杆件都是二力杆。现实弦杆大部分都连续,根本不是二力杆。连受力特点都变了,那还能定义为桁架吗?
虽然规范中有规定什么时候弦杆和腹杆的连接可以看作铰接,那同时也反过来说明了什么时候不能看成铰接。那如果是刚接,那么就跟桁架定义不同了。
我也找了桁架的分类,发现没有根据弦杆断和不断来分类的。所以很迷惑。有点教条,呵呵,但是确实很想弄明白,到底是桁架的定义不准,还是我们平常就这么约定俗成的做。
yyl_606
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#5
2012-8-21 16:48
UFO007 wrote:
我的意思是,桁架的定义说所有杆件在节点处都是铰接,所以每根杆件都是二力杆。现实弦杆大部分都连续,根本不是二力杆。连受力特点都变了,那还能定义为桁架吗?
虽然规范中有规定什么时候弦杆和腹杆的连接可以看作铰接,那同 ...
你图中的结构,只是一个“力学模型”,其用途仅是近似模拟实际的结构。实际结构的节点中也没有非常理想的铰接和刚接,你把概念搅乱了
smomo
(北风)
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#6
2012-8-21 21:11
桁架只是一个平面模型,与实际工程是有差别的,其弦杆的平面外计算是由支撑体系保证的,同时也与弦杆的节距有关系,所以桁架的弦杆在实际工程上不是二力杆,只有空间网架结构才有可能是二力杆。
因此桁架弦杆基本上都是连续构件,其在平面内由于节点刚度对结构的贡献远小于结构体系的作用,所以认为是铰接对平面模型的桁架结构计算的影响可以忽略。
lyj1976
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#7
2012-8-22 09:57
首先UFO007 兄的问题问的好,理论计算要与工程实际相符才行,就像有的软件边界假定一样;
对本问题,我基本同意smomo (北风) 兄的意见。
另个人理解:平面桁架弦杆平面外一般是铰接(空间桁架有时是刚接),平面内是刚接的(因为弦杆是连续的)由于“平面内节点刚度对结构的贡献远小于结构体系的作用”,所以认为铰接也是可以的,这样可以把力学问题简化;对此《空间网格结构技术规程》JGJ 7-2010第4.1.4条有规定;
lyj1976
修改于2012-08-22 11:18
李国建
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#8
2012-8-23 14:04
呵呵,我也来参加讨论。
我是老工程技术人员,我们那个年代没有电脑、没有计算器,加减用算盘。其它运算用计算尺。画图用铅笔手工制图,字体全部为仿宋体。那个年代过来的工程师,基本都能写出一手的漂亮的字体。扯远了啊。
我们对这类桁架结构经常接触。为了将n次超静定的桁架结构求解出内力来,是非常困难的一件事。因为上下弦杆都是连续的,不断开的。是典型的多次甚至是几十次超静定结构,手工计算及其困难啊!如何计算呢?我们则采用经典结构力学中对桁架计算的方法进行设计与计算:
1、所有杆件的重心轴线汇交在一个点上。
2、应用节点板体系。
3、所有杆件都假设为2力杆。
4、所有轴线汇交点假设为铰节点。
通过以上的假设我们就能够用普通静力学中的平面汇交体系、平面任意体系的力学原理。用节点法、截面法、混合法分别求解出各杆件的内力。有了内力则杆件的强度自然就知道了,杆件的截面也同时得到了确定。以后有了电测应变仪测试应力手段检验这个简化计算方法。是否符合实际。结果是数值接近实际,偏于安全。所以现在仍有一些年纪较大的人初步设计杆件的截面时仍采用此法。特点就是计算速度快啊。
vexyu
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#9
2012-8-23 20:32
嗯,我觉得也是简化计算的原因,正常情况下弦杆没必要 断的。
wuhao198391512
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28
#10
2012-8-24 16:07
桁架的简化是有条件要求的,结构力学里有明确的说法,如果弦杆抗弯刚度过大,就会变成梁系杆体系。这么方面的东东,可以去参加铁道部所属院校编的结构力学(比较老的版本才会有)或桥梁专业方面的书
zhangtony
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#11
2012-9-21 15:24
《空间网格结构技术规程》4.1.4有关于刚接铰接的规定可参考一下。实际上,对于细长杆刚接铰接计算结果差别不大,均可视为铰接
suibing
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#12
2012-10-9 20:59
李国建 wrote:
呵呵,我也来参加讨论。
我是老工程技术人员,我们那个年代没有电脑、没有计算器,加减用算盘。其它运算用计算尺。画图用铅笔手工制图,字体全部为仿宋体。那个年代过来的工程师,基本都能写出一手的漂亮的字体。扯远了啊。 ...
在当下软件建模分析已经非常的普及的情况下,桁架分析已经可以不用再考虑计算是否麻烦的事了。
这时候紧要的问题应该转向:哪种模型更能模拟结构实际?(叫不叫桁架都无所谓的,仅仅是一个名字而已,能准确模拟结构实际才是核心)
一般的桁架弦杆在节点处均连续,采用刚接更合理(建模单元自然要采用梁单元),这点我想大家疑问都不大。
我的问题是,腹杆?腹杆的两端节点按刚接还是铰接? 腹杆采用哪种单元建模更合适?尤其对于当下使用非常广泛的采用相贯焊的管桁架结构体系,这是一个值得探讨的问题。
从《钢规》10.1.4条有个规定,当杆件长径比大于某值时可以按铰接。但我的问题是:按刚接如何?是否更接近结构实际?是否也更合理?
如果按刚接可以,当长径比小于某值时肯定更可以。这样就不必麻烦做长径比上的区分了,问题不就变的更简洁了吗?
如果这个做法是可行的,所有的桁架杆件就都可以采用梁元建模,所以的节点都可以按照刚接处理,这样岂不是更好!
(注意这里讨论的前提是相贯焊节点做法,不包括人为特意铰接化处理桁架)
suibing
修改于2012-10-09 21:11
geniuswenz
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#13
2012-10-12 10:32
本人新手,只是来学习学习。我同意楼上的说法,全部按刚接的梁单元来考虑,不是更加方便嘛???反正就是都是采用计算机一样的跑。当然,这里说的也是相贯焊接的做法
bill-shu
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#14
2012-10-23 11:27
1、现在通常意义上,单层实腹叫刚架,双层格构基本都叫做桁架(空间也好,平面也好)。
2、原来手算年代,为了计算方便,对桁架(做了很多简化,都以为是二力杆件,当然这是有前提的(如8楼所述),还要求节点受力,桁架杆件上不能有荷载。有些有限元软件就有桁架单元和梁单元之分,很多桁架结构的弦杆是有荷载的,应该用梁单元,一般腹杆是纯桁架单元(不能有荷载)。其实怎么叫并不重要,重要的是理解构件(单元)的受力特点。
3、桁架结构就是格构结构,节点处,杆端是刚接还是铰接(空腹桁架一定是刚接),对结构的受力有一定影响,在一定条件下简化成铰接处理(规范和相关文献有介绍),计算精度是满足工程设计要求的;但有的时候,要考虑节点刚度,要考虑节点刚度产生的次弯矩影响。
4、大多情况下,桁架节点不是铰接,也不是刚接,是有限刚接,这和节点形式、杆件相对刚度有关,有不少学者在做关于关于节点(桁架节点,框架节点)刚度的研究,桁架节点刚度直接的影响就是杆件的次弯矩,对整个结构的刚度和整体稳定也有直接的影响。设计中,有的采用包络方法,假定铰接、刚接计算,现在的软件计算也是很容易的事情,至于具体工程中,节点是按刚接计算还是铰接计算更合理,并没有一个完整的准确定量的规定(规范对角钢杆件和管截面给出了长宽比的建议),应由设计人针对具体工程做具体分析。
bill-shu
修改于2012-10-23 11:31
chinagaofeng
(一切坏的刚刚好!)
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#15
2012-10-24 12:49
我感觉楼主如果有足够的本事,把桁架的这几个内力都考虑上(这就不是桁架,是刚架了),算完后也许会比这简化的更厉害,哈哈…
看了各位前辈的讨论,受益匪浅。
在众多矛盾中抓住住主要矛盾,并在各矛盾中寻找平衡…
一切坏的刚刚好!!! http:,//blog.sina.com.cn/chinagaofeng1989
chntod
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#16
2012-12-23 12:56
8楼和14楼说的不错,学习了,初步设计可以看做桁架,然后再用软件验算校核,如果弦杆和腹杆差别比较大的话,是桁架和梁混合的桁构结构
飞e
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44
#17
2013-1-4 14:12
实际当中也要考虑制作加工的
kinjin
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20
#18
2013-1-22 23:34
钢规具体有规定,长径比大于规定值时按铰接,可以这么理解:虽然是焊接,但长径比大,杆件对弯距贡献较小。所以可按二力杆计算。
vividetail
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170
#19
2013-1-23 09:02
有些平面桁架结构体系 平面外稳定要靠弦杆自身稳定来,如果认为的打断掉了 就是瞬变体系了
kinjin
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20
#20
2013-1-24 23:18
其实弦杆施工时貌似不断开,事实上是断开的,因为长径比过大,导致杆件承担弯矩效应明显减小,此时的杆件以轴拉轴压为主。
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