浅析桁架结构在钢结构厂房建设中的应用

浅析桁架结构在钢结构厂房建设中的应用
摘要：随着当前社会经济的不断发展，企业工厂数量日益增多，对其厂房建设
活动也越来越频繁。

其中多数厂房建设选择使用钢结构，但是在现阶段的实际建
设活动中存在钢结构稳定性不足、钢材消耗量大的问题，因此本文通过阐述钢结
构厂房的优势，分析桁架结构的作用原理，探讨桁架结构在钢结构厂房建设中的
应用，并对其进行优化分析和未来应用展望以期为相关建设活动提供借鉴和参考。

关键词：桁架结构；钢结构；厂房建设
前言
钢结构厂房即是指利用钢材作为主要承重构件的厂房，一般屋顶的跨度较大，而且整体
屋架结构均采用钢材。

这种厂房在实际建设中具有坚固、消耗资源少、建设成本低等特点，
而且还能够回收再利用，是一种颇受建筑厂家所青睐的厂房结构。

而桁架结构是哟中格构化
的梁式结构，具有跨度大、质量轻、便于施工的优点，在钢结构厂房中的应用能够有效的提
高其稳定性，有利于延长钢结构的使用期限和性能。

1 钢结构厂房的优势
钢结构厂房的主要优势是质量相对较轻、强度大、屋顶的跨度较大，而且具有相当良好
的承重性能，不易发生坍塌等安全事故。

另外一方面相比于其他结构的厂房建设其耗费资源少、建设施工周期较短，成本也比较低，是一种高性价比的厂房建设类型、除此之外钢结构
厂房在长时间使用后易于拆卸，钢材可以回收再利用，对环境污染程度较小。

同时钢结构由
于其各项构件都是由钢材建成，具有良好的抗震能力、变形能力强、抗风性也相对较好[1]。

2 桁架结构的作用原理
桁架结构的类型有很多种，比如按照桁架的外形可以分为平行弦桁架、折弦桁架、三角
形桁架等，而如果按照桁架的几何组成方式则有由一个铰接三角形通过增加二元体组成的简
单桁架、由几个简单桁架按照几何不变体系构成的联合桁架以及复杂桁架，如若按照所受水
平的推力划分，则有无推力梁式桁架、有推力拱式桁架等。

而桁架结构主要的作用原理是利
用各杠件的受力时通过单向的拉伸、压缩为主，水平方向的拉和压都能够使桁架结构自身实
现较为稳定的平衡，从而使整个结构不会出现对支座的水平推力。

另外桁架结构具有非常灵
活的布局，在钢结构厂房建设中适用范围较广。

比如最常见的就是在抗弯方面，使两端能够
同时承受拉力和压力，在一定程度上增加了内力臂，增强抗弯强度；而在抗剪方面则是通过
将剪力传递给支座，进而提高抗剪能力。

因此桁架结构能够充分的发挥材料的使用强度，在
各种跨度的钢结构厂房建设中都能够得到适用，发挥的作用极大[2]。

3 行家结构在钢结构厂房建设中的应用
3.1 桁架结构的应用现状
当前在钢结构建筑建设活动中桁架结构的应用范围十分广泛，尤其是在跨度大的屋盖结
构施工中得到应用最多，另外类似于大型厂房、造船工业厂房的屋盖、体育场等现代钢结构
建筑等都会应用到桁架结构，并且在用于提高抗震加固能力方面具有相当明显的作用。

另外
一方面因为桁架结构的受力特点是单向的拉伸和压缩，所以在现阶段很多室内或者室外活动
的背景搭建、大型文艺演出舞台的搭设等，也都会应用到桁架结构，以起到提高稳定性的功
能及作用[3]。

不过桁架结构应用效果最为明显的还是在钢结构厂房建设中，可以最大限度的
提高厂房的稳定性和强度。

3.2 桁架结构在钢结构厂房屋顶建设中的应用
桁架结构的稳定性原理主要分为两大方面，一是几何非线性特征值稳定性理论，二是几
何非线性临界点理论。

在当前的钢结构厂房建设中所采用的桁架结构主要是利用这两种理论，比如弦杆是整根梁与柱之间交接形成的平面框架，在二者的节点位置弦杆即一种连续的钢接
节点，这种应用方式可以有效的传递弯矩，使弦杆能够更好的承受整体的弯矩，因此在节点
处与弦杆的连接方式主要是采用铰接或者钢接。

节点铰接的方式可以是弦杆的弯矩变为零，
也就会导致杆件只能够因荷载而发生局部弯矩。

而钢接的方式则与铰接有很大的不同，首先
其弯矩包括了弦杆有梁的整体弯矩、本身单元的局部弯矩两方面。

另外弦杆还要承受厂房混
凝土楼面的压力，所以弦杆的尺寸一般都要大于腹杆。

同时由于弦杆是由一根工字型梁直接
通过节点而构成的，所以弯矩的传递也比较直接。

因此在钢结构厂房建设中应用桁架结构能
够进一步提高其稳定性。

3.3 桁架结构在钢结构厂房地面拼装中的应用
在钢结构厂房的地面拼装环节中可以应用桁架结构，首先要对拼装的现场进行优化布置，在厂房的内外部完成构建堆场以及设置好拼装场地，以此作为就近拼装的保障；其次是要选
择支撑点投影并进行放线操作，搭设合理的胎架，基于此开展测量和复测工作吗，以完成放
线定位工作。

然后可以在厂房中安装下弦杆和上弦杆、腹杆等；最后对钢结构厂房的实际情
况进行综合考虑，根据厂房建设环境以及吊装的方法，将桁架截面的结构和形状特点作为建
设施工的参考。

同时嗨哟啊对拼装胎架进行科学合理的设计，目的是为了保障桁架拼装与吊
装的准确度。

这一过程应用桁架结构的主要方法是先按照桁架图纸完成定位放线工作，在根
据定位线的位置正确摆放胎架，合理布置安装桁架的上弦杆与下弦杆，以此完成径向桁架腹
杆的安装，可以采用点焊的方式对其进行固定操作。

其后要组装桁架间的环向桁架，也可以
利用点焊的方式固定。

在借助电焊焊接技术组装桁架单向斜撑工作，同时要对整体桁架结构
进行复测，充分的保障桁架的尺寸与厂房建设设计要求相适应。

3.4 桁架结构在钢结构厂房建设中的效益分析
桁架结构首先是一种典型的框架结构，在厂房建设中所占用的空间面积以及钢材使用量
都非常的少。

而且在厂房建设活动中，桁架腹杆的用钢量越大即说明厂房的层数越高，需要
的钢材量就越大。

但在实际的厂房建设中层数一般都会很高，所以也就使得钢材的消耗量较少。

为了进一步的提高钢结构厂房建设效益，应用桁架结构可以有效的减少用钢量，特别是
在整体框架以及柱子的建设施工中，可以通过减小桁架腹杆的长度以实现降低用钢量的目的，进而减少钢材的采购数量，提高钢结构厂房建设效益的增加。

4 桁架结构的优化和未来展望
在钢结构厂房建设中对桁架结构的优化最主要是对桁架的形状结构进行调整，即是对桁
架截面和节点的位置采取优化手段。

并且此时得到优化的截面面积和节点位置可以更加充分
的满足应力、节点位移等多个约束条件。

因此对桁架结构的单元截面的尺寸进行优化则可以
实现对桁架结构的整体优化。

在未来的社会发展中，将会出现越来越多的建筑材料以及设计
理论、施工技术等，对钢结构厂房的建设也会出现更多的优化方案，由此桁架结构的建设模
型也会不断的得到创新，并且能够在社会中的各个建设活动中得到有效的应用，因此在日后
的钢结构厂房建设中，桁架结构的应用将会更加科学合理、应用的范围也会越来越广泛。

结束语
综上所述，在当前建筑行业竞争异常激烈的背景下，对钢结构厂房的建设提出了更高的
要求，因此应用桁架结构可以最大限度的提高钢结构厂房的稳定性、增加经济效益。

而且也
能够充分的体现出桁架结构在钢结构建设施工中的重要性，相关施工人员在钢结构厂房建设
中应用桁架结构也要对其进行一定的优化和创新，灵活的应用桁架结构，以提高钢结构厂房
建设活动的社会效益以及经济效益。

参考文献
[1]向阳，吴夏筠.大空间钢结构转换桁架吊装分析与应用[J].工程技术研究，2019，4（22）：117-118.
[2]李波，赵卓，唐维涛，李世杰.装配式钢结构的钢筋桁架楼承板施工技术应用研究[J].居舍，2019（33）：55+137.
[3]王训.折线形复杂大跨空间钢桁架施工全过程结构性能研究[D].重庆大学，2018.。