刚桁架内力分析开放性试验

刚桁架内力分析开放性试验
作者:蔡妍焦彩云岳峻岐刘海超黄俊刘统文潘兴斌李茂茂马朝阳王达班级：工1410 一组
【摘要】
本文以对简支钢桁架静力加载试验进行研究，本实验在了解原始资料的基础上，制定试验计划，采集整理试验数据，进行桁架内力计算，分析试验结果数据并进行误差分析，给出了试验内力计算与理论内力计算的变形曲线和理论曲线，通过比较二者关系分析结构变形性能，内力传递与分配，刚度强度的情况，分析理论计算公式的准确性，内里传递特性以及得出误差产生原因。

【关键词】简支钢架静力加载；预加载；强度；理论内力计算；典型杆件理论
实际对比
Rigid frame; internal force analysis; open test
【Abstract】
Based on the study of simply supported steel truss static loading test, the experiment based on understanding the original data, test plan, test data collection, calculation of internal force of truss, analysis of test results and error analysis, the calculation of internal force calculation and test theory of internal force deformation curve and the theoretical curve is given by comparison the relationship between the two analysis of the deformation performance of the structure, internal force transmission and distribution, the stiffness and strength of the accuracy of the calculation formula, analysis theory, inside transfer characteristic and find the error reasons.
【Key word】
Simply supported steel frame; static loading; pre loading; strength; theoretical internal force calculation; typical member theory; actual comparison
1.前言
以钢材为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。

钢材的特点是强度高、自重轻、整体性好、变性能力强，顾用于建筑大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料均匀性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大的变形，能很好的承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。

钢结构桁架研究高强度钢材，大大提高屈服强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T型钢以及压型钢板等以适应大跨度和超高层建筑的需要。

另外还有无热桥轻钢结构体系，建筑本身是不节能的，本技术用巧妙的特种连接件解决了建筑的冷热桥问题；小桁架结构使电缆和上下水管道从墙里穿越，施工装修都方便。

钢结构构件便于在工厂制造、工厂拼装。

工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率高、工地拼装速度快、工期短。

钢结构是工业化程度最高的一种结构。

除
此之外，钢结构密封性好，由于焊接结构可以做到完全封闭，可以做成气密性，水密性均很好的高压容器，大型油池，压力管道等。

2.国内外发展状态：
中国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就，但由于2000多年的封建制度的约束，科学不发达，因此，长期停留于铁质建筑物的水平。

19世纪末，我国才开始采用现代化钢结构。

新中国成立后，钢结构的应用有了很大的发展，不论在数量上或是质量上都远远超过了过去。

钢结构的楼面由冷弯薄壁型钢架或组合梁、楼面OSB结构板，支撑、连接件等组成。

所用的材料是定向刨花板，水泥纤维板，以及胶合板。

在这些轻质楼面上每平方米可承受316~365公斤的荷载。

钢结构的多少，标志着一个国家和地区的经济实力和经济发达程度。

进入2000年以后，我国国民经济增长显著，国力明显增强，钢产量成为世界大国，在建筑中提出了要“积极、合理地用钢”，从此甩掉了“限制用钢”的束缚，钢结构建筑在经济发达地区逐渐增多。

特别是在2008年前后，在奥运会的推动下，出现了钢结构的建筑热潮，强劲的市场需求，推动钢结构迅猛发展，建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑，其中，有的钢结构建筑在制作安装技术方面具有世界一流水平，如奥运会国家体育馆等建筑。

奥运会后，钢结构建筑得到普及和持续发展，钢结构的广泛应用到建筑、铁路、桥梁和住宅等方面，各种规模的钢结构企业数以万计，世界先进的钢结构加工设备基本齐全，如多头多维钻床、钢管多维相贯线切割机、波纹板自动焊接机床等。

并且现在数百家钢结构企业的加工制作水平具有世界先进水平，如钢结构制作特级和一级企业。

近几年，钢产量每年多达6亿吨，钢材品种完全能满足建筑需要。

钢结构设计规范、钢结构材料标准、钢结构施工质量验收规范、以及各种专业规范和企业工法基本齐全。

3.试验概况
一、试验仪器设备
1、NS-YB04C型测量仪器控制器；
2、钢筋应变片及屏蔽导线；
3、位移传感器；
4、GHJZ-30型静力加载装置（含加载架及支座、荷载传感器等）
二、GHJZ-30型静力加载装置简介
最大试验力30KN，支座跨度2400mm。

加载装置重约280Kg,外形尺寸：长X宽X高2600X1140X1680mm3。

手摇螺旋千斤顶加载，传感器测力，数显仪表示力，力值误差小于1%，配有过载保护装置。

配钢桁架，静重50Kg，外形尺寸：长X宽X高2455X84X353.4mm3。

由∠40X40X5角钢焊接而成。

架中受力的最大值为20KN。

由实测得两角钢组成的组合截面的横截面面积为A=333.3X2=666.6mm2。

三、试验目的
1、通过静载实验，研究简支刚桁架的工作性能。

2、综合应用结构、试验知识设计静载试验，培养应用所学知识解决问题的能力。

3、团结协作，完成简单的结构静载实验，培养综合实践能力。

4、整理分析试验数据，验证桁架计算理论。

5、学习一般试验研究报告的编写。

四、操作步骤及方法
1、刚桁架贴应变片。

在安放前根据试验需要选择典型杆件，预先粘帖好电阻应变片。

电阻应变片要贴在轴线上，∠40X40X5角钢的轴线距角边11.7mm。

2、安放刚桁架。

逆时针摇柄升起压头，倒出足够的空间安放刚桁架，再将刚桁架抬放到固定铰支座和活动铰支座上，对正位置。

3、仪器仪表连接及安放。

将应变片与电阻应变仪连接；将百分表装到磁性表座上，按图布置百分表、倾角传感器的位置。

4、加载。

顺时针摇转手摇柄加载，逆时针摇转手摇柄卸载。

5、根据试验要求分级加载，记录数据。

6、注意：示力仪发出警报声时，要停止加载，以免过载。

4.整理数据与计算
1、杆件内力计算
N=ε
*A*E
m
—实测内力计算；
ε
m
A—实测杆件截面面积；
E—实测杆件弹性模量；
2、数据整理
理论计算内力值采取结构力学截面法与结点法综合利用
5、试验分析
试验计算内力值与结构力学中理论计算内力值数值存在误差，但通过折线图可见试验计算内力计算值与结构力学内力值随加载的增加走向趋势相同。

误差产生原因可能由加载速度不同，试验仪器本身存在误差，以及计算误差导致。

6、试验体会
通过本次试验在十位小组成员的配合下，让我们深刻了解了实践与理论的重要性，看似简单的操作可实际过程中还有许多需要注意的地方，稍有不慎就可能会产生较大的误差，在计算的过程当中也碰到了许多问题，比如课本中的内里计算有零杆，而实际杆件受力过程当中不存在零杆，所有杆件都是受力的，零杆并非无用杆，也充分验证了课本上的结论，试验过程所有的小组成员分工明确，试验进展的很顺利，虽然本次试验结果有些误差，但是也让同学们深刻意到自身的不足，不仅要学好课本上的知识，还要学会应用到实际当中去，为以后所从事的工作打下良好的基础。

最后，非常感谢老师的悉心指导和小组成员的付出，通过这次试验我相信，下次我们第一小组会做得更好！
【参考文献】
（1）钢结构现场检测技术标准（GB/T50621—2010),北京：中国建筑工业出版社，2010.
（2）《土木工程结构试验》王天稳武汉理工大学出版社
（3）《钢结构原理与设计》夏志斌姚谏中国建筑工业出版社
（4）《钢结构设计计算条文》武晓涛张磊中国建筑工业出版社
小组分工：
试验操作：黄俊、岳峻岐
实验数据记录：蔡妍、焦彩云
数据整理计算与分析：蔡妍
论文编写：蔡妍、黄俊、岳峻岐
数据校核：刘海超、刘统文、潘兴斌、李茂茂、马朝阳、王达。