刚接和铰接钢桁架静动力特性分析

刚 接 和 铰 接 钢 桁 架 静 动 力 特 性 分 析
安 丽 丽
摘 要： 采用结构力学方法对刚接和铰接 桁架的 内力和 变形进行 了比较 ， 采用 Ａ Ｓ Ｓ有 限元 软件 对 以上两种桁架 的静 ＮＹ 动力特性进 行 了 分析 （ 分析 ）得 出两种桁 架在静力特性方面（ 模态 ， 内力和 变形 ） 相差不大， 而在动力特 性方面却 相差较 大
２变形分析。 ）
按 节点 为 铰 接 设 计 时桁 架 变 形 如 图 ７所 示 。
表 明梁一柱节点的梁 翼缘 与柱翼缘 间的全熔 透对接 焊缝及其 热
影 响区是脆性断裂最易产 生的部位 ， 节点 的失 效多 由此发生 。焊
…
ｒ Ｉ
一
图 ２ 刚 接 桁 架杆 件轴 力示 意 图 （ ） －
ｌ＿ ２ ３２
由图 １ 图 ２可 以看出两种结构的轴力几乎完全相等。 ，
由刚接桁架杆件弯矩 示意 图可 以看出节 点刚接 时各杆 件弯
矩很小 ， 近似等于零 。
】 Ｍ Ｔ 『 １ １ ］
图 ５ 铰 接 桁 架 杆 件 轴 力示 意 图 （ ） 二
由上述分析可知 ， 对于荷 载作用 于节 点 的情 况 ， 桁架按 节点 刚接或铰接计 算 ， 内力差异很 小 ， 可以忽略 。故 而对于荷 载作用
于节点 的桁架 ， 按节点刚接或铰接设计都是合理的。 ２ 变形分析。 ）
收稿 日期：０ ００ ．７ ２ １ —１１
按节 点为刚接设计 时各杆件轴力如图 ６ 示。 所 由图 ５ 图 ６ ， 可知 ， 桁架按 节点铰接计算时绝大多数杆件轴力
第３ ６卷 第 １ ９期 ２０ １０ 年 ７ 月
山 西 建 筑
ｓ Ⅸ Ｉ ＡＲＣ ＴＥ ＨＡ ＨＩ 瓜 Ｅ
Ｖｌ． ６ Ｎｏ １ ０ ３ １ ．９
Ｊ１ ２ １ ｕ ． ００
・９ ・ ７
文 章编 号 ：０ ９６ ２ （００）９０ ９ ．２ １０ —８ ５ ２ １ １ —０ ７０
应也相差较大 ， 对于承受动力荷 载为 主的结构要考虑节点刚性 的
影响。
表 １ 铰 接 、 接 结构 自振 周 期 对 比 刚
振 型 １ ２ ３
－
６ ４ ３ ５
Ｓ
０５０ ．４ ０４７ ．４
周期
铰接 刚接
２ １９ ．６ ０ ９２ ．６
０ ９４ ．４ ０５６ ．４
图 ４ 刚接桁架杆件变形示意图（ ） －
桁架下弦 中点位移 ：
“＝０． ０ ， ＝０ ０ ０ ５ ｍ ， ＝０ ｒｄ。 ０ ０ １ｍ ． ０ Ｗ ａ
由上述分析可以看 出 ， 桁架 按节 点刚接 或铰接计 算 ， 得结 所
构变形几乎没有差异。
图 １ 铰接桁架杆件轴力示意图（ ） 一
分别进行 比较 ， 出一些有 益 的结 论 ， 得 以期对 工程设 计起 到一定 的指导作用 。
图 ３ 铰 接桁 架杆 件 变 形 示 意 图 （ ） 一
桁架下 弦中点位移 ：
“＝０． ０ ， ＝０ ０ ０ ５ ｍ ， ＝０ ｒｄ ０ ０ １ｍ ． ０ Ｗ ａ 。
１ 静 力特性 比较
１１ 仅 上 弦节点作 用有 集 中力 ．
结构上弦内节点作用有竖直 向下 的集 中力 Ｆ＝１ｋ 边 节点 Ｎ， 为 ０５ ．Ｆ。 １ 内力分析 。 ） 节点铰接 时各杆件轴力如图 １ 所示。
按节点为刚接设计时桁架 变形如 图 ４所示 。
１，
、 ｆ
比按 刚接 时的值小 ， 但相差不大 ， 满足工程误差要求 。 桁架按节 点铰 接计算时 ， 杆件 的最 大弯矩大于按 刚接计算 时
作者简介： 安丽丽 （９ １ ， ， １ ８ 一）女 助理 工程师 ， 中油辽河工程有限公 司， 宁 盘锦 辽
１４ １ ２０ １
・ ８・ ９ ０Ｒ ．
￣
ＩＩｌ Ｉ … … … ＴＩ … ｌ … ＩＩ Ｉ ＩＩ ｌ
图 ６ 刚接桁 架杆件轴力示意图（ ） 二
Ｊ ｝
３ 影 响节点 刚性 的 因素
１节点的连接形式 ＿ 。属 于半 刚性 连接 的形式 有单 （ ） ） ２ Ｊ 双 角 钢腹板 连接 、 矮端板连 接 、 外伸 端板连接 、 顶底角 钢连接 、 底腹 顶 板角钢连接 、 Ｔ形键连接 。２ 焊接及其相关 的局部构造 － 。震 害 ） ３ ｊ
．
２ ０ 督 第６ 月 １ 年７ ０ ３ 卷篁
山 西 建 筑 ’
的值 。所以对 于实 际工程 中节点为半 刚性 连接的结构 ， 节间也有 可知 ， 铰接和刚接桁架 的振型及 周期相 差较大 ， 故结构 的动力反
荷载作用时 ， 按照节点为铰接计算是偏安全的 。
６．６ｆ ｉ
节点刚接设计时杆件轴力如图 ２所示。
３ ｌ ２ — 】２ ６ ３ ６
１２ 上 弦节 点和 节间均作 用有 集 中力 ．
结 构上 弦内节点及节 间中点作用有竖直 向下 的集 中力 Ｆ， 边
节点为 ０５ ．Ｆ。
１ 内力分析 。 ）
按节点为铰接设计时各杆件轴力如图 ５ 所示 。
．
１ ８
的结论。
关键词 ： 桁架 ， 刚接 ， 接， 铰 节点 刚性 ， 模态分析
中图分类号 ： ３ １ ＴＵ １ 钢桁架结构广泛应 用于各类结构 ， 既有 以承受静力为 主的结 文献标识码 ： Ａ 按节点为铰接设计时桁架变形 如图 ３所示 。
●
构， 如屋架桁架 、 屋盖 桁架 、 塔架等 ， 也有 以承受动力 荷载为 主的 结构 ， 如海洋平 台桁架 、 吊车桁架பைடு நூலகம்、 桥梁桁架 等。 目前设计 中大多 假定节点完全 刚接 或理想 铰接 ， 而试 验表 明 ， 现在 实 际工程 中运 用 的全部连接形式所具有 的刚度 ， 处在完全 刚性 和理想铰接 的 都 两种极端情况之间… 为 了分析 由于假定 引起 的误差 ， １， 以下采用 Ａ Ｎ 有限元软件 ， 刚接 和铰 接桁 架结 构 的静 力及 动力 特性 对