一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法
【专利摘要】本发明属于钢结构建筑【技术领域】，具体涉及一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法，所述方法包括如下步骤：1）、对整个空间管桁架结构进行各个荷载工况下的受力分析；2）、对提取的内力进行分析；3）、采用设置十字加劲板的方法对落地弦杆进行加强；4）、管桁架分段，将落地弦杆加强段利用切割机进行V型坡口的开槽处理；5）、准确定位后，将十字加劲板端部通过V型坡口焊固定于柱脚底板；6）、将落地弦杆加强段的槽口插入十字加劲板，并通过熔透焊接进行连接固定。有效地避免增大弦杆壁厚或加大管径造成的截面抗弯刚度急剧增大，进而造成加强段弦杆受力更大的恶性循环。
【专利说明】一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢结构建筑【技术领域】，具体涉及一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法。
【背景技术】
[0002]管桁架结构是一种利用钢管的优越受力性能和美观的外部造型所构成的独特结构体系，该体系能够很好地满足钢结构最新的设计观念，也是衡量一个国家建筑科学技术水平的重要标志之一。
[0003]在进行管桁架结构的设计时，经常会遇到杆件内力与截面尺寸难以协调的问题。当管桁架柱脚采用刚接设计时，位于落地段的弦杆中往往会存在较大的轴力和弯矩，且轴力起控制作用。考虑到落地段弦杆的受力特点及对整个结构安全的重要性，往往需要对该部位的杆件进行加强，工程中通常采用增加杆件壁厚或加大弦杆外径的方法。
[0004]但是以上两种加强形式，在增大杆件截面轴向刚度的同时会大幅度提高加强段的抗弯刚度，而结构中局部杆件刚度的增大，会引起结构刚度矩阵的变化，从而造成杆件内力发生重新分布，加强段弦杆由于抗弯刚度的增幅较大，在弦杆中会分配到的弯矩会明显增大，因此，实际的加强效果并不显著。另外，加强段弦杆外径的加大会影响到局部的外观，难以满足建筑造型的要求。
[0005]综上所述，本发明人提供一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法，本案由此产生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法，该弦杆制作方法可以有效地提高管桁架落地段的轴向刚度。
[0007]为实现上述目的，本发明的具体技术方案为:一种管桁架结构的加强型落地弦杆设计方法，具体包括如下步骤:
1)、对整个空间管桁架结构进行各个荷载工况下的受力分析，提取受力不满足要求、需要进行加强的落地桁架弦杆在最不利工况下的内力；
2)、对提取的内力进行分析，判断出轴向力和弯矩对杆件应力的贡献比例；
3)、当杆件轴向力起控制作用时，可以采用设置十字加劲板的方法对落地弦杆进行加强，十字加劲板的厚度根据轴向力的大小确定；十字加劲板的长度根据弦杆的轴力分布确定;
4)、根据实际的管桁架分段，将落地弦杆加强段利用切割机进行V型坡口的开槽处理；
5)、准确定位后，将十字加劲板端部通过V型坡口焊固定于柱脚底板；
6)、将落地弦杆加强段的槽口插入十字加劲板，并通过熔透焊接进行连接固定；落地弦杆加强段的端部与柱脚底板通过单边V型坡口进行熔透焊接，完成落地弦杆与柱脚埋件的组装。
[0008]本发明的有益效果:提供一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法，该方法可以有效地提高管桁架落地段的轴向刚度，同时抗弯刚度增幅很小，有效地避免了因为局部抗弯刚度大幅增加而造成的加强杆件弯矩随之增大的恶性循环，可以很好地改善整个管桁架结构刚度矩阵的分布，结构受力更加合理；本发明有效的避免增大弦杆壁厚或加大管径造成的截面抗弯刚度急剧增大，进而造成加强段弦杆受力更大的恶性循环。
[0009]
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明适用的典型工程示意图；
图2为本发明适用的单榀管桁架结构示意图；
图3为本发明的加强型落地弦杆结构示意图；
图4为十字加劲板与落地弦杆焊接示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
[0012]结合图1所示，本发明适用的典型空间管桁架结构由多个单榀管桁架1、环桁架及附属杆件组成。结合图2所示，单榀管桁架由上弦杆2、腹杆3、下弦杆4组成，单榀管桁架I与地面接触处安装有本发明的加强型落地弦杆5。
[0013]结合图3所示，一种管桁架I结构的加强型落地弦杆5，其包括加强段6，加强段6上开设有四条开槽7，十字加劲板8焊接于落地弦杆加强段6的槽口中；加强型落地弦杆的焊接方式都为熔透焊接，加强型落地弦杆5安装于单榀管桁架I。
[0014]如图1-4所示，本发明揭示的是一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法，具体包括如下步骤:
1)、对整个空间管桁架结构进行各个荷载工况下的受力分析，提取受力不满足要求、需要进行加强的落地桁架弦杆5在最不利工况下的内力；
2)、对提取的内力进行分析，判断出轴向力和弯矩对杆件应力的贡献比例；
3)、当杆件轴向力起控制作用时，可以采用设置十字加劲板8的方法对落地弦杆5进行加强，十字加劲板的厚度根据轴向力的大小确定；十字加劲板的长度根据弦杆的轴力分布确定；
4)、根据实际的管桁架I分段，将落地弦杆5加强段6在工厂进行准确的定位后，并将落地弦杆5加强段6利用切割机进行V型坡口的开槽7处理；
5)、准确定位后，将十字加劲板8端部通过V型坡口焊固定于柱脚底板9；
6)、将落地弦杆加强段的槽口7插入十字加劲板8，并通过熔透焊接进行连接固定；落地弦杆5加强段6的端部与柱脚底板9通过单边V型坡口 10进行熔透焊接，完成落地弦杆5与柱脚埋件的组装。
[0015]上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属【技术领域】的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
【权利要求】
1.一种管桁架结构的加强型落地弦杆的设计方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 1)、对整个空间管桁架结构进行各个荷载工况下的受力分析，提取受力不满足要求、需要进行加强的落地桁架弦杆在最不利工况下的内力； 2)、对提取的内力进行分析，判断出轴向力和弯矩对杆件应力的贡献比例； 3)、当杆件轴向力起控制作用时，可以采用设置十字加劲板的方法对落地弦杆进行加强，十字加劲板的厚度根据轴向力的大小确定；十字加劲板的长度根据弦杆的轴力分布确定; 4)、根据实际的管桁架分段，将落地弦杆加强段利用切割机进行V型坡口的开槽处理； 5)、准确定位后，将十字加劲板端部通过V型坡口焊固定于柱脚底板； 6)、将落地弦杆加强段的槽口插入十字加劲板，并通过熔透焊接进行连接固定；落地弦杆加强段的端部与柱脚底板通过单边V型坡口进行熔透焊接，完成落地弦杆与柱脚埋件的组装。
【文档编号】E04B1/24GK104234190SQ201410467766
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】苏英强, 杨学林, 周平槐, 王留成, 邓良波, 俞福利, 章国超, 王强, 蔡柳鹤 申请人:浙江精工钢结构集团有限公司, 浙江省建筑设计研究院