钢结构网架的分析方法

2023-06-27 09:22 钢结构网架 陕西钢结构

　　根据跨度大小、网架类型及工程情况，钢结构网架可分别按下列规定选用近似法和精确法进行内力、位移计算。

　　一、近似分析法

　　钢结构网架的近似计算方法一般采用连续化的计算模型，即将钢结构网架等代为连续化的交叉梁系或板，然后采用分析梁或板的方法求得梁或板的内力，再回代求出钢结构网架杆件内力。在连续化等代中，若不计腹杆作用，则这种模型为不考虑剪切变形影响的模型，若同时考虑弦杆及腹杆的作用，则这种模型为考虑剪切变形的模型。具体有以下几种计算方法。

　　1、交叉梁系差分法

　　将钢结构网架等代为交叉梁系，以梁交叉处的挠度w为未知量，且设梁的抗弯刚度都相等，建立差分方程求解。这种方法分为考虑及不考虑剪切变形两种，可用于跨度在40米以下的由平面桁架系组成的钢结构网架或正放四角锥网架的计算。

　　2、拟夹层板法

　　将平面网架等代为一块各向同性或正交各向异性的平板，按一般的平板理论求解板的内力，然后回代求网架杆件内力。

　　这种方法将钢结构网架等代为上下表层(上下弦杆)与中间层(腹杆)的夹心板，能考虑剪切变形和刚度变化的影响，可用于跨度在40米以下的由平面桁架系或角锥体组成的钢结构网架计算。

　　3、假想弯矩法

　　假定两个方向的空间桁架在交接处的假想弯矩相等，并建立弯矩平衡方程，求出假想弯矩，进而求得杆件内力。这种方法可以用于斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架的估算。

　　二、精确分析法

　　现在广泛采用的精确分析方法即空间杆系有限单元法，也称为空间桁架位移法，是一种铰接杆系有限元法。以钢结构网架的各个杆件作为基本单元，以节点的三个线位移为未知量，建立内力-位移关系求得单元刚度矩阵，进而求得结构刚度方程，并直接求得节点位移及杆件内力。

　　这种方法适用于分析不同类型、任意平面和空间形状、具有不同边界条件和支撑方式、承受任意荷载的钢结构网架，还可以考虑钢结构网架与下部支撑结构共同作用的影响。此方法不仅适用于钢结构网架的静力分析，还适用于钢结构网架的动力分析、温度应力和施工安装阶段的验算，还可以进行全过程跟踪分析、稳定分析、极限承载力分析和优化设计等。