一、管桁架是由两端相互连接的圆形构件组成的网架结构。
受力特点
空间三角形钢管桁架体现了竖向均布荷载作用下腹杆抗剪和弦杆抗弯的受力机理,弦杆轴力的主要影响因素是截面高度,而竖向斜腹杆轴力的主要影响因素是竖向腹杆与垂直直线的倾角。水平腹杆在竖向荷载作用下的受力较小,但受到明显扭矩影响时,应适当考虑增大截面尺寸。
计算分析
1.静力计算
管桁架结构应经过位移、内力计算后进行杆件截面设计。如果杆件截面需要调整,则应重新设计,以满足设计要求。设计完成后,杆件不宜替换。如果由于材料制备困难需要更换杆件,则应按照等效截面和刚度的原则进行。被替换的杆件不应是结构的主要受力杆件,其数量不应过多(通常不超过所有杆件的5%),否则需要重新校核。通过分析管桁架结构温度变化引起的内力,将温差引起的固定端反力作为等效荷载作用于杆件两端的节点上,然后采用有限元法分析。
2.抗震计算
在单维地震作用下,进行多遇地震作用下的效应计算时,可采用振兴分解反应谱法,对于体形复杂或重要的大跨度结构应采用时程分析进行补充计算。采用时程分析法时,应根据建筑场地类型和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线,平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,加速度曲线峰值应根据与抗震设防烈度相应的多遇地震的加速度时程曲线最大值进行调整,并应选择足够长的地震动持续时间。
用振型分解反应谱法进行管桁架结构地震作用分析时,应至少取前25~30个振形,对体形特别复杂或重要的需要取更多振形进行效应组合,在抗震分析中,应考虑支承体系对其受力的影响。此时可同时考虑桁架结构和支承体系,按整体分析模型进行计算,也可将支承体系简化为管桁架结构的弹性支座,按弹性支承模型进行计算,在进行结构地震作用效应分析时,对于周边落地的管桁架结构,阻尼比可取0.02,有混凝土结构支承的管桁架结构,阻尼比为0.03,对于形状复杂或跨度较大的管桁架结构,应进行多维随机振动分析方法、多维反应谱法或时程分析法
二、 管桁架和网架的区别
与网架结构相比,管桁架结构省去下弦纵向杆件和网架的球节点,可满足各种不同建筑形式的要求,尤其是构筑圆拱和任意曲线形状比网架结构更有优势。其各向稳定性相同,节省材料用量。钢管桁架结构是在网架结构的基础上发展起来的,与网架结构相比具有其独特的优越性和实用性,结构用钢量也较经济。与传统的开口截面(H型钢和I字钢)钢桁架相比,管桁架结构截面材料绕中和轴较均匀分布,使截面同时具有良好的抗压和抗弯扭承载能力及较大刚度,不用节点板,构造简单。最重要的是管桁结构外形美观,便于造型有一定装饰效果。管桁架结构整体性能好,扭转刚度大且外表美观,制作、安装、翻身、起吊都比较容易;由冷弯薄壁型钢制作的钢管屋架,具有结构轻、刚度好、节省钢材,并能充分发挥材料强度等优点,尤其是在由长细比控制的压杆及支撑系统中采用更为经济。采用这种结构的建筑物基本属于公共建筑。该结构具有造型美观(可建成平板形、圆拱形、任意曲线形)、制作安装方便、结构稳定性好、屋盖刚度大、经济效果好等特点。