膜構(gòu)知識(shí)庫(kù)
大跨度膜結(jié)構(gòu)建筑中的桁架設(shè)計(jì)
大家都知道膜結(jié)構(gòu)具有自重輕、構(gòu)造形式靈活的特點(diǎn)，所以對(duì)于大跨度建筑來(lái)說(shuō)使用膜結(jié)構(gòu)具有巨大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于大跨度的膜結(jié)構(gòu)建筑我們應(yīng)該都不會(huì)陌生，很多體育場(chǎng)館都是采用這種形式，比較具有代表性的如：國(guó)家體育館（鳥(niǎo)巢），國(guó)家游泳中心（水立方），上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)、北京西二旗地鐵站、佛山世紀(jì)蓮體育場(chǎng)等，在大跨度膜結(jié)構(gòu)建筑中桁架的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的安全性，桁架主要作用是承受建筑覆蓋結(jié)構(gòu)的重量，同時(shí)承受軸向拉力或壓力，可以說(shuō)對(duì)于整個(gè)建筑來(lái)說(shuō)起到至關(guān)重要的作用，今天我們就來(lái)了解下大跨度膜結(jié)構(gòu)建筑中的桁架設(shè)計(jì)。
桁架由桿件通過(guò)焊接、鉚接或螺栓連接而成的支撐橫梁結(jié)構(gòu)，稱為"桁架"。桁架的優(yōu)點(diǎn)是桿件主要承受拉力或壓力，可以充分發(fā)揮材料的作用，節(jié)約材料，減輕結(jié)構(gòu)重量。常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。
桁架的種類：
桁架常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多邊形桁架、平行弦桁架，及空腹桁架。在選擇桁架形式時(shí)，應(yīng)綜合考慮桁架的用途、材料、支撐方式和施工條件，在滿足使用要求的前提下，力求制造和安裝所用的材料和勞動(dòng)量為最小。
桁架受力分析：
1.計(jì)算假定：
各桿的軸線在同一平面內(nèi)，節(jié)點(diǎn)均為鉸結(jié)，所有外荷載作用在桁架平面內(nèi)，并集中作用于節(jié)點(diǎn)上。如果作用在節(jié)間桿件上，上、下弦的內(nèi)力將成為壓彎或拉彎構(gòu)件。解決方法：使節(jié)點(diǎn)間距等分一致，或再分，盡量將外荷載作用于桁架節(jié)點(diǎn)上。
2.結(jié)構(gòu)計(jì)算
根據(jù)平衡理論，節(jié)點(diǎn)承受匯交力系作用，逐次建立各節(jié)點(diǎn)的投影平衡方程：ΣX=0、ΣY=0，可求出所有的未知桿件內(nèi)力，這種方法稱節(jié)點(diǎn)法，最適用于簡(jiǎn)單桁架。求解時(shí)，可根據(jù)平衡理論先判定零桿，并盡可能避免解聯(lián)立方程，有時(shí)只需求少數(shù)桿件內(nèi)力。對(duì)于聯(lián)合桁架和復(fù)雜桁架，節(jié)點(diǎn)法無(wú)法奏效時(shí)，需用截面法，有選擇地截?cái)鄺U件(一般不超過(guò)三根)以桁架的局部為平衡對(duì)象，由平衡方程即可求得所需桿件軸力。對(duì)于某些桁架(如K式桁架)，聯(lián)合應(yīng)用節(jié)點(diǎn)法和截面法更有效。對(duì)于桿件很多的復(fù)雜桁架或空間桁架，最好選擇電算法。
桁架連接設(shè)計(jì)：
桁架的連接方式有焊接、普通螺栓連接、高強(qiáng)螺栓連接或鉚接。在鋼桁架中應(yīng)用最廣的應(yīng)屬焊接；而普通螺栓連接則常用于可拆的結(jié)構(gòu)如輸電塔和支撐系統(tǒng)；高強(qiáng)螺栓連接常用于重型鋼桁架的工地連接；鉚接用于受較大動(dòng)力荷載的重型鋼桁架，目前已逐漸被高強(qiáng)螺栓連接代替。工程應(yīng)用時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，施工條件確定連接方式。