桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載計(jì)算方法（掛籃主桁架動(dòng)力荷載分析）

秦皇島加固改造設(shè)計(jì)公司 3個(gè)月前 ( 03-13 ) 305 搶沙發(fā)

桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，荷載計(jì)算方法至關(guān)重要，尤其是掛籃主桁架的動(dòng)力荷載分析。本文將探討如何通過(guò)精確的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算手段來(lái)預(yù)測(cè)并管理這些動(dòng)力荷載。需要明確荷載的類型和來(lái)源，包括自重、活載以及可能的其他動(dòng)態(tài)荷載。采用適當(dāng)?shù)牧W(xué)理論和公式，如振動(dòng)力學(xué)原理，來(lái)分析這些荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用有限元分析等現(xiàn)代工程軟件，進(jìn)行數(shù)值模擬以獲得更精確的荷載分布和影響效果。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保其安全性和功能性。

一、恒荷載計(jì)算

桁架自身重量估算
- 對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)桁架，可以經(jīng)驗(yàn)預(yù)估一個(gè)自重?cái)?shù)值進(jìn)行內(nèi)力分析，一般輕鋼結(jié)構(gòu)按30 - 40公斤/平方米計(jì)，然后進(jìn)行驗(yàn)算。也可以根據(jù)桁架的材料、桿件的截面尺寸、長(zhǎng)度等因素精確計(jì)算桿件的體積，再乘以材料的密度得到桁架自身重量。例如，對(duì)于鋼桁架，若知道桿件的鋼材型號(hào)（不同鋼材密度略有差異，一般鋼材密度約為7850kg/m3），通過(guò)計(jì)算各桿件體積就可得出桁架自重。**
承載構(gòu)件重量計(jì)算
- 屋面構(gòu)件：如果桁架用于屋面結(jié)構(gòu)，需要考慮屋面覆蓋材料（如壓型鋼板等）、檁條、支撐等構(gòu)件的重量。例如，1mm厚U - 200壓型鋼板，可根據(jù)其面積和單位面積重量計(jì)算；C型檁條根據(jù)其長(zhǎng)度、截面尺寸和材料密度計(jì)算重量；上弦支撐（如L90X6）根據(jù)其長(zhǎng)度和單位長(zhǎng)度重量計(jì)算。這些構(gòu)件重量最終以相應(yīng)的荷載形式作用于桁架上弦。
- 樓面構(gòu)件（若有）：當(dāng)桁架用于樓面結(jié)構(gòu)時(shí)，要考慮樓面的混凝土板（根據(jù)厚度、面積和混凝土密度計(jì)算重量）、找平層（如25厚水泥砂漿找平，根據(jù)面積和單位體積重量計(jì)算）、梁（如I36c橫梁，根據(jù)長(zhǎng)度、截面尺寸和材料密度計(jì)算）等構(gòu)件的重量，它們分別以不同形式將荷載傳遞給桁架的相關(guān)桿件。

二、活荷載計(jì)算

屋面活荷載
- 根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)》（GB50009 - 2012）規(guī)定取值。例如，一般的屋面活荷載可能取0.5kN/m2或其他規(guī)定數(shù)值，按照屋面面積計(jì)算總的屋面活荷載，以均布荷載形式作用于桁架上弦。
樓面活荷載（若適用）
- 同樣依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)》取值，不同功能的樓面（如住宅、辦公、商業(yè)等）活荷載取值不同。例如住宅樓面活荷載一般為2.0kN/m2左右，按照樓面面積計(jì)算后將荷載傳遞到桁架相應(yīng)部位。
施工活荷載（如桁架施工過(guò)程中有臨時(shí)荷載情況）
- 根據(jù)施工中所用的附著式震搗器、張拉千斤頂及油泵的數(shù)量和施工人數(shù)計(jì)算施工機(jī)具及人群荷載。例如，已知施工中使用的振搗器重量為若干千克，千斤頂、油泵等重量，以及施工人數(shù)和每人按75kg左右的重量（參考值），將這些荷載以集中荷載或等效均布荷載形式考慮到桁架的設(shè)計(jì)計(jì)算中。

三、動(dòng)力附加荷載計(jì)算

混凝土澆筑動(dòng)力荷載
- 在灌筑梁段時(shí)，考慮澆筑混凝土?xí)r的動(dòng)力因素，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)規(guī)定確定動(dòng)力附加荷載。由于懸臂施工為高空作業(yè)，安全性要求高，在計(jì)算掛籃主桁架（掛籃主桁架是一種特殊的桁架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于懸臂施工）時(shí)要考慮此項(xiàng)荷載，其數(shù)值的確定需要綜合考慮混凝土的澆筑方式（如泵送混凝土的沖擊力等）等因素。
其他動(dòng)力荷載（如設(shè)備運(yùn)行等情況，若有）
- 如果桁架上有運(yùn)行設(shè)備（如在工業(yè)廠房中的吊車桁架等），要考慮設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的動(dòng)力荷載。通常是將設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的動(dòng)荷載乘以動(dòng)力系數(shù)轉(zhuǎn)化為等效靜荷載進(jìn)行計(jì)算。動(dòng)力系數(shù)的取值根據(jù)設(shè)備的類型、運(yùn)行速度等因素確定。

四、沖擊附加荷載計(jì)算

掛籃空載行走沖擊荷載（以掛籃桁架為例）
- 對(duì)于掛籃桁架在空載行走時(shí)，要考慮沖擊影響。沖擊附加荷載的計(jì)算需要根據(jù)具體的工程結(jié)構(gòu)形式和行走速度等因素確定。例如，在一些掛籃設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或者試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定沖擊附加荷載的大小，然后以集中荷載或等效均布荷載形式作用于桁架結(jié)構(gòu)。

五、風(fēng)荷載計(jì)算

基本風(fēng)壓取值
- 風(fēng)荷載的數(shù)值可由當(dāng)?shù)貧庀筚Y料提供或查全國(guó)風(fēng)壓圖得到。根據(jù)不同的地區(qū)，基本風(fēng)壓值不同。例如在沿海地區(qū)或者多風(fēng)地區(qū)，基本風(fēng)壓值相對(duì)較大。
風(fēng)荷載計(jì)算方法
- 按照相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（如《建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)》）中的風(fēng)荷載計(jì)算公式計(jì)算。對(duì)于桁架結(jié)構(gòu)，需要考慮桁架的體型系數(shù)（根據(jù)桁架的外形、桿件布置等因素確定）、風(fēng)振系數(shù)（對(duì)于較高、較柔的桁架結(jié)構(gòu)需要考慮）等參數(shù)，計(jì)算出風(fēng)荷載作用于桁架各個(gè)桿件上的力，風(fēng)荷載可能以均布荷載或者集中荷載（如在桁架的節(jié)點(diǎn)處）形式作用于桁架結(jié)構(gòu)。

六、偏載計(jì)算

混凝土偏載（以灌筑梁段為例）
- 可按灌筑梁段時(shí)兩側(cè)腹板澆筑混凝土最大偏差計(jì)算，或取一掛籃偏載系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。例如在混凝土澆筑過(guò)程中，如果兩側(cè)腹板混凝土澆筑速度不同或者混凝土量有偏差，就會(huì)產(chǎn)生偏載，這種偏載以不均勻荷載形式作用于桁架結(jié)構(gòu)（如掛籃主桁架在懸臂施工中）。