一種組裝式桁架內(nèi)力計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于施工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種組裝式桁架模板支撐設(shè)計(jì)中組裝式桁架內(nèi)力 計(jì)算方法及數(shù)學(xué)模型。
【背景技術(shù)】
[0002] 組裝式桁架內(nèi)力計(jì)算是組裝式桁架模板支撐設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的技術(shù)工作，是組裝式 桁架模板支撐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。桁架單元及構(gòu)配件組裝工況是依據(jù)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的， 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)已考慮了單跨最大組裝跨度及相應(yīng)最大荷載。在工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合工程 軸線跨度，將不同桁架單元及配件組裝成相應(yīng)長(zhǎng)度的組裝式桁架。因工程施工安全要求，還 應(yīng)對(duì)組裝完畢的整體桁架進(jìn)行承載力驗(yàn)算，包括拉桿強(qiáng)度驗(yàn)算、壓（彎）桿穩(wěn)定強(qiáng)度驗(yàn)算、 單元桁架拼裝節(jié)點(diǎn)承載力驗(yàn)算。承載力驗(yàn)算前應(yīng)獲得組裝式桁架在恒、活荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用 下的內(nèi)力，根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定將恒、活載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力組合成軸力、剪力、彎矩設(shè)計(jì) 值進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)算。
[0003] 桁架結(jié)構(gòu)是指若干直桿組成的靜定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式在橋梁和房屋建筑中應(yīng)用 較為廣泛，桁架結(jié)構(gòu)的手工內(nèi)力計(jì)算方法主要由結(jié)點(diǎn)法、截面法和聯(lián)合法。
[0004] 上述內(nèi)力的計(jì)算方法作量大，要求有較深的力學(xué)知識(shí)，工程實(shí)際應(yīng)用中眾多技術(shù) 人員采用多種力學(xué)軟件計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果并非用圖表的形式顯示內(nèi)力結(jié)果，施工單位工程 技術(shù)人員計(jì)算軟件掌握能力和業(yè)務(wù)素質(zhì)不一，并且每次施工都需再次使用軟件計(jì)算，無(wú)法 重復(fù)使用計(jì)算分析后的結(jié)果，計(jì)算工作量大且易導(dǎo)致各種內(nèi)力計(jì)算出現(xiàn)偏差，易引發(fā)工程 安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種組裝式桁架內(nèi)力計(jì)算 方法，用于解決現(xiàn)有計(jì)算方法存在的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種組裝式桁架內(nèi)力計(jì)算方法，該 方法將原來(lái)的眾多技術(shù)人員軟件計(jì)算方法改進(jìn)為單位均布荷載作用內(nèi)力圖表的計(jì)算方法 供技術(shù)人員使用。采用軟件建立多種跨度組裝式桁架模型，輸入上弦單位均布荷載，確定 支座邊界條件，進(jìn)行內(nèi)力分析，分別輸出組裝式桁架自重及單位均布荷載作用下的軸力、剪 力、彎矩、撓度位移。創(chuàng)建單位均布荷載作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表；桁架 自重作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表，利用圖表的形式將計(jì)算結(jié)果，標(biāo)注在桿 件、節(jié)點(diǎn)相應(yīng)位置，更直觀的表現(xiàn)出來(lái)。
[0007] 其計(jì)算方法公式表達(dá)為：
[0008] 1、永久荷載作用下桿件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值
[0009] NGk= kgj+kjq
[0010] VGk= kG2+k2q
[0011] MGk= kG3+k3q
[0012] 2、可變荷載作用下桿件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值
[0013] NQk=k^
[0014] VQk=k2q
[0015] MQk=k3q
[0016] 式中：Ntt、Va、Mtt-一分別為水平桁架桿件在不包括桁架自重永久荷載作用下產(chǎn) 生的軸力、剪力、彎矩標(biāo)準(zhǔn)值；
[0017] NQk,VQk,MQk一一分別為水平桁架桿件在可變荷載作用下產(chǎn)生的軸力、剪力、彎矩標(biāo) 準(zhǔn)值；
[0018] kG1,kG2,kG3 一一分別為水平桁架自重產(chǎn)生的各桿件軸力、剪力、彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，
[0019] knk2,k3一一分別為在水平桁架上弦單位均布荷載作用下產(chǎn)生的各桿件軸力、剪 力、彎矩標(biāo)準(zhǔn)值；
[0020] q--作用在水平桁架上弦的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m)。
[0021] 3、水平桁架最大撓度應(yīng)符合下式規(guī)定：
[0022] υ G, max+ U maxQ^at,lim
[0023] 式中：--水平桁架自重作用下多節(jié)點(diǎn)燒度最大值（mm);
[0024] υmax--單位均布永久荷載作用下水平桁架多節(jié)點(diǎn)燒度最大值（mm);
[0025] af,lim--水平桁架最大燒度限值。
[0026] 如上所述，本發(fā)明的一種組裝式桁架內(nèi)力計(jì)算方法，具有以下有益效果：
[0027] 提出用軟件建立多種跨度組裝式桁架模型，輸入上弦單位均布荷載，確定邊界條 件，進(jìn)行內(nèi)力分析，分別輸出組裝式桁架自重及單位均布荷載作用下的軸力、剪力、彎矩、撓 度位移圖。創(chuàng)建單位均布荷載作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表；桁架自重作用 下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表，利用圖表的形式將計(jì)算結(jié)果標(biāo)注在桿件、節(jié)點(diǎn)相 應(yīng)位置，更直觀的表現(xiàn)出來(lái)。
[0028] 工程施工人員根據(jù)數(shù)學(xué)模型可以快速計(jì)算各種內(nèi)力，無(wú)需多人協(xié)作，普通技術(shù)人 員可順利得到內(nèi)力值，保障桁架內(nèi)力計(jì)算的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為自重作用下軸力圖。
[0030] 附圖2為單位力作用下軸力圖。
[0031] 附圖3為荷載基本組合作用下各桿件軸力圖。
[0032] 附圖4為荷載基本組合里作用下各桿件剪力圖。
[0033] 附圖5為荷載基本組合作用下各桿件彎矩圖。
[0034] 附圖6為q-一作用在水平桁架上弦的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下通過特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0036] 需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想， 隨圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪 制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可 能更為復(fù)雜。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土板厚為120mm，混凝土梁格5. 1X5. lm，梁截面尺寸為 0. 25mX0. 6m，跨數(shù)為單跨，樓層高度5. 7m，模板系統(tǒng)面板采用竹膠板。
[0039] 1、建立數(shù)學(xué)模型：在有限元軟件界面建立多種跨度組裝式桁架模型，輸入上弦單 位均布荷載，確定邊界條件，進(jìn)行內(nèi)力分析，分別輸出組裝式桁架自重及單位均布荷載作用 下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移圖；
[0040] 2、建立圖表：創(chuàng)建單位均布荷載作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表； 桁架自重作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表，利用圖表的形式將計(jì)算結(jié)果，標(biāo)注 在桿件、節(jié)點(diǎn)相應(yīng)位置，更直觀的表現(xiàn)出來(lái)。
[0041] 3、水平桁架間距確定
[0042] 桁架組裝的基本跨度為4000mm，a= 100,混凝土梁跨度為5.lm，樓板厚度為 120mm，初步確定選用桁架間距為600mm進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。
[0043] 豎向桁架混合支撐的選擇選用H=5500mm工況。
[0044] 4、荷載計(jì)算
[0045] 本工程永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值：
[0046] 水平桁架承托荷載
[0047]模板自重：Gi=0· 3kN/m2X0. 6m=0· 18kN/m
[0048] 樓板新澆筑混凝土自重：G2= 24kN/m3X0· 12mX0· 6m= 1. 73kN/m
[0049] 樓板鋼筋自重：G3= 1.lkN/m3X0. 12mX0. 6m= 0· 08kN/m
[0050] 按實(shí)際組裝桁架工況計(jì)算水平桁架自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0. 15kN/m
[0051] 水平桁架上永久荷載（不含桁架自重）標(biāo)準(zhǔn)值合計(jì)為：
[0052] G=G!+G2+G3= 0. 45+2. 59+0. 12 = 1. 99kN/m
[0053] 水平桁架上永久荷載（含桁架自重）標(biāo)準(zhǔn)值合計(jì)為：
[0054] G=G!+G2+G3= 0. 45+2. 59+0. 12+0. 15 = 2. 14kN/m
[0055] 本工程可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值：
[0056] 水平桁架承托的施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)：Q1= 2. 5kN/m2X0. 6m= 1. 5kN/m
[0057] 判斷荷載組合為永久荷載控制的組合還是由可變荷載控制的組合：
[0058] 根據(jù)荷載規(guī)范按活荷載控制的基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值為Sd = 1. 2X2. 14+1. 4X1. 5 = 4. 67kN/m
[0059] 根據(jù)荷載規(guī)范按恒荷載控制的基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值為Sd = 1. 35X2. 14+1. 4X0. 7X1. 5 = 4. 36kN/m
[0060] 由以上結(jié)果可知，該組合應(yīng)為由可變荷載控制的效應(yīng)組合，Sd= 4. 67kN/m。
[0061]5、內(nèi)力計(jì)算
[0062] 基本跨度為4米，a值為100mm時(shí)，自重及單位力作用下的水平桁架各桿件軸力 圖：
[0063] 圖1自重作用下軸力圖（kN)
[0064] 圖2單位力作用下軸力圖（kN)
[0065] 圖3荷載基本組合作用下各桿件軸力圖（kN)
[0066] 圖4荷載基本組合里作用下各桿件剪力圖（kN)
[0067] 圖5荷載基本組合作用下各桿件彎矩圖（kN·m)
[0068] 圖6q--作用在水平析架上弦的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m)
[0069] 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種組裝式桁架內(nèi)力計(jì)算方法，其特征是：采用軟件建立跨度組裝式桁架模型，輸 入上弦單位均布荷載，確定支座邊界條件，進(jìn)行內(nèi)力分析，分別輸出組裝式桁架自重及單位 均布荷載作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移。創(chuàng)建單位均布荷載作用下的軸力、剪力、彎 矩、撓度位移計(jì)算圖表；桁架自重作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表，利用圖表 的形式將計(jì)算結(jié)果，標(biāo)注在桿件、節(jié)點(diǎn)相應(yīng)位置，更直觀的表現(xiàn)出來(lái)；其計(jì)算方法公式表達(dá) 為： 1) 永久荷載作用下桿件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值2) 可變荷載作用下桿件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值3) 水平桁架最大燒度應(yīng)符合下式規(guī)定： ^G,max^~ ^maxQlim°
【專利摘要】本發(fā)明提供一種組裝式桁架內(nèi)力計(jì)算方法，采用軟件建立跨度組裝式桁架模型，輸入上弦單位均布荷載，確定支座邊界條件，進(jìn)行內(nèi)力分析，分別輸出組裝式桁架自重及單位均布荷載作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移。創(chuàng)建單位均布荷載作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表；桁架自重作用下的軸力、剪力、彎矩、撓度位移計(jì)算圖表，利用圖表的形式將計(jì)算結(jié)果，標(biāo)注在桿件、節(jié)點(diǎn)相應(yīng)位置，更直觀的表現(xiàn)出來(lái)。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105302938
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510590123
【發(fā)明人】夏凱, 胡兆文, 蘇鋼, 楊玉桐, 于付振
【申請(qǐng)人】山東德建集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年9月16日