钢托架的优化设计

2011-04-14任顺利

山西建筑 2011年18期

关键词：屋架托架杆件

牟洪任顺利

1 概述

在工业厂房设计中常常遇到由于设备等原因抽柱或加大柱距的情况，当柱距大于屋架间距时，往往沿纵向柱列布置托架以支承中间屋架。托架一般为平行弦桁架，跨度 12m～36m，托架与屋架的连接采用平接，使托架在使用中不至于过分扭转，屋盖整体刚度较好。

2 常规设计

通常情况下托架设计为单跨简支平行弦桁架。托架支承于混凝土柱时采用上升式支座斜杆，支承于钢柱时采用下降式斜杆。屋架端部为铰接，上弦不加盖板;托架上弦杆(压杆)在平面外的计算长度为与之相连的屋架间距。

单跨简支托架的计算简图见图 1。内力分析时，托架两端的屋架反力直接传于柱顶，托架仅承受中间屋架的反力。将屋架传来的荷载集中在节点上，并假定所有杆件位于同一平面内，杆件重心线汇交于节点中心，且各节点均为理想铰，不考虑次应力的影响，这样就可以用数解法或内力系数法计算托架杆件的内力。

以F=500 kN，h=2m，L=12m为例，各杆件的内力大小如图 2所示。简支托架的设计方法简单，杆件受力明确，节点构造简单，设计意图容易实现，但弦杆的受力差别较大，不能完全发挥杆件的拉压强度特性。

3 优化设计

实际工程中，由于投资等多种因素需要设计人员对结构进行优化设计，最大程度做到经济可靠。设计时可考虑托架沿厂房纵向柱列连续布置，形成一个多跨连续桁架。每一跨的托架中部承受屋架传来的支座反力F，连续托架支座处的屋架反力直接传于柱顶。桁架的节点均为理想的铰接点，荷载均作用在节点上。以两跨连续桁架为例进行受力分析，计算简图见图 3。

以F=500 kN，h=2m，L=12m为例进行计算，各杆件的内力大小如图 4所示。图4中的计算结果说明，上弦杆 1受拉，上弦其他杆件仍受压，但轴力比单跨简支计算时减小，下弦杆 2为受压杆，下弦其他杆件仍为拉杆，但内力值较单跨简支托架减小。可以看出连续托架内力小，杆件小，整体性好，但节点构造需特别处理，对施工制作要求高。