人字式斜腹杆桁架所用腹杆数量、总长度较小,相应节点数量也少,3D3S管桁架设计如何入门可以减少制造成本及焊接工作量,但受拉、受压斜腹杆长度相等,结构上不尽合理;同时,弦杆节间长度较大,当弦杆吊挂荷载较大(例如瓜果类种植)时,需要提高弦杆抗弯能力;与之相对应,单向斜杆式桁架杆件数量较多,材料用量、加工量较大,但受压的直腹杆长度较小,弦杆结间距同样较小,在较大吊挂荷载下材料性能能可得到更好的发挥。设计过程中应根据桁架荷载状况综合考虑,选择最优结构方案。为简便起见,以下仅就人字式腹杆平行弦桁架进行讨论。
桁架的计算应该在与立柱组成的组合结构中进行
早期桁架计算多参考力学计算手册、采用手工方式进行。为减少计算工作量,往往将桁架作为一个独立部件进行计算,不考虑立柱对桁架的影响,最终通过提高结构安全系数来解决计算误差问题。在目前的技术环境下,各种结构计算软件的使用已经非常普遍,桁架的精确组合计算变得非常简单。以下是特定规格的同一桁架的三种不同组合状态,以及对应状态下的杆件轴力图、轴力汇总表(桁架荷载包括上弦均布垂直、上弦中点集中垂直荷载),荷载值采用有限元结构计算软件进行计算。
比较表一相关数据可以发现,在不同的组合状态下,上、下弦杆不同位置点的轴力不仅大小变化显著,甚至多个杆件所受力的性质(拉、压)也发生了变化。这种变化除影响杆件截面的选择外,对桁架与立柱的连接点的结构设计也会产生较大的影响。
例如,多跨桁架上、下弦杆最大轴力段位于桁架两端,弦杆与桁架端板的焊接结构需要重点设计以满足强度要求,桁架端板的厚度也需保证端板局部的抗弯强度;桁架与立柱连接用螺栓可能需要采用高强度等级产品,否则可能因相邻桁架之间拉力过大而导致连接件损坏。