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薄壁钢管桁架具有稳定性能好、受力合理、承载力高、质量轻等特点,在中小跨工业厂房和公用建筑中得到了广泛的应用。
钢管桁架的杆件一般由方(矩)型钢管或圆钢管制作而成,其传统的连接方式一般有三种:一:杆件之间直接焊接;二:杆件之间通过节点板焊接;三:杆件之间采用节点板和螺栓连接。传统连接方法尽管承载力高,但杆件及节点板制作繁琐,另外焊接连接还有工作量大、质量难以得到保证等弊端。
本文研究一种采用标准件和自攻螺钉连接而成的薄壁管桁架,其中桁架杆件及连接件分别由由热镀锌冷轧高强钢板冷弯而成。这种管桁架具有标准化程度高、空间布置灵活、抗震性能好、可工业化生产、建设周期短、环保和节能等特点,同时这种桁架克服了传统连接方式的不足,在实际工程中试用后效果良好。但这种桁架的实际承载力和破坏模式尚未有相关研究文献,考虑到这种冷弯薄壁钢结构构造复杂,目前在我国尚无相应的设计标准和规范,须进行试验研究和理论分析。
本文在详细介绍这种钢管桁架的基础上,以某一厂房工程实例为研究对象,选择典型屋架进行了现场足尺破坏性试验,得到了屋架在竖向荷载作用下的极限承载力和破坏模态,给出了屋架典型杆件的荷载——应变关系和荷载——位移曲线,为这种钢管桁架的工程应用和理论分析提供了依据。
另外,本文提出了钢管桁架承载力的理论分析简化方法,应用有限元软件和国内常用钢结构设计软件对试验屋架进行了分析,并与试验结果进行了比较,说明桁架的简化及两种软件分析方法都是正确的和合理的,可以用于工程设计。