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根据所要设计设备 M 状况· 再 根据前面的准则和
作者:网络ag真人 发布时间:2020-05-18 01:34

  机架_理学_高等教育_教育专区。机架 1 机架结构类型 1.1 按机架外形分类 表 13—1 — 外形类别 网架式 机架外形分类 框架式 梁柱式 板块式 箱壳式 举例 1.2 按机架的材料和制造方法分类 (1)按材料可分为金属机

  机架 1 机架结构类型 1.1 按机架外形分类 表 13—1 — 外形类别 网架式 机架外形分类 框架式 梁柱式 板块式 箱壳式 举例 1.2 按机架的材料和制造方法分类 (1)按材料可分为金属机架和非金属机架。 作机架的金属材料有钢、铸铁及铁合金 (各种不锈钢、铁合金等)、铝合金、 铜合金和其他 (如钢丝绳等)。 非金属机架有钢筋混凝土机架或机座、素混凝土机座平台、花岗岩机架或 机座、塑料机架、玻璃纤维机架、碳素纤维机架或其他材料机架。 (2)按机架的制造方法分类如下。 ○铸造机架,常用的材料是铸铁,有时也用铸钢、铸铝合金和铸铜等。铸 1 铁机架的特点是结构形状可以较复杂,有较好的吸振性和机加工性能,常用于成 批生产的中小型箱体。注塑机架的制造方法类似,它适用于大批量生产的小型、 载荷很轻的机架。 ○焊接机架,由钢板、型钢或铸钢件焊接而成,结构要求较简单,生产周 2 期较短。焊接机架适用于单件小批量生产,尤其是大件箱体,采用焊接件可大大 降低成本。 ○螺栓连接机架或铆接机架,适用于大型结构的机架。这两种机架大部分 3 被焊接机架代替,但螺栓连接机架仍被广泛应用于需要拆卸移动的场合。 ○冲压机架,适用于大批量生产的小型、轻载和结构形状简单的机架。 4 ○专业的轧制、锻造机架。 5 ○其他,用独自制造方法制造的各种金属机架或非金属机架。例如,钢丝 6 绳机架等。 1.3 按力学模型分类 表 13—2 — 结构类型 几何 特征 机架举例 杆系机构 结构有杆件组成,而杆件 长度远大于其他两个方向 的尺寸 网架式机架,多数框架式 和梁柱式机架 板壳结构 结构有薄壁构件组成, 而薄壁构件厚度远小于 其他两个方向的尺寸 多数板块式和箱壳式机 架 实体结构 结构三个方向的尺寸 是同一数量级的 少数板块式、框架式 和箱壳式机架 2 机架的设计 2.1 2.1 机架设计的准则 (1)工况要求 任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。例如,保证机架上安装 的零部件能顺利运转,机架的外形及内部结构不致有阻碍运动件通过的突起;设 置执行某一工况所必需的平台;保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。 (2)刚度要求 在必须保证特定外形条件下,对机架的主要要求是刚度。例如机床的零部 件中,床身的刚度则决定了机床的生产率和加工产品的精度;在齿轮减速器中, 箱壳的刚度决定了齿轮的啮合性及运转性能。 (3)强度要求 对于一般设备的机架,刚度达到要求,同时也能满足强度的要求。但对于重 载设备的强度要求必须引起足够的重视。 其准则是在机器运转中可能发生的最大 载荷情况下,机架上任何点的应力都不得大于允许权力。此外,还要满足疲劳强 度的要求。 对于某些机器的机架尚需满足振动或坑振的要求。例如振动机械的机架;受 冲击的机架;考虑地震影响的高架等。 (4)稳定性要求 对于细长的或薄璧的受压结构及受弯—压结构存在失稳问题, 某些板壳结构 也存在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大的破坏,设计时必须校 核。 (5)美观 目前对机器的要求不仅要能完成特定的工作,还要使外形美观。 (6)其他 如散热的要求;防腐蚀及特定环境的要求;对于精密机械、仪表等热变形小 的要求等。 特别提出注意的是,设计和工艺是相辅相成的,设计的基础是工艺。所以 设计要遵循工艺的规范,要考虑工艺的可能性、先进性和经济性。 2.2 机架设计的一般要求 机架设计的一般要求 在满足机架设计准则的前提下,必须根据机架的不同用途和所处环境,考虑 下列各项要求,并有所偏重。 ○机架的重量轻,材料选择合适,成本低。 1 ○结构合理,便于制造。 2 ○结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。 3 ○结构设计合理,工艺性好,还应使机架本身的内应力小,由温度变化引起 4 的变形应力小。 ○抗振性能好。 5 ○耐腐蚀,使机架结构在服务期限内尽量少修理。 6 ○有导轨的机架要求导轨面受力合理,耐磨性良好。 7 2.3 设计步骤 ○初步确定机架的形状和尺寸。根据设计准则和一般要求,初步确定机架 1 结构的形状和尺寸,以保证其内外部零部件能正常运转。 ○根据机架的制造数量、结构形状及尺寸大小,初定制造工艺。例如非标准 2 设备单件的机架、机座,可采用焊接代替铸造。 ○分析载荷情况,载荷包括机架上的设备重量、机架本身重量、设备运转的 3 动载荷等。对于高架结构,还要考虑风载、雪载和地震载荷。 ○确定结构的形式,例如采用桁架结构还是板结构等。再参考有关资料,确 4 定结构的主要参数 (即高、宽、板厚与材料等)。 ○画出结构简图。 5 ○参照类似设备的有关规范、规程,确定本机架结构所允许的挠度和应力。 6 ○进行计算,确定尺寸。 7 ○有必要时,进行详细计算并校核或做模型试验,对设计进行修改,确定最 8 终尺寸。对于复杂重要的机架,要批量生产的机架,有时候用计算机数值计算且 与实验测试相结合的办法,最后确定各部分的尺寸。 ○标明各种技术特征和技术要求。 9 例如机架的允许载荷、 应用场合等的限定; 制造工艺和材料的要求, 制造与安装偏差, 热处理要求, 运输、 吊装的特殊要求, 检测或探测的规定,除锈和上漆要求,以及其他各种特殊的要求等。 2.4 机架结构的简化 机架结构计算的内容涉及三个方面:把实际机架抽象为力学模型;对力学 模型进行力学分析和计算;把力学分析和计算结果用于机架的结构设计。 (1)选取力学模型的原则 选定机架结构的力学模型时,一方面要反映结构的工作情况,使计算结果与 实际情况足够接近;同时也要略去次要的细节,使计算工作得以简化。 实际机架结构往往比较复杂,各部分之间存在着多种多样的联系。如何对各 种联系进行合理的简化,是确定结构力学模型的一个主要问题。为此需要分析联 系的性质,并找出决定联系性质的主要因素。决定联系性质的主要因素是结构各 部分刚度的比值,即结构各部分的相对刚度。 力学模型的选择,受到多种因素的影响。虽有一般规律可以遵循,但在运用 时要注意灵活性。影响力学模型的主要因素如下。 ○结构的重要性 1 对重要的结构应采用比较精确的力学模型。 ○设计阶段 在初步设计阶段可使用粗糙的力学模型, 2 在技术设计阶段再使 用比较精确的力学模型。 ○计算问题的性质 一般说来,对结构作静力计算时,可使用比较复杂的力 3 学模型;对结构作动力计算稳定计算时,由于问题比较复杂,要使用比较简单的 力学模型。 ○计算工具 使用的计算工具愈先进,采用的力学模型就可以愈精确。计算 4 机的应用使许多复杂的力学模型得以采用。 此外,还应注意到,从实际结构得出合理的力学模型,这只是一个方面。另 一方面,在选定力学模型之后还应采取适当的构造措施,使所设计得结构体现出 力学模型的要求。 (2) 支座的简化 计算中选用的支座简图必须与支座的实际构造和变形特点相符合。 支座通常 可简化为活动铰支座、固定铰座、固定端支座三种。有时需精确汁算而简化为弹 性支座。弹性支座所提供的反力与结构支承端相应的位移成正比。 在对实际支座进行简化时,有的支座构造特征明显,很容易简化。有的并 不明显。因为铰支座的计算比较方便,因此,对于非标准设计的机架,在满足下 列条件下都可按活动铰支座或固定铰支座计算: ○该支座简化为铰支座后,结构仍是稳定的; 1 ○该支座简化为铰支座后,结构杆件内的应力仍在许用应力范围之内。 2 一般地基上部的基础是结构的支座。 如以不在一条直线上的三个和三个以上 的螺钉牢固安装在基础上,且支架座有足够的刚度时,视为固定端支座。 (3) 结点的简化 计算中选用的结点简图要考虑结点的实际构造,通常将结点简化为铰结点和 刚结点两种。 图 13—8 — 图 13—9 — 图 13—10 — 图 13—11 — 图 13—12 — 对实际结点进行简化时,一般都把用铆接连接钢构件的结点 (图 13—8)和 连接构件的结点简化为铰结点。至于焊接结点和螺栓连接的结点,就需按连接 的具体方式进行简化,一般,把无加劲肋的焊接结点 (图 13—9)简化为铰结点, 把有加劲肋的焊接结点 (图 13—10)简化为刚结点;把沿构件截面局部位置用螺 栓连接的结点 (图 13—11)简化为铰结点,此时螺栓主要起定位作用;把沿构件 整体截面用螺栓连接的结点 (图 13—12)简化为刚结点, 此时螺栓起刚性固结作 用,但计算中为方便起见,也常化简为铰结点,这样,梁的内力加大了。 总之,结点简图是根据结点的受力状态而确。影响节点受力状态的因素主 要有两个:一个是结点的构造情况;另一个是结构的几何组成情况。凡是由于结 点构造上的原因,或者由于几何组成上的原因,在结点处各杆的杆端弯矩较小 而可以忽略时,都可以简化成铰结点。 (4) 构件的简化 杆件的截面尺寸(宽度、厚度)通常比杆件长度小得多,截面上的应力可根 据截面的内力 (弯矩、轴力、剪力)来确定。因此,在计算简图中,杆件用其轴 线表示,杆件之间的连接区用结点表示,杆长用结点间的距离表示,而载荷的 作用点也转移到轴线上。以上是构件简化的一般原则。下面再说明几个具体问 题。 1)以直杆代替微弯或微折的杆件 图 13-13a 所示为一间式刚架。因为杆件是变截面的,梁截面形心的连线不 是直线,柱截面形心的连线不是竖直线。为了简化,在计算简图(图 19-13b)中, 横梁的轴线采用从横梁顶部截面形心引出的平行于上皮的直线,柱的轴线采用 从柱底截面形心引出的竖直线 — 还需指出, 按以上计算简图算出的内力是计算简图轴线上的内力。 因为计 算简图的轴线并不是各截面形心的连线,因此在选择截面尺寸时,应将算得的 内力转化为截面形心轴处的内力。例如在图 13-13c 中,某截面求 得的内力为 M 和 N。 因为计算简图的轴线与截面形心有偏心距 e。故截面形心处的内力为 M1=M-Ne 和 N。 (2)以实体杆件代替格构式杆件 在比较复杂的结构中,常以实体的杆件代替格构式杆件,使计算简化。此 时,杆件横截面的面积和惯性矩,应以相应长度上的当量值来代替: 当量截面积 A = l n ∑ (l i =1 i / Ai ) n 当量惯性矩 I = ∑I l i =1 n i i ∑l i =1 i 式中 n—格构式杆中肢杆个数; li —第 i 个肢杆的长度; Ai—第 i 个肢杆的截面积; Ii—第 i 个肢杆的截面惯性矩; l —机构或杆长度。 3 机架结构的选择 机架结构形式的选择是一个较复杂的过程。 根据所要设计设备 M 状况· 再 根据前面的准则和要求,参考类似设备的机架结构形式,首先进行机架形式的选 择。 对结构形式、 构件截面和结点构造等均需要结合具体的情况进行仔细的分析。 可以选用几种方案初步比较来确定。对于大批量的设备机架或特大型的机架,还 应该对结构方案进行技术经济比较。 由于各种设备各有不同的规范和要求, 制定统一的机架结构选择方法较困 难。但是,总的原则无非是实用、可靠、经济和美观。 对于整体机架的各支架横截面,空心的长方形截面在相同材料情况下能承 受更大的弯矩; 而空心的圆截面能承受更大的扭矩。 所以这两种截面 (或其变形) 在支架截面中运用较多。 3.1 一般规则 1)结构的内力分布情况要与材料的性能相适应,以便发挥材料的优点。 ○轴力较弯矩能更充分地利用材料。杆件受轴力作用时,截面上材料的应力 1 。所有材料都得到充分利用。在弯矩作用下截面上 分布是均匀的(图 13—14a) 的成力分布是不均匀的(图 13—14b)。所以材料的利用不够经济。 ○机械结构中许多构件所受的载荷都设计成沿垂直于杆轴的方向作用。 2 弯矩 沿杆长变化很迅速,因此可设计变截面梁域在局部范围内加大、加高截面。 ○有横向垂直载荷处,弯矩曲线有曲率,曲率与载荷密集度成正比。在较长 3 段内材料不能充分利用。如有可能应设法使载荷分散传播。例如,用桁架来代替 梁。梁所以常用于小跨结构是因为构造简单和制作方便。在大跨结构中,桁架更 为经济。 ○在塑性设计中,钢构件在弯矩作用下的极限状态的应力分布如图 13—14c 4 所示;钢筋混凝土构件相应的应力分布如图 13—l4d 所示。虽然由这些应力图可 知,塑性设计比弹性设计要经济一些,但在机架设计中有动载荷的情况下一般是 不考虑塑性设计的,只能用来考虑极端情况下的不损坏状态。 ○壳体结构由于主要受轴力作用,使用材料极为经济,在可能的情况下应采 5 用。 图 13—14 — 图 13—15 — 2)结构的作用在于把载荷由施力点传到基础。载荷传递的路程愈短,结 构使用的材料愈省。 图 13—15a 和 b 所示为钢架常用的两种腹杆布置。图 a 为斜杆腹系,长 斜杆在载荷作用下承受拉力,这是一个优点。但是载荷通过交替的斜杆和坚杆传 到桁架的两端所经的路程很长。在图 b 所示的三角形腹系中,载荷通过斜杆传到 桁架两端所经的路程就比较短。因此,图 b 所示桁架使用材料较少。 图 13—16 是粱和桁架的组合体系,它也要此一般桁架经济。 图 14—16 — 图 14—17 — 3)结构的连续性可以降低内力,节省材料。 例如,连续梁比一串简支梁经济,连续桁架也比一串简支桁架经济。在刚架 中由于结点的刚性使弯矩减低,例如在同样载荷下图 14—4a 所示刚架受到的弯 矩此图 14—4b 所示刚架受到的要小。一般来说,连续刚架比孤立的梁柱体系要 经济。 以上规则在实际应用中有时是互相矛盾的。 例如图 14—4a 所示结构和 b 所示 结构此较起来,是互有利弊的。一方面由于结构的刚性,图 a 所示结构中梁的弯 矩较小,但在另一方面由于结点的刚性,柱的弯矩增加了。 静定结构与超静定结构的比较 3.2 静定结构与超静定结构的比较 表 13—3 — 比较项目 静定结构与超静定结构的比较 静定结构 静定结构没有多余约束。当 任一约束突然破坏, 即变成几何可 变杆系,不能承受任何载荷,所以 防护能力差 由于没有多余约束,局部载 荷对结构的影响范围小, 内力分布 很不均匀,内力峰值大 由于没有多余约束,载荷作 用下的结构变形, 受不到多余约束 的进一步限制, 结构的刚度和稳定 性差 静定结构的内力只需用静力 平衡方程即可确定, 所以内力与结 构材料性质和杆件截面尺寸无关 非载荷因素只引起静定结构 的位移和变形, 不在静定结构中产 生内力 (因为位移和变形受不到多 余约束的限制) 静定结构杆件截面尺寸设计 简单,只要结构外形及其尺寸(指 用杆轴表示的力学模型)一定,即 可由平衡方程求出内力, 再按强度 条件设计杆件的截面。 但静定结构 的内力分布与杆件刚度比值无关, 故不能通过改变杆件刚度来调整 内力分布 超静定结构 超静定结构有多余约束。多余 约束突然破坏后,仍能维持几何不 变性,还能承受一定的载荷,所以 防护能力强 由于有多余约束,局部载荷对 结构的影响范围大,内力分布比较 均匀,内力峰值较小 由于有多余约束,载荷作用下 的结构变形要受到多余约束的进一 步限制,结构的刚度和稳定性较好 超静定结构的内力不能单用 静力平衡方程来确定,还需同时考 虑变形条件,所以内力与结构的材 料性质和杆件截面尺寸有关 非载荷因素不仅引起超静定 结构的变形,而且还在超静定结构 中产生内力(因为变形要受到多余 约束的限制) 超静定结构杆件截面尺寸设 计复杂,只有事先假定截面尺寸才 能求出内力,然后再根据内力重新 设计杆件截面,若设计截面与假定 截面相差过大,需重新计算。但超 静定结构的内力分布与杆件刚度比 值有关,故可通过改变杆件刚度来 调整内力分布 防护能力 内力分布 结构刚度与稳定性 结构材料与杆 件截面的影响 非载荷因素(支 座移动、温度改变、 材料收缩和制造误 差)的影响 杆件截面设计 的简单程度和调查结 构内力分布的能力 注:静定结构的优点是设计计算方便。外力诸多因素清楚后,受力得到了 保证,设计者愿意选用。 3.3 静定架与刚架的比较 表 13—4 — 比较项目 静定桁架与刚架的比较 静定桁架与刚架的比较 桁架 静定桁架 由于桁架结点都是铰结点,所以 为了保证杆系的几何不变性,所 用的杆件数目较多,而且占据了 内部空间,不便使用 由于桁架杆件都是二力杆件,只 有轴力,所以内力沿杆轴和应力 沿杆件截面都是均匀分布的,充 分利用了材料 刚架 由于刚架节点主要是刚结点,所 以刚架的几何不变性,除了支座 的约束作用外,主要依靠刚结点 的连接作用,所用的杆件数目减 少,内部空间大,便于使用 由于刚架杆件大都是梁式杆件, 内力主要是弯矩,所以内力沿杆 轴和应力沿杆件截面都是非均匀 分布的,没有充分利用材料 是否便于使用 是否节省材料 3.4 几种杆系结构力学性能的比较 机架的典型结构形式有梁、刚架、架和组合结构,还可按其结构受力有以 下两种分类方式。 1)无推力结构和有推力结构。梁和梁式桁架属于前者;三铰拱、三铰刚架、 拱式桁架和某些组合结构属于后者。 2)将杆件分为链杆和梁式杆。桁架中的各杆都是链杆;多跨粱和刚架中的 各杆都是梁式杆;组合结构中的杆件有的是链杆,有的是梁式杆。 对于梁式杆,应尽量减小杆件中的弯矩。现从这个角度,讨论各杆系结构的 特点。 ○在静定多跨粱和伸臂梁中, 1 利用杆端的负弯矩可以减小跨中的正弯矩 (如 图 13-5b)。 ○在有推力结构中, 2 利用水平推力的作用可以减小弯矩峰值 (如图 13—5e)。 ○在桁架中,利用杆件的铰结和合理布置以及载荷的结点传递方式,可使桁 3 架中的各杆处于无弯矩状态。 为了对各种杆系结构形式的力学特点进行综合比较,在图 13—5 中给出了几 种结构形式在相同跨度和相同载荷 (布载荷 q) 作用下的主要内力数值。 a.图 13—5a 是简支梁(跨中截面 C 的弯矩为 M c0 = ql 2 )。:图 13—5b 是伸臂 8 梁。为了使弯矩减小,设法使支座负弯矩与跨中正弯矩正好相等。根据这个条件 1 可以求出伸臂长度应为 0.207 l ,这时弯矩峰值下降为 M c0 。 6 b.图 13—5c 是带拉杆的三角形三铰架,推力为 H = M c0 / f ,由于推力的作 1 用,上弦杆的弯矩峰值下降为 M c0 。 4 c.图 13—5d 中,拉杆与上弦杆端部之间有一个偏心距 e=f/ 6,这样,上 1 弦杆端部负弯矩与杆中正弯矩正好相等,弯矩峰值进一步下降为 M c0 ,这两种 6 情况都属于三铰刚架的特殊情况。 d.图 13—5f 是梁式桁架,在结点载荷作用下,各杆处于无弯矩状态,中间 下弦杆的轴力为 M c0 / h 。 e.图 13—5g 是组合结构,为了使正弦杆的结点负弯矩与杆中正弯矩正好相 5 7 1 f , f2 = f , 这时上弦杆的弯矩峰值下降为 M c0 ,中间下弦杆 等,故取 f 1 = 12 12 24 的轴力为 M c0 / f 。 从以上的分析和比较可看出, 在相同跨度和相同载荷下, 简支梁的弯矩最大, 伸臂梁、静定多跨梁、三铰刚架、组合结构的弯矩次之,而桁架中除了受均布载 荷作用的杆件有弯矩外,其他杆件的弯矩为零。基于这些受力特点,所以在工程 实际中,简支梁多用于小跨度结构;伸臂梁、静定多跨梁、三铰刚架和组合结构 可用于跨度较大的结构;当跨度更大时,则多采用桁架。 另一方面,各种结构形式都有它的优点和缺点。简支梁虽然具有上述缺点, 但也有许多优点,如制造简单,使用方便。所以在工程实际中简支梁仍然是广泛 使用的一种结构形式。其他结构形式虽具有某些优点,但也有其缺点;如桁架的 杆件很多,结点构造比较复杂;三铰刚架要求基础能承受推力 (或需要设置拉杆 承受推力)。所以选择结构形式时,不能只从受力状态这一方面去看,而必须进 行全面的分析和比较。 几种桁架 桁架结构力学性能的比较 3.5 几种桁架结构力学性能的比较 (1)力学性能比较 对于几种常见形式的桁架,为了便于比较,使它们的跨度、节距及承受的 载荷 (上弦各结点承受的载荷)都相同。 又为了方便计算, 使各结点载荷均等于 1。 1)平行弦桁架 (图 13—6a) ○弦杆轴力 1 0 设与桁架同跨度、同载荷的简支梁上,对应于椅架各结点的 M0 h 截面弯矩为 M ,则弦杆的轴力可表示为 N = ± 式中,h 见图;右边的正号表示下弦杆的轴力为拉力,负号表示上弦杆的轴 力为压力。因为平行弦桁架的轴力与梁相应结点处的 M 值成比例,所以,中间 弦杆的轴力大,两端弦杆的轴力小。 ○腹杆轴力 2 求椅架腹杆轴力时用截面法。斜杆的铅垂分力和竖杆的轴力, 0 分别等于简支梁相应节间的剪力 Q 0 ,即 V斜杆 = + Q 0 V竖杆 = ?Q 0 上式表明,这里的斜杆轴力为拉力,竖杆轴力为压力。图 13—6a 中,给出 了平行弦桁架的各杆的轴力值 (因载荷取值为 1,所以此内力值也就是内力系 数)。 若对上边平行弦桁架与实体梁的内力进行比较, 可以看出二者有许多类似之 点。桁架弦杆主要承受弯矩,相当于工字梁中翼缘的作用;腹杆主要承受剪力, 相当于工字梁中腹板的作用。 2)三角形桁架 (图 13—6b) ○弦杆轴力 弦杆所对应的力臂,由中间到两端按直线 为 r,则弦杆轴力仍可表示为 M0 N =± h 力臂 r 向两端减小的速度比 M 要快,因而 两端,其轴力越大。 ○腹杆轴力 由截面法可知,斜杆轴力为压力,竖杆轴力为拉力,并且二者 2 都是越靠近桁架中间,其轴力越大。三角形桁架各杆的轴力如图 13—6b 所示。 3)抛物线c) ○弦杆轴力 在抛物线 各下弦杆的轴力及各上弦杆轴力的水平分力 的力矩,其矩心的力臂,即为各竖杆的长度,而竖杆的长度与弯矩一样,都是按 抛物线规律变化的。 故可知各下弦杆的轴力与各上弦杆轴力的水平分力的大小都 相等 (符号相反),从而各上弦杆的轴力也接近相等。 ○腹杆轴力 2 由于下弦杆轴力与上弦杆轴力的水平分力相等,根据截面法。 由 ∑ X = 0 ,可知各斜杆轴力均等于零。不难断定,各竖杆的轴力也均等于零。 4)折线d) 折线形桁架是三角形桁架和抛物线形桁架的一种中间形式。由于上弦改成 折线, 端节间上弦杆的坡度比三角形桁架大, 因而使力臂 r 向两端递减得慢一些, M0 这就减小了弦杆特别是端弦杆的内力,虽然 值也逐渐增大,但比三角形桁架 r 的变化要小。 由上面的分析,可得以下结论。 1)平行弦桁架的内力分布不均匀,弦杆内力向中间增加,因而弦杆截面 要随着改变,这就增加了拼接的因心如用同样的截面,又浪费材料。但是,由于 它在构造上有许多优点,如可使结点构造划一,腹杆标准化等,因而仍得到广泛 应用;不过多限于轻型桁架,这样便于采用截面一致的弦杆,而不致有很大的浪 费。 2)三角形桁架的内力分布也不均匀。弦杆的内力近支座处最大,并且端结 点夹角很小,构造复杂。由于其两面斜坡的外形符合屋顶构造的要求,所以三角 形桁架只在屋顶结构中应用。 3)抛物线形桁架的内力分布均匀,从受力角度来看是比较好的桁架形式。 但是。曲弦上每一结点均须设且接头,构造较复杂。 0 M0 向两端渐增。所以,弦杆越靠近 r 图 13—6 — 4)折线形桁架的内力分布近似抛物线形椅架,但制造较方便。 (2)析架腹杆的布置对其内力的影响 在平行弦桁架中(图 13—6a), 若腹杆的布置由 N 式变为反 N 式 (图 13—6e), 则其内力的性质也随着变,斜杆由受拉变为受压,竖杆由受压变为受拉。在图示 的情况下,后者优于前者。至于斜杆的内力大小,则其倾角有关。斜杆与弦杆的 夹角小,则斜杆的内力大。腹杆的布置对桁架的构造和制造有影响。如桁架节间 长变小,斜杆与弦杆夹角加大,其内力量较小,但腹杆增多,结点数目增加,制 造复杂,反而不一定经济,所以布置腹杆需要全面权衡。 在三角形桁架中(图 13—6b),若腹杆的布置由 N 式变为反 N 式,则腹杆内力的 性质也要改变,即斜杆拉,竖杆受压。以前钢屋架采用这种形式,可以避免钢材 压杆过长容易失稳的缺点。用钢筋混凝土或钢材做成三角形桁架,跨度较大时, 腹杆采用 N 式或反 N 式,都使下弦结点和腹杆太多,不够经济,故常采用如图 13—6a,b 的形式。图 13—7c 表示三角形桁架的另一种形式,由于改变了腹式 得布置,使压杆短而拉杆长。压杆采用钢筋混凝土,截面大,不易失稳,拉杆采 用钢材,使两种材料都能发挥各自的长处。 图 13—7 —

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