一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法、装置及设备，过对获取到的桁架设计参数进行轴向刚度的计算，并设计了一种可考虑节点轴向刚度的桁架模型进行模拟，从而计算获得桁架的挠度和应力，实现了对桁架节点的轴向刚度进行量化计算。相比于现有技术，本发明专利技术能够避免由于桁架节点只能考虑铰接或全钢接的设计模型所带来的误差，提高了桁架挠度和桁架应力的评估准确度，从而便于工程师通过获得挠度结果和应力结果进行精细化设计，有利于提高桁架的设计精度。高桁架的设计精度。高桁架的设计精度。

Load evaluation method, device and equipment of a k-gap rectangular pipe truss

【技术实现步骤摘要】
一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法、装置及设备


[0001]本专利技术涉及建筑工程领域，尤其涉及一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]相贯节点空心钢管结构具有受力性能好、造型美观、施工方便等优点，在国内外的实际工程中得到了广泛的应用。在实际工程中，一般采用K型间隙矩形管桁架进行载荷，这种桁架的节点(桁架弦杆和两根桁架支杆连接的地方)呈现水平K字的形状。研究轴向刚度对K型间隙矩形管桁架的设计具有重要意义，目前主要是基于通用有限元为计算手段，以大量的参数分析数据为基础，设定刚度公式形式，然后经转化进行多元回归分析。但总结的节点轴向刚度公式庞杂，参数众多，使用起来极其不方便，尤其很多公式涉及到支管杆件应力比参数，需要首先算一遍全刚或铰接模型，得出各个杆件应力比，给广大设计师带来很大困扰，增加了较多工作量，而且计算工具限于ANSYS等通用有限元软件，入门门槛高，基本无法推行。
[0003]K型间隙矩形管桁架节点的连接并非理想的刚接或者铰接，但是目前国内对管结构的设计一般采用铰接或者全刚接模型，这种定性的考虑节点轴向刚度的模型与实际不符，在进行桁架挠度和桁架应力的计算时存在较大误差，而且前期研究工作也表明节点轴向刚度对方矩管结构的性能有不可忽视的影响，如何对节点轴向刚度进行定量评估是需要解决的问题。
[0004]因此，亟需一种K型间隙矩形管桁架的评估策略，来解决当前K型间隙矩形管桁架的桁架挠度和桁架应力的评估结果准确度不高的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法、装置及设备，以提高K型间隙矩形管桁架节点的桁架挠度和桁架应力的评估准确度。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术一实施例提供一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法，包括：
[0007]获取K型间隙矩形管桁架的桁架设计参数；
[0008]根据所述桁架设计参数，代入预设的公式，获得每个节点的轴向刚度；其中，所述轴向刚度包括：初始刚度、屈服刚度和屈服承载力；
[0009]在每个桁架节点中，按预设的结构添加刚性杆元、刚性梁元和杆元弹簧，获得可考虑节点轴向刚度的桁架模型；其中，所述桁架节点具体为：连接K型间隙矩形管桁架的桁架弦杆和双桁架支杆的节点；
[0010]将所有所述轴向刚度代入所述可考虑节点轴向刚度的桁架模型中，计算获得K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果；其中，所述荷载评估结果包括：桁架应力结果和桁架挠度结果。
[0011]由上可见，本专利技术具有如下有益效果：
[0012]本专利技术提供了一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法，通过对获取到的桁架设计参数进行轴向刚度的计算，并设计了一种可考虑节点轴向刚度的桁架模型进行模拟，从而计算获得桁架的挠度和应力，实现了对桁架节点的轴向刚度进行量化计算。相比于现有技术，本专利技术能够避免由于桁架节点只能考虑铰接或全钢接的设计模型所带来的误差，提高了桁架挠度和桁架应力的评估准确度，从而便于工程师通过获得挠度结果和应力结果进行精细化设计，有利于提高桁架的设计精度。
[0013]作为上述方案的改进，在计算获得K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果之后，还包括：根据所述荷载评估结果，判断所述K型间隙矩形管桁架是否满足施工要求；当所述K型间隙矩形管桁架满足施工要求时，输出桁架设计参数；当所述K型间隙矩形管桁架不满足施工要求时，调整桁架设计参数，重新计算K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果，并再次判断重新计算的K型间隙矩形管桁架的荷载结果是否满足施工要求；通过对荷载评估结果进行是否满足施工要求的判断，从而使得工程师通过判断结果进行桁架设计参数的调整，有利于提高K型间隙矩形管桁架的实用性，从而满足对桁架变形要求较高的行业的精度要求(比如搁置精密仪器、重要设备管道等)并降低工程造价。
[0014]作为上述方案的改进，所述在每个桁架节点中，按预设的结构添加刚性杆元、刚性梁元和杆元弹簧，获得可考虑节点轴向刚度的桁架模型，具体为：在每个桁架节点中，添加两个四边形结构连接桁架弦杆和双桁架支杆；其中，所述桁架弦杆为两个四边形结构的底边，每个桁架支杆分别与每个四边形结构的刚性杆元和杆元弹簧连接；根据每个所述四边形结构，由桁架弦杆作为四边形结构的底边，由杆元弹簧和刚性梁元作为四边形结构的两个侧边，由刚性杆元作为四边形结构的顶边，组合两个四边形结构，获得可考虑节点轴向刚度的桁架模型；其中，两个四边形结构共用一个刚性梁元作为侧边；以及所述刚性杆元的长度为第一预设值、所述杆元弹簧的长度和所述刚性梁元的长度为第二预设值；在每个桁架节点中设计了可考虑节点轴向刚度的桁架模型，使得计算获得的轴向刚度能够代入到桁架中进行荷载计算，从而为提高K型间隙矩形管桁架的计算桁架挠度和桁架应力的评估准确度奠定了基础。
[0015]作为上述方案的改进，所述将所有所述轴向刚度代入所述可考虑节点轴向刚度的桁架模型中，计算获得K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果，具体为：根据所述可考虑节点轴向刚度的桁架模型，通过多段线弹性连接单元模拟每个桁架节点中的杆元弹簧；将所述轴向刚度输入至所述多段线弹性连接单元中，并按照预设的施工顺序施加荷载，计算K型间隙矩形管桁架的桁架应力结果和桁架挠度结果；通过节点轴向刚度的桁架模型中的多段线弹性连接单元，实现了K型间隙矩形管桁架的节点轴向刚度的定性计算。
[0016]作为上述方案的改进，所述获取K型间隙矩形管桁架的桁架设计参数，具体为：获取桁架中的局部节点参数；其中，所述局部节点参数包括：桁架节点的弦杆参数、桁架节点的第一支杆参数、桁架节点的第二支杆参数、第一支杆与第二支杆之间的间隙参数、第一支杆与弦杆的夹角和第二支杆与弦杆的夹角根据所述桁架节点的弦杆参数、桁架节点的第一支杆参数、桁架节点的第二支杆参数和第一支杆与第二支杆之间的间隙参数，通过预设的计算公式，计算获得间隙比参数、支杆与弦杆宽度比参数、以及弦杆宽度与厚度比参数；根据所述第一支杆与弦杆的夹角、所述第二支杆与弦杆的夹角、所述间隙比参数、所述支杆与
弦杆宽度比参数、以及所述弦杆宽度与厚度比参数，获得所述桁架设计参数；其中，所述第一支杆与弦杆的夹角和所述第二支杆与弦杆的夹角相等在不影响工程精度的情况下，对能够影响轴向刚度的参数进行筛选，通过对桁架节点的弦杆参数、桁架节点的第一支杆参数和桁架节点的第二支杆参数进行桁架设计参数的计算，为提高轴向刚度的计算效率奠定了基础。
[0017]作为上述方案的改进，在所述获得桁架设计参数之后，还包括：对所述桁架设计参数是否适用进行判断：当所述桁架设计参数符合预设的适用范围时，则继续进行轴向刚度的计算；当所述桁架设计参数不符合预设的适用范围时，则调整桁架中的局部节点参数；通过对桁架设计参数进行适用范围的判断，能够避免因桁架设计不符合规范而出现较大误差的情况，有利于提高轴向刚度的计算准确率。
[0018]作为上述方案的改进，所述根据所述桁架设计参数，代入预设的公式，获得每个节点的轴向刚度，具体为：根据所述弦杆参数、所述第一支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法，其特征在于，包括：获取K型间隙矩形管桁架的桁架设计参数；根据所述桁架设计参数，代入预设的公式，获得每个节点的轴向刚度；其中，所述轴向刚度包括：初始刚度、屈服刚度和屈服承载力；在每个桁架节点中，按预设的结构添加刚性杆元、刚性梁元和杆元弹簧，获得可考虑节点轴向刚度的桁架模型；其中，所述桁架节点具体为：连接K型间隙矩形管桁架的桁架弦杆和双桁架支杆的节点；将所有所述轴向刚度代入所述可考虑节点轴向刚度的桁架模型中，计算获得K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果；其中，所述荷载评估结果包括：桁架应力结果和桁架挠度结果。2.根据权利要求1所述的K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法，其特征在于，在计算获得K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果之后，还包括：根据所述荷载评估结果，判断所述K型间隙矩形管桁架是否满足施工要求；当所述K型间隙矩形管桁架满足施工要求时，输出桁架设计参数；当所述K型间隙矩形管桁架不满足施工要求时，调整桁架设计参数，重新计算K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果，并再次判断重新计算的K型间隙矩形管桁架的荷载结果是否满足施工要求。3.根据权利要求2所述的K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法，其特征在于，所述在每个桁架节点中，按预设的结构添加刚性杆元、刚性梁元和杆元弹簧，获得可考虑节点轴向刚度的桁架模型，具体为：在每个桁架节点中，添加两个四边形结构连接桁架弦杆和双桁架支杆；其中，所述桁架弦杆为两个四边形结构的底边，每个桁架支杆分别与每个四边形结构的刚性杆元和杆元弹簧连接；根据每个所述四边形结构，由桁架弦杆作为四边形结构的底边，由杆元弹簧和刚性梁元作为四边形结构的两个侧边，由刚性杆元作为四边形结构的顶边，组合两个四边形结构，获得可考虑节点轴向刚度的桁架模型；其中，两个四边形结构共用一个刚性梁元作为侧边；以及所述刚性杆元的长度为第一预设值、所述杆元弹簧的长度和所述刚性梁元的长度为第二预设值。4.根据权利要求3所述的K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法，其特征在于，所述将所有所述轴向刚度代入所述可考虑节点轴向刚度的桁架模型中，计算获得K型间隙矩形管桁架的荷载评估结果，具体为：根据所述可考虑节点轴向刚度的桁架模型，通过多段线弹性连接单元模拟每个桁架节点中的杆元弹簧；将所述轴向刚度输入至所述多段线弹性连接单元中，并按照预设的施工顺序施加荷载，计算K型间隙矩形管桁架的桁架应力结果和桁架挠度结果。5.根据权利要求2所述的K型间隙矩形管桁架的荷载评估方法，其特征在于，所述获取K型间隙矩形管桁架的桁架设计参数，具体为：获取桁架中的局部节点参数；其中，所述局部节点参数包括：桁架节点的弦杆参数、桁架节点的第一支杆参数、桁架节点的第二支杆参数、第一支杆与第二支杆之间的间隙参数、
第一支杆与弦杆的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁战场，杨科，潘奕康，
申请(专利权)人：中国电建集团城市规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：