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摘 要：现代经济发展迅速，企业工厂也越来越多，厂房的面积也越来越大，由于科技的发展，更多的企业选择建设钢结构厂房，但是钢结构厂房的建设面临着很多的问题，如何解决钢结构的稳定性和减少钢材的消耗则是在厂房的设计建设中必须要解决的问题。桁架结构的发明和应用就很好的解决了钢结构厂房的稳定性问题，同时也能节省钢材的消耗开支，钢结构厂房的建设越来越多的使用桁架结构。本文将着重分析桁架结构在钢结构厂房建设中的应用。
关键词：桁架结构；钢结构；厂房
中图分类号： TU319 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）08-019-01
1 概述
在经济高速发展的今天，钢材的产量越来越大，越来越多的建筑采用钢结构来建造，钢结构建筑不仅坚固，而且消耗资源少，建造费用低，还可回收，具有美观实用等特点，受到众多建筑厂家的青睐。
1.1 钢结构厂房的概念
钢结构厂房是指主要用钢材作为主体承重构件的厂房，包括钢梁、钢柱子、钢屋顶、钢屋盖。而厂房屋顶的跨度比较大，基本上都是用钢结构的屋架。整个厂房的建造是用钢材完成，当然钢结构的墙也可以用砖墙。钢结构厂房也可分为轻型钢结构厂房和重型钢结构厂房[1]。
1.2 钢结构厂房的优点
钢结构厂房质量轻，强度高，屋顶跨度大，承重能力强，不容易坍塌。而且建筑周期短，耗费资源少，相应的建筑成本低。钢结构的废旧厂房容易拆卸，钢材可以回收，不会造成浪费还污染等问题，节约了成本。
钢结构厂房的抗震能力强，有很强的抗震和抵抗水平荷载能力，抗震能力能达8级以上。而且钢结构厂房强度高，质量轻，变形能力强，所以抗风性很高。
2 桁架结构及其作用原理
2.1 桁架结构的概念
桁架结构是指格构化的一种梁式结构，它的核心就是二力杆件与节点的几何体，大跨度，轻质量，便施工。可根据不同的特征分为不同的种类。
根据桁架结构的外形分：平行弦桁架、折弦桁架、三角形桁架。根据桁架的几何组成方式分为：简单桁架、联合桁架、复合桁架。按照所受水平推力可分为：无推力的梁式桁架、有推力的梁式桁架。
2.2 桁架结构的设计和作用原理
在桁架结构中，各杆件的受力主要是单向的拉伸、压缩为主，水平方向的拉、压能使桁架结构实现其自身的平衡，这样整个结构就不会对支座造成水平的推力。桁架结构的布局是非常灵活的，它的适用范围非常广泛。在抗弯方面，两端来承受拉力和压力，增加了内力臂，加大了抗弯强度；在抗剪方面，它能够将剪力传递给支座，从而提高了抗剪能力。桁架结构在抗弯和抗剪方面都有了很大的提升，能够充分发挥所使用材料的强度，从而适用于各种跨度的屋顶结构，特别是在钢结构的建筑中，能发挥更大的作用。
3 桁架结构在钢结构厂房中的应用
3.1 桁架结构的应用概况
桁架结构在现实中的应用非常广泛，它可应用于大跨度的屋盖结构，比如大型厂房，造船工业厂房的屋盖；还可用于钢结构的现代建筑，比如体育馆；在抗震加固中频繁应用，桁架结构由于其受力特点，所以具有很强的抗震能力。除此之外，在室内外活动的背景搭建、各种舞台文艺演出的搭建，都会用到桁架结构。
3.2 桁架结构在钢结构厂房中的稳定性分析
关于桁架结构的稳定性理论有两种，一种是几何非线性特征值稳定性理论，另一种是几何非线性临界点理论。
工程建设采用的桁架结构中，弦杆是作为一整根梁与柱交接形成的平面框架，在节点处，弦杆是连续的钢接节点，这种设计可以传递弯矩，而且弦杆还能承受整体的弯矩，而不仅仅是杆件上因负载而产生的局部弯矩，在节点处与弦杆的连接则是以铰接或刚接的方式。
节点铰接的桁架结构在节点处，弦杆的弯矩会变成0，杆件本身只会产生因荷载而形成的局部弯矩，刚接的桁架结构则不同，它包括弦杆有梁的整体弯矩还有本身单元的局部弯矩。因为弦杆要直接承受混凝土的楼面的压力，弦杆的尺寸要大于腹杆尺寸，而且弦杆的构成是一根工字型梁直接通过节点，弯矩的传递也非常直接，所以，采用桁架的模型计算非常符合钢结构的实际情况。
3.3 桁架结构在钢结构厂房中的效益分析
桁架结构是典型的框架结构，所占空间和用钢量都非常少，在建设过程中桁架腹杆的用钢量是随着层高的增大，所用钢量的比例也越来越大。而作为厂房建设，所建楼层不会太高，钢材的消耗也会相应较少。在厂房的建设中要加强对桁架和柱子的用钢量控制。合理的桁架腹杆截面对降低桁架结构自身的用钢量有明显的影响，而尽量减小桁架腹杆的长度能有效的降低桁架结构的用钢量。
3.4 桁架结构的应用实例
在当今的建筑中，很多都使用了各种类型的桁架结构。香港中国银行大厦，这是由贝律铭设计的，为巨型桁架体系，主体的结构为八榀巨型桁架，其中的四榀是沿正方形平面的周边布置，另四榀是沿对角线方向布置。
4 桁架结构的优化和发展
桁架结构的优化，主要是桁架的形状结构优化，是通过对桁架截面和节点位置的优化达到的。同时，优化结构的截面面积和节点位置，是结构在满足应力、不稳定以及节点位移等多种约束条件下，重量最轻，桁架结构的最优形状受到单元截面尺寸的影响。
随着当今社会经济的高速发展，建筑材料、施工水平、设计理论等的发展也日新月异，各种理论、优化方案、桁架结构模型不断地提出，桁架结构在社会上的应用也会越来越广泛，桁架结构也会一直不断的创新。
5 结语
在竞争越来越激烈的今天，工厂、厂房的建设也更加注重安全和效益，桁架结构在钢结构厂房的建设中发挥着越来越大的作用，我们在建设钢结构厂房时，要不断的加强对桁架结构的优化设计和创新工作，以期达到最大的安全经济效益。
参考文献
[1] 王秀丽.大跨度空间钢结构分析与概念设计[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2] 陈绍蕃.钢结构稳定设计指南 [M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[3] 王勇.基于微粒群算法的桁架结构优化设计[D].上海：同济大学土木工程学院，2008.
[4] 马洪波.随机结构可靠性分析和优化设计研究[D].西安：西安电子科技大学机电工程学院，2004.
[5] 刘军伟，姜节胜.桁架动力学形状优化的统一设计变量方法[J].振动工程学报，2000，13（1）：84-88.
关键词：桁架结构；钢结构；厂房
中图分类号： TU319 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）08-019-01
1 概述
在经济高速发展的今天，钢材的产量越来越大，越来越多的建筑采用钢结构来建造，钢结构建筑不仅坚固，而且消耗资源少，建造费用低，还可回收，具有美观实用等特点，受到众多建筑厂家的青睐。
1.1 钢结构厂房的概念
钢结构厂房是指主要用钢材作为主体承重构件的厂房，包括钢梁、钢柱子、钢屋顶、钢屋盖。而厂房屋顶的跨度比较大，基本上都是用钢结构的屋架。整个厂房的建造是用钢材完成，当然钢结构的墙也可以用砖墙。钢结构厂房也可分为轻型钢结构厂房和重型钢结构厂房[1]。
1.2 钢结构厂房的优点
钢结构厂房质量轻，强度高，屋顶跨度大，承重能力强，不容易坍塌。而且建筑周期短，耗费资源少，相应的建筑成本低。钢结构的废旧厂房容易拆卸，钢材可以回收，不会造成浪费还污染等问题，节约了成本。
钢结构厂房的抗震能力强，有很强的抗震和抵抗水平荷载能力，抗震能力能达8级以上。而且钢结构厂房强度高，质量轻，变形能力强，所以抗风性很高。
2 桁架结构及其作用原理
2.1 桁架结构的概念
桁架结构是指格构化的一种梁式结构，它的核心就是二力杆件与节点的几何体，大跨度，轻质量，便施工。可根据不同的特征分为不同的种类。
根据桁架结构的外形分：平行弦桁架、折弦桁架、三角形桁架。根据桁架的几何组成方式分为：简单桁架、联合桁架、复合桁架。按照所受水平推力可分为：无推力的梁式桁架、有推力的梁式桁架。
2.2 桁架结构的设计和作用原理
在桁架结构中，各杆件的受力主要是单向的拉伸、压缩为主，水平方向的拉、压能使桁架结构实现其自身的平衡，这样整个结构就不会对支座造成水平的推力。桁架结构的布局是非常灵活的，它的适用范围非常广泛。在抗弯方面，两端来承受拉力和压力，增加了内力臂，加大了抗弯强度；在抗剪方面，它能够将剪力传递给支座，从而提高了抗剪能力。桁架结构在抗弯和抗剪方面都有了很大的提升，能够充分发挥所使用材料的强度，从而适用于各种跨度的屋顶结构，特别是在钢结构的建筑中，能发挥更大的作用。
3 桁架结构在钢结构厂房中的应用
3.1 桁架结构的应用概况
桁架结构在现实中的应用非常广泛，它可应用于大跨度的屋盖结构，比如大型厂房，造船工业厂房的屋盖；还可用于钢结构的现代建筑，比如体育馆；在抗震加固中频繁应用，桁架结构由于其受力特点，所以具有很强的抗震能力。除此之外，在室内外活动的背景搭建、各种舞台文艺演出的搭建，都会用到桁架结构。
3.2 桁架结构在钢结构厂房中的稳定性分析
关于桁架结构的稳定性理论有两种，一种是几何非线性特征值稳定性理论，另一种是几何非线性临界点理论。
工程建设采用的桁架结构中，弦杆是作为一整根梁与柱交接形成的平面框架，在节点处，弦杆是连续的钢接节点，这种设计可以传递弯矩，而且弦杆还能承受整体的弯矩，而不仅仅是杆件上因负载而产生的局部弯矩，在节点处与弦杆的连接则是以铰接或刚接的方式。
节点铰接的桁架结构在节点处，弦杆的弯矩会变成0，杆件本身只会产生因荷载而形成的局部弯矩，刚接的桁架结构则不同，它包括弦杆有梁的整体弯矩还有本身单元的局部弯矩。因为弦杆要直接承受混凝土的楼面的压力，弦杆的尺寸要大于腹杆尺寸，而且弦杆的构成是一根工字型梁直接通过节点，弯矩的传递也非常直接，所以，采用桁架的模型计算非常符合钢结构的实际情况。
3.3 桁架结构在钢结构厂房中的效益分析
桁架结构是典型的框架结构，所占空间和用钢量都非常少，在建设过程中桁架腹杆的用钢量是随着层高的增大，所用钢量的比例也越来越大。而作为厂房建设，所建楼层不会太高，钢材的消耗也会相应较少。在厂房的建设中要加强对桁架和柱子的用钢量控制。合理的桁架腹杆截面对降低桁架结构自身的用钢量有明显的影响，而尽量减小桁架腹杆的长度能有效的降低桁架结构的用钢量。
3.4 桁架结构的应用实例
在当今的建筑中，很多都使用了各种类型的桁架结构。香港中国银行大厦，这是由贝律铭设计的，为巨型桁架体系，主体的结构为八榀巨型桁架，其中的四榀是沿正方形平面的周边布置，另四榀是沿对角线方向布置。
4 桁架结构的优化和发展
桁架结构的优化，主要是桁架的形状结构优化，是通过对桁架截面和节点位置的优化达到的。同时，优化结构的截面面积和节点位置，是结构在满足应力、不稳定以及节点位移等多种约束条件下，重量最轻，桁架结构的最优形状受到单元截面尺寸的影响。
随着当今社会经济的高速发展，建筑材料、施工水平、设计理论等的发展也日新月异，各种理论、优化方案、桁架结构模型不断地提出，桁架结构在社会上的应用也会越来越广泛，桁架结构也会一直不断的创新。
5 结语
在竞争越来越激烈的今天，工厂、厂房的建设也更加注重安全和效益，桁架结构在钢结构厂房的建设中发挥着越来越大的作用，我们在建设钢结构厂房时，要不断的加强对桁架结构的优化设计和创新工作，以期达到最大的安全经济效益。
参考文献
[1] 王秀丽.大跨度空间钢结构分析与概念设计[M].北京：机械工业出版社，2008.
[2] 陈绍蕃.钢结构稳定设计指南 [M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[3] 王勇.基于微粒群算法的桁架结构优化设计[D].上海：同济大学土木工程学院，2008.
[4] 马洪波.随机结构可靠性分析和优化设计研究[D].西安：西安电子科技大学机电工程学院，2004.
[5] 刘军伟，姜节胜.桁架动力学形状优化的统一设计变量方法[J].振动工程学报，2000，13（1）：84-88.