大跨度桁架式鋼結構的管道支架設計分析

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大跨度桁架式結構主要被運用于跨度在60m以上的工程建筑，其中主要包括體育場、航空港、大會堂以及大型工業廠房，切實滿足了現代社會對工程建筑的內在需求。但是對于施工單位而言，大跨度桁架式鋼結構的管道支架設計具有一定的難度，技術人員必須對當前的國家相關標準有一個清晰的認識，從而以此為基礎展開管道支架設計，進一步提高大跨度結構的穩定性和安全性。

1 大跨度桁架式鋼結構管道支架概論

管道支架在管道工程設計過程中扮演著十分重要的角色，也是工程建筑的一種特殊結構形式，它主要可以分為獨立式管架、組合式管架以及縱梁式管架。組合式管架一般被運用于跨度較大以及管道較多的管道工程，而桁架式管架則是管架柱間設置跨度較大的一種輔助性桁架，并且其中還設置有橫梁以及管徑較小的承托管道。大跨度桁架式鋼結構的管道支架主要是由固定支架、活動支架以及輔助桁架三大部分構成。為了進一步增強支架的穩定性，使其能夠具有更好的承受能力，工作人員在進行管道支架設計的工作實踐中，一般會在支架平面內設置適宜的角鋼支撐，切實減少支架柱的承重程度，同時還要使得支架柱對強軸作用的方向與管道周線的呈平行狀態。除此之外，為了進一步提高管道的承托能力，技術人員還會在桁架頂管道徑向方向的適宜位置設置支撐橫梁，其支撐橫梁一般為T 型鋼，同時還會將人字撐設置于桁架上弦平面的位置，從而達到增加上弦水平承載力的目的，進一步提高桁架上弦的穩定性，也切實增加整個桁架的實際剛度[1]。

2 大跨度桁架式鋼結構管道支架節點設計

根據我國相關規定，大跨度桁架式鋼結構管道支架的柱腳錨栓一般不會具備良好的抗剪作用，因而技術人員為了防止出現柱底板與基礎混凝土之間的頂面發生滑移現象，所以會在柱腳的位置設置適宜的工字鋼，用來承擔一部分的抗剪作用。并且技術人員還會為了進一步增加其抗剪能力，在其橫向和縱向的位置增加一定的加勁肋，其具體情況如下圖所示，其中（a）圖代表的是平面，（b）圖代表的是正面，（c）圖代表的是側面。

圖1 柱腳與抗剪鍵布置

與此同時，工作人員還要在安裝工作結束之后，切實做好工程建筑的養護工作和二次灌漿工作，有效增加抗剪鍵與混凝土之間的結合程度，從而進一步提高工程建筑的整體質量。除此之外，桁架一般只進行軸力傳遞，因而其端部與支架進行鉸接，其桁架弦桿與柱之間也要采用相應的節點板進行連接，且還要將節點板沿槽插入弦桿并進行焊接操作，沿弦桿的徑向方向焊接適宜的加勁板，進一步提高管道支架的穩定性。

3 管道支架計算模型靜力荷載分析

在大跨度桁架式鋼結構的管道支架設計過程中，管道支架計算模型精力荷載分析主要可以分為三個部分，分別是計算模型、計算荷載以及應力分析。對于計算模型而言，工作人員一定要結合當前的施工實際以及相關的標準規定，進一步提高模型的科學性與合理性，并根據施工現場的實際情況，保證模型尺寸的精確性與可靠性。在荷載計算的過程中，技術人員可以通過向模型逐次施加特定荷載的重物，并通過相應的公式計算出該模型的實際荷載，從而為工程施工的順利進行提供良好的數據支持。在應力分析的工作實踐中，技術人員應該根據實際情況以及自身的工作經驗，設置科學合理的活動支架柱界面、主梁截面以及固定支架柱界面等，并通過MIDAS 計算來分析得出各個構件的最大應力比[2]。

4 管帶支架結構與動力特性影響因素

對于管道支架以及輔助桁架而言，其平面外的剛度整體較大，而平面內的橫向剛度則較小，這種內在特點會直接影響整個建筑結構的穩定性，使得工程建筑容易受到外界因素的干擾，從而出現左右擺動的不良現象，對整個工程結構的安全性造成不良影響。根據相關的試驗研究表明，管道支架結構出現左右擺動，其根本原因在于支架結構中的橫向自振周期接近于場地土質的特征周期，所以該地區場地周圍的震源會對管道支架的整體結構產生一些負面干擾，使得管道結構在一定范圍之內出現幅度較小的左右擺動。因此技術人員在進行管道支架的設計過程中，要根據施工現場的實際情況，采用科學有效的方式有效改變管道支架的橫向自振頻率，從而使當地土質的特征頻率與管道支架的橫向自振頻率之間存在明顯的差異，進一步減少管道結構的橫向擺動頻率[3]。

5 結語

在工程建筑類型不斷豐富的當前社會，大跨度桁架式鋼結構已經被廣泛運用于大型工程建筑的施工實踐中，這給我國建筑行業的進一步發展奠定了夯實的基礎。在大跨度桁架式鋼結構的管道支架設計工作中，工作人員一定要按照國家的相關規定以及自己的知識經驗，不斷優化其設計過程中的各個環節，從而切實提高大跨度桁架式鋼結構的安全性與穩定性。