鋼支架
關注創建者：力學星空 創建時間：2019-11-25
鋼支架的視頻教程
catia通過輕松評估替代的“假設”設計場景，優化復雜結構裝配體的開發成本
Steel Structures Desianer 通過輕松評估替代的“假設”設計場景，優化復雜結構裝配體的開發成本 1、實現高效的完全參數化初步設計，以執行帶有早期成本和材料估算的分析 2、從初步設計快速輕松地生成詳細設計 3、支持針對復雜的框架結構生成精確且準確的詳細設計，并與制造緊密無縫集成 4、設計用于設備支架的鋼結構
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鋼支架的實例教程
本文以鋼結構支架為例，在iSolver軟件中建立鋼結構支架模型，分析壓力載荷對支架影響，演示了iSolver建模與仿真分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2、模型建立
鋼結構支架采用殼單元結構，矩形板長×寬為300mm×180mm，方管邊長為20mm，高度為100mm。 本文通過shell菜單欄中Rectangle選項，建立長×寬為300mm×180mm的板模型，如圖1所示。
圖1鋼結構支架矩形板建模操作
通過Element Edit 菜單欄中Extrude選項，將板模型中的網格邊線拉伸為面單元，拉伸高度為100mm，形成方管模型，如圖2所示。
圖2鋼結構支架方管建模操作
鋼結構支架劃分網格后，模型如圖3所示。
圖3鋼結構支架模型圖
3、賦予材料截面屬性
材料使用Q235鋼，材料屬性如圖4所示。截面屬性如圖5所示，殼單元厚度為1.5mm。
圖4材料參數
圖5截面屬性參數
4、設置邊界條件
對鋼結構支架中的方管底部進行固定約束，矩形板上表面施加0.05N壓力載荷，邊界條件如圖6所示。
展開 ◆鋼筋支架計算公式
一、參數信息
鋼筋支架（馬凳）應用于高層建筑中的大體積混凝土基礎底板或者一些大型設備基礎和高厚混凝土板等的上下層鋼筋之間。鋼筋支架采用鋼筋焊接制的支架來支承上層鋼筋的重量，控制鋼筋的標高和上部操作平臺的全部施工荷載。型鋼主要采用角鋼和槽鋼組成。
型鋼支架一般按排布置，立柱和上層一般采用型鋼，斜桿可采用鋼筋和型鋼，焊接成一片進行布置。對水平桿，進行強度和剛度驗算，對立柱和斜桿，進行強度和穩定驗算。
作用的荷載包括自重和施工荷載。
鋼筋支架所承受的荷載包括上層鋼筋的自重、施工人員及施工設備荷載。鋼筋支架的材料根據上下層鋼筋間距的大小以及荷載的大小來確定，可采用鋼筋或者型鋼。
上層鋼筋的自重荷載標準值為0.800 kN/m；
施工設備荷載標準值為0.960 kN/m；
施工人員荷載標準值為1.248 kN/m；
橫梁的截面抵抗矩W= 4.493 cm3；
橫梁鋼材的彈性模量E=2.05×105 N/mm2；
橫梁的截面慣性矩I= 10.783 cm4；
立柱的高度h= 1.88 m；
立柱的間距l= 1.29 m；
鋼材強度設計值f= 206.00 N/mm2；
二、支架橫梁的計算
支架橫梁按照三跨連續梁進行強度和撓度計算，支架橫梁在小橫桿的上面。
按照支架橫梁上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算支架橫梁的最大彎矩和變形。
展開 為確保某市政橋梁鋼箱梁臨時支架的安全性，采用鋼立柱、槽鋼、工字鋼相互連接的方法構建臨時支架，在SolidThinking Inspire軟件中建立臨時支架的初始模型，通過拓撲優化，得到優化后的臨時支架基礎模型，通過有限元仿真分析，用許用應力法驗算臨時支架受力及變形，分析得到臨時支架應力和變形分布，給工程實踐提供參考
除塵器框架結構從下到上依次為鋼支架、灰斗、殼體。
鋼支架部分加固方案
對于鋼支架部分的加固，整體思路上采用增大截面法，尤其要注意的是：
(1)鋼結構增大截面法不同于混凝土結構，存在負荷加固還是卸載加固之分，當鋼結構在負荷時進行增大截面焊接，會產生應力滯后現象。
(2)鋼框架在整體計算時要注意判別是有側移還是無側移框架。不同的判定設置會導致鋼構件穩定性驗算結果天差地別。
(3)注意區分支撐是單拉桿還是拉壓桿。
支撐背部貼焊槽鋼
工字鋼新增焊板形成箱型鋼
2. 灰斗部分加固方案
針對應力計算不足的橫肋，采用增大截面法，具體做法詳見下圖：
在Midas Gen中該加固構件輸入的具體截面尺寸如下：
上翼緣考慮灰斗壁板的貢獻作用，下翼緣寬度考慮角鋼和原槽鋼翼緣長度之和，腹板厚度仍取原槽鋼厚度。
1.5倍儲灰梁單元應力云圖
1.5倍儲灰板單元應力云圖
考慮到灰斗四個角部位置有弧形加強板、包角鋼板加強措施，且剔除有限元計算在角部的應力集中畸變，經計算后滿足要求。
三、總結
結構工程師在既有建筑結構鑒定、加固領域的工作模式有別于傳統的設計院或施工單位的做法。在此情況下，結構工程師不能僅作為流水線作業中的一環，或者單純地按照圖紙進行施工和組織生產，而是必須扮演結合規范、力學理論以及現場操作環境等多重因素的綜合性結構工程技術服務人員的角色。
文章：結構重光
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圖1鋼支架結構及立柱平面布置圖
鋼支架與支撐主體（除塵器殼體）通過立柱頂端支座傳遞載荷，構架設有8個導向支座、16個萬向支座。僅C3為固定支座，C1、C2、C4、C5為X向限位、A3、B3、D3、E3為Y向限位，殼體與鋼支架連接的支座結構見圖2。
圖2本體與鋼支架連接的支座結構
根據技術規范，除塵器支座結構應是自撐式的，并能把所有垂直和水平荷載轉移到柱子基礎上。
（1）鋼支架加固
由于除塵器鋼支架的橫梁、縱梁及柱間斜撐的選型均為20#工字鋼，經計算第一層5.7m長橫梁的應力比超限、第二層橫梁的長細比超限，因此需要對該兩層橫梁（20#工字鋼）進行加固計算。
注：此項載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標系）：FX=4700N，FY=3500N，FZ=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
</p><p>根據《建筑抗震設計規范》（GB50011）表5.5.1所描述：多高層鋼支架層間位移角限值為1/250。
本文以鋼結構支架為例，在iSolver軟件中建立鋼結構支架模型，分析壓力載荷對支架影響，演示了iSolver建模與仿真分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2、模型建立
鋼結構支架采用殼單元結構，矩形板長×寬為300mm×180mm，方管邊長為20mm，高度為100mm。
光伏陣列平行于屋面敷設，支架采用鋼預埋件固定梁。
2.平屋面安裝技巧
對于平屋面的結構選擇，可根據屋面飾面的實際做法選擇相應的支撐體系，并以當地年發電量最大值對應的傾角作為支架的安裝傾角。此外，平屋頂光伏系統的防水層非常重要。防水卷材、水泥砂漿保護層、瓷磚等應做好防水工作。
3.彩鋼屋面安裝技巧
彩鋼瓦一般用于家庭工廠或大型工業工廠。其安裝方法與斜屋面的區別在于支座的安裝方法不同。
鋼支架部分加固方案
對于鋼支架部分的加固，整體思路上采用增大截面法，尤其要注意的是：
(1)鋼結構增大截面法不同于混凝土結構，存在負荷加固還是卸載加固之分，當鋼結構在負荷時進行增大截面焊接，會產生應力滯后現象。
(2)鋼框架在整體計算時要注意判別是有側移還是無側移框架。不同的判定設置會導致鋼構件穩定性驗算結果天差地別。
(3)注意區分支撐是單拉桿還是拉壓桿。
經計算，立柱抱箍支架對鋼支撐提供的豎向剛度為4255N/mm。基于此彈簧k值，本文選用鋼管Ф609x16，撐桿間距10m，求解其在三道~九道彈性支撐下的計算長度，匯總計算結果見表1所示。
傳感器通過鋼支架安裝在機器上。
支架應放置在傳感器的節點處，以獲得最佳性能。在沒有支架的情況下進行模態分析，并確定第一縱向模態。
當采用鋼支架作電纜固定支架時，則應采用接地銅片。
