浅谈温室桁架及其设计计算桁架计算( 二 )

表一垂直荷载作用下桁架杆件轴力（单位：kN）
组合状态
上弦
左端
下弦
左端
上弦中
下弦中
上弦
右端
下弦
右端
腹杆最大拉力
腹杆最大压力
独立桁架
16.6
-21.4
-14.9
18.1
16.6
-21.4
8.1
8.1
单跨立柱-桁架组合
-4.1
-0.8
-35.7
38.6
-4.1
-0.8
8.1
8.1
双跨立柱-桁架组合
-2.9
-0.3
-22.3
23.8
24.3
-30.6
10.4
10.6
比较表一相关数据可以发现，在不同的组合状态下，上、下弦杆不同位置点的轴力不仅大小变化显著，甚至多个杆件所受力的性质（拉、压）也发生了变化。这种变化除影响杆件截面的选择外，对桁架与立柱的连接点的结构设计也会产生较大的影响。
例如，多跨桁架上、下弦杆最大轴力段位网于桁架两端，弦杆与桁架端板的焊接结构需要重点设计以满足强度要求，桁架端板的厚度也需保证端板局部的抗弯强度；桁架与立柱连接用螺栓可能需要采用高强度等级产品，否则可能因相邻桁架之间拉力过大而导致连接件损坏。
2.桁架的使用对温室立柱提出了更高的要求
桁架因为垂直承载面积较大，由桁架转移到立柱上的垂直荷载也较大，对立柱材料截面积的调整不会成为问题。但是，因为温室结构的特殊性，垂直荷载往往较小，对立柱的要求更多地受制于水平荷载，即风载的作用。桁架的使用会对立柱水平承载能力（抗弯能力）带来更大的影响，而这个影响往往会被低估，造成立柱在极端荷载条件下强度超限。
图八是特定规格的立柱在不使用桁架（立柱之间采用水平拉杆连接）时受风载作用的受力图及弯矩图；图九是同规格立柱使用桁架连接时同样风载作用下的受力图，图十是对应的组合结构弯矩图。
比较两种连接状态下的立柱受力图，立柱最大弯矩由图八的4.16kN.m上升到图十的13.55 ，后者是前者的3.26倍；如果立柱采用同等壁厚的圆管，为保证特定荷载条件下达到等强度效果，后者单位长度重量约为前者的1.8倍，这将使得立柱用料大幅度增加。

文章插图

图八独立立柱受力图

文章插图

图九立柱桁架组件受力图

文章插图

图十立柱桁架组件弯矩图
此外，立柱最大弯矩的作用位置由立柱的长度中点转移到了桁架下弦与立柱的连接点。该点通常需开孔以用于立柱桁架的连接，且孔径较大。开孔对该点结构强度造成较大的削弱。以常用立柱材料矩形管100*50*2.5为例，同样弯矩作用条件下，在50宽度表面上加工直径18的对穿孔，考虑应力集中效应时，开孔处应力为原值的2.3倍。
为降低开孔带来的负面影响，可在开孔处追加补强钢板，或变更连接形式。图十一～图十三是常用结点、补强结点和无立柱孔结点示意图。