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钢桁架的历史
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  致力于钢材在结构中的更合理应用
有效降低材料用量——
在同样跨度下,同样的用钢量可以承担更大的荷载;
在同样荷载下,却又可以做到更大的跨度。

钢桁架的历史


空腹式桁架结构是一种独特而高效的结构形式。一个飞机机翼的构造剖视图,可以看到图中机翼的受力构造非常复杂,但是其主要的受力都是一系列上下弦杆及腹杆构成的,就是桁架,一个古老而又年轻的命题。

上海的名胜“外白渡桥” 也采用的是桁架式结构

上海环球金融中心大厦设计高度460米,大厦的主体正是一个竖着的大桁架,也映证着桁架这种结构形式的合理
如果用最少的材料搭建一根承载力最好的水平构件,那就是——桁架。

桁架由上弦杆、腹杆和下弦杆构成。

北美历史上的第一榀钢桁架出现在1923年,是用圆钢作为桁架的上下弦杆,连续弯折的钢筋作为腹杆。在此之后,出现了各式各样的桁架形式,然而,麻烦也随之而来。因为各个供货商拥有自己不同的设计和加工方法,使得建筑设计师及营造商感到无法对各个不同的产品进行比较,而且根本无法找到最经济的解决方案。

业内人士开始寻找解决的办法,并于1928年组建了钢桁架协会,同年,第一版的行业标准被采用,次年,1929年,发行了第一版的荷载表。行业标准第一版中所描述的钢桁架就是后来被定义为空腹式桁架的SJ系列钢桁架。

1953-引入大跨度桁架,L系列。同年发布的技术规格及荷载表所涵盖的桁架跨度达到96英尺,腹杆高度达到48英寸。这一标准也同时被美国钢结构协会接受并纳入他们的体系。

1959-引入用来替代SJ系列的S系列桁架,钢材的抗拉性能从18000磅/平方英寸(psi)增大到20000psi. 跨度增长到48英尺而腹杆高度增长到24英寸。

1961-a.引入用来替代S系列的J系列桁架,钢材的抗拉性能从20000psi增长到22000psi,其屈服强度达了36000psi.
b.引入用来替代L系列的LA系列桁架,由于钢材材质的进步,
LA系列钢材的抗拉强度也从20000psi增长到了22000psi。
c.引入H系列钢桁架,其刚材的屈服强度达到50000psi,而设计抗拉强度则达到了30000psi。

1962-引入LH系列桁架,钢材的屈服强度介于36000psi和50000psi之间。

1965-与美国钢结构协会共同提出针对J系列及H系列桁架的新规范。

1966-与美国AISC共同引入LJ系列桁架用来替代LA系列,并提出相应的针对LJ系列及LH系列桁架的新规范,此时,LJ系列桁架钢材的屈服强度为36000psi, 而LH系列桁架钢材屈服强度介于36000psi及50000psi之间。

1970-引入DLJ系列及DLH系列钢桁架,其跨度达到144英尺,腹杆高度达到72英寸。

1971-取消了2号弦杆的尺寸数据,并且在荷载表中增加了8J3 和8H3的数据。

1972-a.与AISC共同提出了针对LJ, LH, DLJ, DLH系列桁架的新规范。
b.与AISC共同推出新规范及新的荷载表格,其中,桁架的跨度增长到了60英尺,而腹杆高度增长到了30英寸,弦杆的断面增加了“9、10、11号”。

1978-a.取消了J, LJ, DLJ系列的桁架,因为此时高强度钢材的使用在美国已经十分普及了。
b.作为对市场要求反应的回馈,引入了桁架梁的概念,并且为之准备了完善的规范及重量表。此时的市场对于更经济,跨度更大的主钢结构的需求进一步增加。

1986-引入用来取代H系列的K系列桁架,发展K系列桁架的理由在于:1)满足挠度设计要求,并更为经济。2)满足对屋面桁架檩条的要求,屋面檩条的荷载较小,而腹杆高度从18英寸到30英寸。3)使用标准尺寸的桁架的需求越来越多。4)避免在荷载较小时使用过重的桁架。

钢桁架企业在美国的组织

1928年成立的美国钢桁架协会-SJI是钢桁架的非官方非盈利机构,作为行业技术的研究机构及颁布行业规范的职能部门存在,美国钢桁架协会共有39个会员企业,分布于美国和加拿大的各个州,每年的总产量超过80万吨。

在美国,每个企业的桁架节点及制作由各企业自行开发,并不相同,但构件的跨距、杆件尺寸荷载等数据必须根据美国钢桁架协会所提供的《标准荷载及重量表》进行选用,各企业如开发出新的桁架断面,则必须通过钢桁架协会的复检及书面认可,否则,这种新的桁架产品将不允许在市场上销售。

钢桁架在美国的应用:
实际上,钢桁架并不是美国人发明的,这一点只要看一看英国人于1907年建在北外滩的外白渡桥就可以明白,但真正的把桁架式结构作为普遍使用,大规模生产的产品来发展的,则是美国人的功绩。在美国市场,50%以上的楼层结构及20%以上的工业厂房屋面结构采用的是钢桁架结构体系,与普通热轧型钢或焊接工字钢比较,桁架结构具有很多独特的优势,这一点在后面的产品分析中说明。

钢桁架次梁在中国市场的应用

钢桁架在中国的发展历史:
钢桁架结构体系出现之后,首先被运用在桥梁上,因此中国最早期的钢桁架结构都是各类钢结构桥梁,在50年代前后,随着热轧型钢在建筑中地运用,焊接钢桁架也在中国的工业建筑市场得到了一定范围的运用,今天,我们仍然可以从《屋面桁架标准节点图》和《钢桁架行车梁标准详图》中一见端倪,但是,由于中国的钢产量较低,而钢产品质量较差,容易发生锈蚀,在这一段时间,桁架结构基本上等同于棚顶,临时房的概念,从而没有得到广泛的运用。

直到上世纪90年代,随着国外的轻钢建筑厂商陆续进入中国,在带来他们先进的设计技术的同时,也带进来了“桁架式次梁”产品,在这一时期,桁架式次梁完全由国外进口。
……

1994年,上海康桥恒通展示厅项目,四万平米桁架楼层项目;桁架由美东公司从北美进口;
1995年,上海林内热水器项目,采用从美国进口的桁架楼层次梁;
1996年,位于上海金桥48号地块的日立上菱洗衣机项目,23000平米采用楼层桁架;完全从美国进口;
1997年后-2004年,门式刚架在中国蓬勃发展,由于运输成本高,进口桁架的项目减少
……
2004年底,上海欧本钢桁架公司成立;其后三年,近百个工程采用桁架产品;
2008年,欧本第二个生产基地开始建设。
中国预制钢桁架行业开始一个新的起点。

 
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