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發布日期：2025-12-12 16:58:40 信息來源：本站原創
網架結構的安全與效率，***終凝結于每一根桿件的***設計中。桿件設計并非簡單的強度校核，而是一個環環相扣、多目標優化的系統性決策過程，核心圍繞截面選擇、計算長度、強度、穩定與疲勞驗算五大支柱展開。
一、 設計起點：截面選擇——效能與經濟的平衡
截面選擇是桿件設計的物理基礎，決定了其幾何特性與材料效率?，F代網架主要采用圓鋼管（無縫管或高頻焊管）和方（矩）形鋼管。
· 材料效率：圓鋼管以其各向同性、無強弱軸的特性，在軸心受壓時抗屈曲性能***，是網架桿件的***主流，尤其適用于受力復雜的空間匯交節點。
· 連接構造：方（矩）形鋼管與節點板的連接相對簡便，但其局部穩定性常需關注寬厚比限值。選擇時需優先遵循設計圖紙，綜合考慮受力大小、節點構造（螺栓球或焊接球）、長細比要求及用鋼量經濟性。
二、 穩定控制的核心：計算長度與屈曲
軸心受力桿件（尤其是壓桿）的失效通常由穩定性而非強度控制，而穩定性的關鍵參數是計算長度。
· 計算長度：指桿件在屈曲時，其撓曲線中一個正弦半波對應的長度，計算公式為 l? = μ × l，其中 l 為幾何長度，μ 為計算長度系數。
· 系數確定：對于鉸接的網架桿系模型，計算長度系數μ通常取1.0，即計算長度等于幾何長度。這是基于節點近似鉸接、桿件僅承受軸力的理想假定。但在某些復雜節點或考慮節點剛度影響時，需根據《空間網格結構技術規程》（JGJ 7）進行調整。
· 長細比限值：長細比 λ = l? / i（i為截面回轉半徑）是衡量桿件剛度和穩定性的核心指標。規范對壓桿和拉桿分別規定了容許長細比限值（如壓桿通常≤180），旨在防止桿件過于柔細，導致運輸安裝變形、振動過大或承載力過早因穩定問題而下降。
三、 基礎承載能力：強度驗算
強度驗算是設計的基礎，確保材料在***內力下不發生破壞。
· 軸心受力桿件：強度驗算公式為 σ = N / A ≤ f。其中，N 為軸心力設計值（拉為正，壓為負），A 為桿件毛截面面積，f 為鋼材抗拉或抗壓強度設計值。
· 關鍵點：對于受壓桿件，此公式僅在桿件極短或受支撐極強（長細比極小）時起控制作用。絕大多數情況下，穩定驗算將主導截面設計。強度驗算更關鍵的作用是校核凈截面，特別是在有銷孔或高強度螺栓連接的節點區域，需考慮截面削弱。
四、 決定性環節：穩定性驗算
穩定性驗算是網架壓桿設計的核心與靈魂。
· 核心公式：軸心受壓桿件的穩定驗算公式為 N / (φA) ≤ f。這里的 φ 是軸心受壓構件的穩定系數，是整個驗算的靈魂。
· 穩定系數φ：它是一個≤1.0的折減系數，反映了桿件因長細比影響而承載力降低的程度。φ 值通過桿件的長細比λ和鋼材的屈服強度fy，根據規范給出的柱子曲線（b類曲線常用）查表或公式計算得出。長細比越大，φ值越小，穩定承載力越低。設計者通過調整截面（增大回轉半徑i以減小λ）來獲得更優的φ值，是提升壓桿效率的直接手段。
五、 動載下的耐久保障：疲勞驗算
對于承受重型吊車、頻繁設備振動或強風動力作用區域的網架桿件（尤其是拉桿），需考慮疲勞驗算。
· 適用場景：并非所有桿件都需要。規范通常規定，直接承受動力荷載重復作用、應力變化循環次數達到一定量級（如≥5×10?次）的桿件及其連接才需進行。
· 驗算核心：疲勞驗算關注的是應力幅 Δσ，即桿件在動力荷載下***與***小應力的代數差，而非***應力值本身。驗算公式為 Δσ ≤ [Δσ]，其中 [Δσ] 為根據構件和連接細節類別、預期循環次數查得的容許應力幅。例如，帶焊縫的桿端連接區域，其容許應力幅遠低于母材光滑處。
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