桁架設(shè)計尺寸

桁架設(shè)計尺寸是結(jié)構(gòu)工程中的重要環(huán)節(jié)，它直接影響到整個建筑的穩(wěn)定性和安全性。在設(shè)計過程中，工程師需要根據(jù)建筑物的使用功能、荷載情況以及地質(zhì)條件等因素，綜合考慮各種因素，確定合適的桁架尺寸。還需要考慮到施工的可行性和經(jīng)濟性，以確保設(shè)計的合理性和實用性。桁架設(shè)計尺寸是一個復(fù)雜而精細的工作，需要工程師具備豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識，才能確保設(shè)計的科學(xué)性和準確性。

桁架計算例題

一、平面桁架結(jié)構(gòu)計算示例

題目條件：
- 如圖7 - 3所示的平面桁架結(jié)構(gòu)由連接于A、B、C、D、E、F、G、H共8個節(jié)點的13根桿件構(gòu)成，在節(jié)點B、E和F上施加指定載荷，求桁架每根桿件上的軸力。假定節(jié)點A在水平和垂直方向上剛性固定，而節(jié)點H僅在垂直方向剛性固定。
計算思路：
- 對于每個節(jié)點可列出兩個獨立的平衡方程，8個節(jié)點可列出16個方程，方程數(shù)多于待定的13個未知量。通過這些方程可求出桿件的軸力。
基于Matlab的分析：
- 基于matlab的2D平面桁架有限元分析，可以改變材料參數(shù)，輸出平面結(jié)構(gòu)外形，各桁架應(yīng)力，位移及作用力，還可查看節(jié)點力，程序已調(diào)通，可直接運行。
ANSYS中的注意事項（使用link180單元）：
- 自由度約束：link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
- 建模方式：桁架結(jié)構(gòu)的建模，可以直接從節(jié)點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
- 截面定義：link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質(zhì)還是轉(zhuǎn)化為實常數(shù)。
- 荷載施加：對于桿結(jié)構(gòu)，荷載都施加在節(jié)點上，桿單元不能施加線荷載。
- SECTYPE和SECDATA命令（桿結(jié)構(gòu)相關(guān)）：當命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。如果想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help，sectype或者help，secdata。

二、內(nèi)部和外部超靜定桁架分析示例

題目條件：
- 比較內(nèi)部1次超靜定桁架和內(nèi)、外部1次超靜定桁架兩種結(jié)構(gòu)在制作誤差產(chǎn)生的荷載和集中力作用時結(jié)構(gòu)的效應(yīng)。材料為鋼材類型Grade3，截面為箱形截面300×300×12mm，有節(jié)點集中荷載50tonf，制作誤差5mm（預(yù)張力荷載141.75tonf）。
計算過程：
- 設(shè)定基本環(huán)境：打開新文件以'桁架分析.mgb'為名存檔，設(shè)定單位體系（長度>m；力>tonf），設(shè)定結(jié)構(gòu)類型為X - Z平面。
- 定義材料以及截面：桁架結(jié)構(gòu)的材料選擇Grade3（中國標準），截面以用戶定義的方式輸入。
- 建立節(jié)點和單元：
  - 首先建立形成下弦構(gòu)件的節(jié)點，再用擴展單元功能建立桁架下弦，單元類型為桁架單元。之后復(fù)制下弦建立桁架上弦，再輸入傾斜桿和豎向桿件。
- 輸入邊界條件：3維空間里節(jié)點有6個自由度(Dx，Dy，Dz，Rx，Ry，Rz)，但結(jié)構(gòu)類型為X - Z平面，所以只剩3個自由度(Dx，Dz，Ry)。鉸支座約束自由度Dx，Dz，滾動支座約束自由度Dz。
- 輸入荷載：
  - 定義荷載工況，有節(jié)點荷載工況和制作誤差荷載工況。
  - 在節(jié)點2輸入集中荷載50tonf，對于制作誤差，長度小了5mm的構(gòu)件在實際施工時會產(chǎn)生拉力。

三、桁架強度及撓度計算示例

題目條件：
- 桁架的尺寸為寬800mm -長5000mm，上、下弦桿截面采用16#工字鋼，b = 88mm，A=26.1cm2，6.58cm。混凝土澆注速度：1m/h；澆注溫度5 - 30°C，以15°C計算；初凝時間：8h；塌落度：16 - 180mm，添加高性能混凝土外加劑，風(fēng)荷載按最大風(fēng)力8級考慮，計算此桁架的強度和剛度。
計算過程：
- 荷載計算：
  - 新澆混凝土側(cè)壓力標準值最大值計算，考慮混凝土密度、初凝時間、外加劑影響修正系數(shù)、坍落度影響修正系數(shù)、混凝土澆注速度等因素，得出新澆混凝土側(cè)壓力標準值，再計算其設(shè)計值，以及傾倒混凝土?xí)r荷載標準值及其設(shè)計值，最后得出桁架荷載和桁架節(jié)點荷載設(shè)計值。
- 內(nèi)力計算：
  - 計算上弦桿和腹桿的內(nèi)力。
- 強度計算：
  - 分別對上、下弦桿進行強度計算，考慮彎曲等因素，與相關(guān)標準進行對比，得出桁架滿足要求的結(jié)論。
- 撓度驗算：
  - 計算板的最大撓度，這里以16#工字鋼為例進行計算。