桁架怎么受力分析（桁架優(yōu)化設(shè)計(jì)案例分析）

淮北加固改造設(shè)計(jì)公司 1天前 ( 12-18 18:38 ) 1 搶沙發(fā)

桁架是一種常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，其受力分析對(duì)于設(shè)計(jì)優(yōu)化至關(guān)重要。我們將通過(guò)一個(gè)具體的案例來(lái)探討桁架的受力分析方法。我們需要了解桁架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本假設(shè)，然后根據(jù)這些信息進(jìn)行受力分析。我們將介紹一些常用的桁架優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，如截面優(yōu)化、材料優(yōu)化和形狀優(yōu)化等。我們將展示一個(gè)實(shí)際案例，通過(guò)對(duì)桁架進(jìn)行受力分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，來(lái)驗(yàn)證我們的方法是否有效。

桁架受力分析方法

一、基本假定

在進(jìn)行桁架受力分析時(shí)，通常基于以下假定：

桁架的結(jié)點(diǎn)都是光滑的鉸接點(diǎn)。
各桿的連接都是直線通過(guò)鉸的中心。
荷載和支座反力都作用在結(jié)點(diǎn)上。符合這些假定條件的桁架稱為理想桁架。在這些假定下，桁架的桿件主要承受軸向力，而彎矩和剪力很小，可以忽略不計(jì)。

二、受力分析方法

（一）結(jié)點(diǎn)法

原理
- 結(jié)點(diǎn)法是截取桁架的一個(gè)結(jié)點(diǎn)為隔離體來(lái)計(jì)算桁架內(nèi)力的方法。由于結(jié)點(diǎn)上的荷載、支座反力和桿件內(nèi)力作用線都交于一點(diǎn)，形成了平面匯交力系，所以利用平面匯交力系的平衡條件來(lái)求解內(nèi)力。
適用情況
- 適用于計(jì)算簡(jiǎn)單桁架。
零桿的判斷與應(yīng)用
- 在計(jì)算桁架內(nèi)力之前，可先進(jìn)行零桿判斷，以減少計(jì)算工作量。例如：
  - 由三桿構(gòu)成的結(jié)點(diǎn)，有兩桿共線且結(jié)點(diǎn)上無(wú)荷載作用時(shí)，不共線的第三桿內(nèi)力必為零，共線的兩桿內(nèi)力相等，符號(hào)相同。
  - 由四根桿件構(gòu)成的K型結(jié)點(diǎn)，其中兩桿共線，另兩桿在此直線的同側(cè)且?jiàn)A角相同，結(jié)點(diǎn)上無(wú)荷載作用時(shí)，不共線的兩桿內(nèi)力相等，符號(hào)相反。
  - 由四根桿件構(gòu)成的X型結(jié)點(diǎn)，各桿共線，結(jié)點(diǎn)上無(wú)荷載作用時(shí)，共線桿件的內(nèi)力相等，且符號(hào)相同。
- 例如在具體桁架計(jì)算中，若先判斷出零桿并去掉，對(duì)于后續(xù)計(jì)算其他桿件內(nèi)力會(huì)更簡(jiǎn)便。如在某個(gè)桁架的結(jié)點(diǎn)5上，利用結(jié)點(diǎn)單桿的性質(zhì)，內(nèi)力可直接由平衡條件求出，而不需要求解支座反力，進(jìn)而可直接求出其他桿件內(nèi)力。

（二）截面法

原理
- 用一個(gè)截面切斷桁架的某些桿件，將桁架分成兩部分，取其中一部分為隔離體，根據(jù)平衡條件求解被切斷桿件的內(nèi)力。
適用情況
- 適用于求桁架中某些指定桿件的內(nèi)力。
內(nèi)力方向的確定
- 對(duì)于方向已知的力按照已知方向畫(huà)出，對(duì)于方向未知的力，通常假設(shè)為拉力，如果計(jì)算結(jié)果為負(fù)，則說(shuō)明此力為壓力。桁架桿件受拉時(shí)，軸力為拉力，其指向背離截面；當(dāng)桿件受壓時(shí)，軸力為壓力，其指向截面。

（三）聯(lián)合法

原理與適用情況
- 在解一些復(fù)雜的桁架時(shí)，單獨(dú)使用結(jié)點(diǎn)法或截面法往往不能直接求解內(nèi)力，這時(shí)需要將這兩種方法結(jié)合使用，進(jìn)而進(jìn)行解題。例如在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，既有需要通過(guò)截面法來(lái)快速確定部分桿件內(nèi)力對(duì)其他桿件內(nèi)力計(jì)算產(chǎn)生影響，又有適合用結(jié)點(diǎn)法逐步分析的部分時(shí)，就可采用聯(lián)合法。