桁架设计尺寸

桁架设计尺寸是结构工程中的重要环节，它直接影响到整个建筑的稳定性和安全性。在设计过程中，工程师需要根据建筑物的使用功能、荷载情况以及地质条件等因素，综合考虑各种因素，确定合适的桁架尺寸。还需要考虑到施工的可行性和经济性，以确保设计的合理性和实用性。桁架设计尺寸是一个复杂而精细的工作，需要工程师具备丰富的经验和专业知识，才能确保设计的科学性和准确性。

桁架计算例题

一、平面桁架结构计算示例

题目条件：
- 如图7 - 3所示的平面桁架结构由连接于A、B、C、D、E、F、G、H共8个节点的13根杆件构成，在节点B、E和F上施加指定载荷，求桁架每根杆件上的轴力。假定节点A在水平和垂直方向上刚性固定，而节点H仅在垂直方向刚性固定。
计算思路：
- 对于每个节点可列出两个独立的平衡方程，8个节点可列出16个方程，方程数多于待定的13个未知量。通过这些方程可求出杆件的轴力。
基于Matlab的分析：
- 基于matlab的2D平面桁架有限元分析，可以改变材料参数，输出平面结构外形，各桁架应力，位移及作用力，还可查看节点力，程序已调通，可直接运行。
ANSYS中的注意事项（使用link180单元）：
- 自由度约束：link180是三维杆，分析平面问题，需要约束一个自由度，一般为Z向。
- 建模方式：桁架结构的建模，可以直接从节点单元开始，因为桁架的每根杆都只划分为一个单元。
- 截面定义：link180单元的截面虽然可以用sectype和secdata来定义，但计算本质还是转化为实常数。
- 荷载施加：对于杆结构，荷载都施加在节点上，杆单元不能施加线荷载。
- SECTYPE和SECDATA命令（杆结构相关）：当命令sectype的type是link的时候，secdata定义杆截面面积。如果想详细了解SECTYPE和SECDATA，可以输入help，sectype或者help，secdata。

二、内部和外部超静定桁架分析示例

题目条件：
- 比较内部1次超静定桁架和内、外部1次超静定桁架两种结构在制作误差产生的荷载和集中力作用时结构的效应。材料为钢材类型Grade3，截面为箱形截面300×300×12mm，有节点集中荷载50tonf，制作误差5mm（预张力荷载141.75tonf）。
计算过程：
- 设定基本环境：打开新文件以'桁架分析.mgb'为名存档，设定单位体系（长度>m；力>tonf），设定结构类型为X - Z平面。
- 定义材料以及截面：桁架结构的材料选择Grade3（中国标准），截面以用户定义的方式输入。
- 建立节点和单元：
  - 首先建立形成下弦构件的节点，再用扩展单元功能建立桁架下弦，单元类型为桁架单元。之后复制下弦建立桁架上弦，再输入倾斜杆和竖向杆件。
- 输入边界条件：3维空间里节点有6个自由度(Dx，Dy，Dz，Rx，Ry，Rz)，但结构类型为X - Z平面，所以只剩3个自由度(Dx，Dz，Ry)。铰支座约束自由度Dx，Dz，滚动支座约束自由度Dz。
- 输入荷载：
  - 定义荷载工况，有节点荷载工况和制作误差荷载工况。
  - 在节点2输入集中荷载50tonf，对于制作误差，长度小了5mm的构件在实际施工时会产生拉力。

三、桁架强度及挠度计算示例

题目条件：
- 桁架的尺寸为宽800mm -长5000mm，上、下弦杆截面采用16#工字钢，b = 88mm，A=26.1cm2，6.58cm。混凝土浇注速度：1m/h；浇注温度5 - 30°C，以15°C计算；初凝时间：8h；塌落度：16 - 180mm，添加高性能混凝土外加剂，风荷载按最大风力8级考虑，计算此桁架的强度和刚度。
计算过程：
- 荷载计算：
  - 新浇混凝土侧压力标准值最大值计算，考虑混凝土密度、初凝时间、外加剂影响修正系数、坍落度影响修正系数、混凝土浇注速度等因素，得出新浇混凝土侧压力标准值，再计算其设计值，以及倾倒混凝土时荷载标准值及其设计值，最后得出桁架荷载和桁架节点荷载设计值。
- 内力计算：
  - 计算上弦杆和腹杆的内力。
- 强度计算：
  - 分别对上、下弦杆进行强度计算，考虑弯曲等因素，与相关标准进行对比，得出桁架满足要求的结论。
- 挠度验算：
  - 计算板的最大挠度，这里以16#工字钢为例进行计算。