本文作者:泸州钢结构设计公司

桁架计算简图要包含哪几个要素

根据提供的信息,桁架计算简图应包含以下要素:,,1. **各结点均为理想铰**:在平面桁架的计算简图中,假定所有结点都是无摩擦的理想铰。这意味着杆件与结点之间的连接是完全滑动的,没有相对运动。,2. **杆轴线绝对平直**:各杆轴线必须绝对平直,并通过铰的中心。这一假设简化了结构分析过程,因为在实际工程中,杆件可能存在一定的弯曲。,3. **荷载和支座反力作用在结点上**:荷载和支座反力都作用在结点上。这是桁架结构分析的基础,结点是力的集中点,直接影响到结构的内力分布和大小。,4. **只受结点荷载作用的直杆、铰结体系**:桁架的各部名称经过抽象简化后,只有轴力,而没有弯矩和剪力。这种简化使得计算过程更为直接和高效。,5. **次内力**:实际桁架与理想桁架之间的差异引起的杆件弯曲,由此引起的内力称为次内力。这些次内力虽然存在,但在简化计算中通常被忽略。,6. **零杆判定及组合结构的计算**:在进行桁架计算时,需要确定哪些杆件为零杆,即它们的内力为零。还需要掌握如何计算组合结构的内力,这包括结点法、截面法及其联合法等。,,桁架计算简图的要素主要包括各结点为理想铰、杆轴线绝对平直、荷载和支座反力作用在结点上、只受结点荷载作用的直杆、铰结体系、次内力以及零杆判定和组合结构计算。这些要素共同构成了桁架结构分析的基础,有助于工程师快速准确地进行结构设计和评估。

桁架计算简图的要素

一、基本假设要素

桁架计算简图选取有三个基本假设要素:

  • 光滑铰节点:这一假设认为节点处如同光滑的铰一样,杆件之间仅能传递力,不能传递力矩,使得各杆件在节点处的受力情况得到简化,便于分析计算杆件的轴力等力学特性。这一假设在很多实际桁架结构分析中是基础假设,比如在一些简单的木桁架结构分析中,忽略节点处的摩擦力矩等复杂因素,采用光滑铰节点假设能快速进行初步的力学计算。
  • 直杆:假设桁架的杆件为直杆。直杆的假设使杆件的受力分析可以基于轴向力的分析,简化了力学模型。在实际工程中,如大跨度厂房的桁架结构,当杆件的弯曲变形相对于轴向变形较小时,将杆件视为直杆是合理的简化,这样可以按照直杆的轴向受力特性来计算桁架整体的力学性能,如内力、应力等。

二、杆件布局要素

  • 杆件的连接方式:除了节点视为光滑铰节点外,杆件之间如何连接在计算简图中也是重要要素。明确哪些杆件是上下弦杆,哪些是腹杆等,不同的连接方式和杆件位置关系会影响力在桁架中的传递路径和各杆件的受力分配。例如在三角形桁架中,上弦杆、下弦杆和腹杆的连接布局就决定了桁架在承受荷载时力的传递方向和杆件受力情况。
  • 杆件的数量与分布:需要明确桁架中杆件的数量以及它们在空间或平面中的分布规律。这对于确定桁架的整体结构形式和力学性能至关重要。例如平行弦桁架,其杆件数量和分布使得它在承受均布荷载时有独特的力学性能表现,与三角形桁架等其他形式有所不同。

三、荷载要素

  • 荷载的作用点:明确荷载是作用在节点上还是杆件上。如果是作用在节点上,符合理想桁架的假设时,可以更方便地利用节点法等计算方法分析桁架内力;若有部分荷载作用在杆件上,则需要考虑杆件的局部弯曲等更复杂的情况。例如在屋架结构中,屋面传来的荷载如果简化为作用在节点上的集中力,就可以简化计算桁架杆件的内力。
  • 荷载的大小与方向:确定作用在桁架上荷载的大小和方向是计算简图不可或缺的要素。不同大小和方向的荷载会使桁架产生不同的内力分布。例如水平方向的风荷载和垂直方向的屋面自重荷载同时作用在桁架上时,桁架的各杆件内力计算需要考虑这两种荷载的矢量叠加效果。

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