桁架设计案例

桁架承重架设计计算书

桁架承重架设计计算书 桁架承重架示意图(类型一) 二、计算公式 荷载计算:1.静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、桁架自重(×； 2.活荷载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载(×。 弯矩计算: 按简支梁受均布荷载情况计算 剪力计算： 挠度计算： 轴心受力杆件强度验算： 轴心受压构件整体稳定性计算: 三、桁架梁的计算 桁架简支梁的强度和挠度计算 1.桁架荷载值的计算. 静荷载的计算值为 q1 = m. 活荷载的计算值为 q2 = m. 桁架节点等效荷载 Fn = m. 桁架结构及其杆件编号示意图如下： 桁架横梁计算简图 2.桁架杆件轴力的计算. 经过桁架内力计算得各杆件轴力大小如下： 桁架杆件轴力图 桁架杆件轴力最大拉力为 Fa = . 桁架杆件轴力最大压力为 Fb = . 3.桁架受弯杆件弯矩的计算. 桁架横梁受弯杆件弯矩图 桁架受弯杆件最大弯矩为M = 桁架受弯构件计算强度验算= mm 钢架横梁的计算强度小于215N/mm2，满足要求！ 4.挠度的计算. 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度 桁架横梁位移图 简支梁均布荷载作用下的最大挠度为 V = .

钢架横梁的最大挠度不大于10mm，而且不大于L/400 = ，满足要求！ 5.轴心受力杆件强度的计算. 式中 N ——轴心拉力或轴心压力大小； A ——轴心受力杆件的净截面面积。 桁架杆件最大轴向力为, 截面面积为 . 轴心受力杆件计算强度 = mm2. 计算强度小于强度设计值215N/mm2，满足要求！ 6.轴心受力杆件稳定性的验算. 式中 N ——杆件轴心压力大小； A ——杆件的净截面面积； ——受压杆件的稳定性系数。 轴心受力杆件稳定性验算结果列 表 ----------------------------------------------------------------- ------------ 杆件单元长细比稳定系数轴向压力kN 计算强度N/mm2 ----------------------------------------------------------------- ------------ 1 -------- 2 -------- 3 4 5 -------- 6 -------- 7 8 9 10 11 12 13 -------- 14 15 -------- 16 --------

客运中心管桁架的结构设计

第19卷第3期宁波大学学报（理工版）V ol.19 No.3 2006年9月JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) Sept. 2006 文章编号:1001-5132（2006）03-0330-04 客运中心管桁架的结构设计 邬吉吉华1,2，何丽波2，许国平2，周泓2，刘中华3 （1.同济大学土木工程学院，上海 200092；2.宁波市建筑设计研究院科研所，浙江宁波 315012；3.浙江精工钢结构有限 公司，浙江绍兴 312000） 摘要：根据空间有限元建模计算，探讨了多跨的钢管桁架结构体系的天台客运中心候车大厅屋盖的结构布置、计算模型的对比. 分析表明采用倒三角形截面的管桁架在平面外稳定性较弱，在设计中应通过增设横向和纵向支撑来形成几何不变体系，否则应进行平面外的稳定分析. 管桁架的设计计算应考虑与下部结构共同作用，同时应反映施工对结构内力的影响. 管桁架的计算模型中采用刚性节点与弹性节点对内力的影响不大. 关键词：管桁架；结构设计；有限元 中图分类号：TU318+.1文献标识码：A 在大跨空间结构中采用空间管桁架是种合理经济的结构形式. 空间管桁架的自身刚度大，用钢量小，施工方便，可单制作，适用于复杂多变的建筑形式，并具有明快的结构传力方式[1-5]. 天台客运中心是浙南地区重要的交通枢纽，总建筑面积为15000m2. 采用造型新颖的园弧形屋面来寓意天台人民不断开拓进取的时代精神. 主体结构由候车大厅和售票大厅组成，总高度为20.37m. 东西长112.2m. 南北宽48.6m. 其中候车大厅平面尺寸112m×51m，柱距9m，下部结构采用钢筋混凝土现浇框架. 抗震等级为三级屋面为纵向园弧坡面. 工程设计的使用年限为50年. 建筑物重要类别为丙类建筑. 建筑结构的安全等级为二级. 钢结构的耐火等级为二级. 天台抗震设防烈度为6度. 基本风压为0.4kn/m2，雪压为0.5kn/m2. 地面粗糙度为B类，建筑物场地类别三类. 1结构体系布置 经多种方案比较，候车大厅屋面决定采用空间管桁架结构体系. 其承重主要由钢桁架、屋盖支撑体系以及钢檩条组成，如图1和图2所示. 根据建筑柱网布置，钢桁架ZHJ共计12，间距9m，采用三跨连续的倒三角形截面的钢管桁架. 其跨度分别为15m、27m、4.8m，支承于钢筋混凝土柱上，并向两侧各悬挑3m、6m. 倒三角形截面桁架的高和上边宽均为 1.5m. 钢桁架上、下弦杆选用较大外径和壁厚的圆钢管. 从钢管节点的构造来保证弦杆外径大于腹杆外径，弦杆壁厚大于腹杆壁厚. 按等间距 1.5m错位布置上、下弦杆节点来实现弦杆与腹杆以及腹杆轴线间的夹角大于30o. 同时在钢桁架承受较大横向荷载的支座部位纵向和横向进行了加强. 在本工程中上弦杆为2根φ203 收稿日期：2006-03-28. 基金项目：中国博士后科学基金（2005037512）. 作者简介：喆 邬华（1971－），男，上海人，博士后，高级工程师，主要研究方向：大跨钢结构、预应力混凝土结构等. E-mail:wuzhehua@https://www.360docs.net/doc/ad1826758.html,

钢桁架桥的结构设计与分析

钢桁架桥的结构设计与分析 1、概述 钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来，随着我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。 相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性：1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度由横梁控制，在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁；2.施工周期短，速度快。钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一；3.随着钢结构防腐技

术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。正因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。 2、结构设计 公路桥位于江苏省境内，正交跨越京杭大运河，河口宽95m，通航净空要求90x7m，桥梁主跨采用97m，由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米，若采用其他结构纵坡将达到5%以上，经综合考虑，主桥采用97m下承式钢桁架结构。 2.1主桁 主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12.04。两片主桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11.2，桥面宽度为8m。

大型桁架模板受力计算(版)

中交第一航务工程局第五工程有限公司 模板受力计算书 （胸墙模板） 单位工程：锦州港第二港池集装箱码头二期工程计算内容：胸墙模板计算 编制单位：主管：计算： 审批单位：主管：校核：

锦州港第二港池集装箱码头二期工程 胸墙模板计算书 一、设计依据 1.中交第一航务工程勘察设计院图纸 2.《水运工程质量检验标准》JTS257-2008 3.《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96 4. 《组合钢模板技术规范》（GB50214－2001） 5. 《组合钢模板施工手册》 6. 《建筑施工计算手册》 7. 《港口工程模板参考图集》 二、设计说明 1、模板说明 在胸墙各片模板中，1#模板位于码头前沿侧，浇筑胸墙高度为3.15m，承受的侧压力最大，同时胸墙外伸部分的重量也由三角托架来承受，因此选取1#模板来进行计算。 1#模板大小尺寸为17.9m（长）×3.15m（高）。采用横连杆、竖桁架结构形式大型钢模板 面板结构采用安装公司统一的定型模板，板面为5mm钢板制作，背后为50×5竖肋。 内外横连杆采用单[10制作，间距为75cm； 桁架宽度为650cm，最大水平间距75cm，上弦杆采用背扣双[6.3，下弦杆为双∠50×50×5，腹杆为方管50×5。 2、计算项目 本模板计算的项目 ⑴模板面板及小肋 ⑵模板横连杆的验算。 ⑶模板竖桁架的验算。 ⑷模板支立的各杆件的验算。

模板计算 1、混凝土侧压力计算 混凝土对模板的最大侧压力： Pmax = 8K S +24K t V 1/2=8×2.0+24×1.33×0.57? =40.1kN/m 2 式中: Pmax ——混凝土对模板的最大侧压力 Ks ——外加剂影响系数，取2.0 Kt ——温度校正系数 10℃时取Kt ＝1.33 V ——混凝土浇筑速度50m 3 /h ，取0.57m/h 砼坍落度取100mm ＝＝倾倒侧P P P max 40.1+6×1.4=48.5 kN/m 2取50KN/ m 2 其中倾倒P 为倾倒砼所产生的水平动力荷载，取6kN/㎡×1.4=8.4kN/㎡。 2、板面和小肋验算 ⑴板面强度验算 取1mm 宽板条作为计算单元，计算单元均布荷载 q=0.05×1=0.05 N/mm q 5mm 钢板参数：I=bh 3/12=300×5×5×5/12=3125mm 4 ω= bh 2/6=300×5×5/6=1250mm 3 q=0.05×300=15 N/mm σ=M/ω=0.078 ql 2/ω=0.078×15×3002/1250=85 N/mm 2＜[σ]=215 N/mm 2 f max =K f ×Fl 4 /B 0=0.00247×0.05×3004 /2358059=0.43mm ＜300/500=0.6mm ， 钢板满足要求 其中K f 为挠度计算系数，取0.00247 B 0为板的刚度，B0=Eh 3x /12(1-γ2)=2.06×105×53/12(1-0.32)=2358059 γ钢板的泊松系数，取0.3 h 为钢板厚度，h=5mm

纸质桥梁设计方案

科技创新活动 题目：纸质桥梁模型制作 年级专业： 2011级水利水电工程 班级：一班 学生： * * *（组长） * * * * * * * * * * * * * * * 指导教师： * * * 日期： 2013年7月11日 城乡建设与工程管理学院

11级水利水电工程专业1班科技创新活动任务书 ——之纸质桥梁模型制作 1、桥梁模型要求： （1）桥梁模型总长度1000mm，制作误差不得超过10mm总宽度250mm，制作误差不得超过5mm，可采用多种桥梁型式。 （2）桥面须是水平的。 （3）桥的制造必须保证假设小车的正常通过。假设小车的尺寸是长30cm宽21cm高19cm的平板小车。 2、材料要求：A0绘图纸及白乳胶 3、加载方法：在桥梁跨中逐渐加载直至模型失效。失效标准为： （1）模型无法按照现场条件正确安装就位； （2）因模型的部件障碍或变形过大或模型发生破坏等原因，使得小车不能顺利到达彼岸。 （3）桥梁在加载的过程中最大挠度超过2.5cm。 （4）超出正常允许情形的其它失效情况。 4、分组要求：全班57人分成10组，其中7组6人，3组5人。 5、模型加载时间：星期四下午2点开始。 6、评分标准：本活动以锻炼学生的创新思维及团结协作为目的，评分根据学生的作品及在活动中的参与表现综合评分。

科技创新活动报告 ——纸质桥梁模型设计一、模型结构分析 (一)、材料力学性能分析 纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗弯压能力近似为零。将纸折成圆筒并用乳胶粘结后，可承受一定的压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏。可承受少许弯矩。 乳胶的粘接性能：纸带对接时强度降低，纸带侧接时，强度较高，认为与母材强度相同。 (二)、构件力学性能 经过分析，纸卷成圆筒后，承拉能力远大于承压能力。在此构件力学性能分析的基础上，我们一致认为：方案应多选择为拉杆，压杆短而受力小，尽量不使其受弯矩。 二、设计方案分析 在模型结构分析的基础上，我们对以下几种设计方案进行了分析。 1.简支梁。简支梁受部分均布荷载。由于构件受弯是非常不利的，因此如果选用简支梁的形式，梁纵截面应选用鱼腹梁的形式。但制作难度大。如果梁为几片相同形状的纸粘接加厚而成，则侧面易失稳。因此不便采用。 2.拱形结构。拱桥最适于承受均布荷载，但在制作上较费材料。由于拱桥需要由很密的拱作片拼成，中间加肋，因此桥的自重较大，不便

管桁架设计总结

主要参考资料：《空间网格结构技术规程》 《荷载规范》尤其是风荷载，雪荷载 《钢结构连接节点设计手册》计算屋盖支座 一、选型：参见《空间网格结构技术规程》第三章3.1到3.5节 其中：网架的高跨比可取1/10—1/18；网架在短向跨度的网格数不宜小于5；确定网格尺寸时，宜使相邻杆件间的夹角大于45度，且不宜小于30°。 二、结构计算 1.《空间网格结构技术规程》4.1.1空间网格结构应进行重力荷载及风荷载作用下的位 移、内力计算。并应根据具体情况，对地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的位移、内力计算。 2.应该考虑荷载： 1）风荷载：注意体形系数的选取。《空间网格结构技术规程》4.1.3对于基本自振周期大于0.25s的空间网格结构，宜进行风振计算。参考《荷载规范》8.4.3 风荷载主要考虑垂直桁架方向，平行桁架方向。 对于风荷载还应该考虑：当风吸力作用于屋盖时，传递到节点荷载上的向上的 合力应小于屋盖自重。 2）雪荷载：雪荷载的主要问题是屋面积雪分布系数参考《荷规》表7.2.1. 3）积水荷载：根据桁架的整体形势，考虑檐口高度以符合积水荷载与雪荷载的大小，并按较大值选取荷载不至于屋面。 4）温度作用：《空间网格结构技术规程》4.2.4中可不考虑温度变化引起的内力条件；若要考虑温度作用，参数考虑《荷规》第九章。 5）地震作用： a).《抗规》10.2节10.2.6下列屋盖结构可不进行地震作用计算，但应符合本节 有关的抗震措施要求： 1.7度时，矢跨比小于5的单向平面桁架和单向立体桁架结构可不进行沿桁架的 水平向以及竖向地震作用计算。 2.7度时，网架结构可不进行地震作用计算。 另参考《空间网格结构技术规程》4.4节 b). 《空间网格结构技术规程》4.4.8 当采用振型分解反应谱法进行空间网格结 构地震效应分析时，对于网架结构宜至少取前10~15个振型，对于网壳结构宜 至少取前25~30个振型，以进行效应组合。 《空间网格结构技术规程》4.4.10 在进行结构地震效应分析时，对于周边落地 的空间网格结构，阻尼比可取0.02,；对设有混凝土结构支撑体系的空间网格结 构，阻尼比可取0.03. 三、模型建立及计算：3D3S 1.当不是采用3D3S的模板建模时（自己手动建模），软件不能自动分辨模型中的“上 弦”、“下弦”、“撑杆”等杆件类型，要用户自己定义，可采用“构件属性”菜单中“定义层面或轴线号”命令定义杆件类型； 2.定义单元计算长度：定义单元时，计算长度取0，程序会自动寻找计算长度。软件 对空间框架结构自动寻找无支撑长度，并按规范自动计算两个方向的计算长度。对普通屋架定义了常见的平面内外计算长度。对平面框架的平面内计算长度（绕3轴）

桁架结构分析

2013-2014年度学生研究计划（SRP）“桁架结构模型结构优化及试验” 结题论文 姓名骆辉军 学院土木与交通学院 专业土木工程（卓越全英班） 学号 201230221450 指导老师范学明 时间 2014年10月

一.实验背景 随着科学技术的发展和计算机软件技术的应用，应用相关的软件来进行桁架结构模型的优化已经可以成为现实。桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。在桥梁结构中，桁架结构也应用广泛。只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。合理地设计桁架结构，就能够最大限度地利用材料的强度，起到减轻桁架重量，节省材料的目的，从而也能为工程实际应用提供相关的依据和参考。 但桁架的结构模型形式千变万化，仅仅从理论上分析桁架的受力特征和破坏特征，而不进行相应的试验研究是无法取得实质性的进展的。正是基于这样一个原则，我们需要在理论研究的基础上通过试验来优化桁架的结构模型，在各式各样的桁架结构中挑选出受力合理的结构，最大限度地使材料的强度得以利用。 研究桁架结构模型优化的意义 桁架结构中，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。 由于杆件之间的互相支撑作用，且刚度大，整体性好，抗震能力强，所以能够承受来自多个方向的荷载。而且具有结构简单，运输方便等优点，其应用于各个工程领域。古代木构建筑，而今的2008北京奥运会的主体育馆鸟巢；太空中的大型可展天线，地面上的跨海大桥，随处都可见到桁架的身影。由于桁架的结构模型千变万化，不同的桁架结构形式对桥梁或者屋架的受力特征有很大的影响，因而，研究桁架结构模型的优化具有重大的意义。 二．实验的相关资料 1.桁架结构的常见构造方式 桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构，即一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。 桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。其主要结构特点在于，各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相

钢结构桁架设计计算书

renchunmin 一、设计计算资料 1. 办公室平面尺寸为18m ×66m ，柱距8m ，跨度为32m ，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾等级：二级，设计使用年限：50年。 2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm ，檩距不大于1800mm 。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i =l/20～l/8。 3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m ，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm ×600mm ，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝1 4.3N/mm 2 。 抗风柱的柱距为6m ，上端与屋架上弦用板铰连接。 4. 钢材用 Q235-B ，焊条用 E43系列型。 5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所 属区内。 7. 屋盖荷载标准值： (l) 屋面活荷载 0.50 kN/m 2 (2) 基本雪压 s 0 0.40 kN/m 2(3) 基本风压 w 0 0.45 kN/m 2(4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m 2(5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 01l kN/m 28. 运输单元最大尺寸长度为9m ，高度为0.55m 。 二、屋架几何尺寸的确定 1.屋架杆件几何长度 屋架的计算跨度mm L l 17700300180003000=-=-=，端部高度取mm H 15000=跨中高度为mm 1943H ,5.194220 217700 150020==?+ =+=取mm L i H H 。跨中起拱高度为60mm （L/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。

纸质桥梁设计方案

科技创新活动 题目：纸质桥梁模型制作年级专业：2011级水利水电工程班级：一班 学生：* * *（组长） * * * * * * * * * * * * * * * 指导教师：* * * 日期：2013年7月11日

城乡建设与工程管理学院 11级水利水电工程专业1班科技创新活动任务书——之纸质桥梁模型制作 1、桥梁模型要求： （1）桥梁模型总长度1000mm，制作误差不得超过10mm总宽度250mm，制作误差不得超过5mm，可采用多种桥梁型式。 （2）桥面须是水平的。 （3）桥的制造必须保证假设小车的正常通过。假设小车的尺寸是长30cm宽21cm高19cm的平板小车。 2、材料要求：A0绘图纸及白乳胶 3、加载方法：在桥梁跨中逐渐加载直至模型失效。失效标准为：（1）模型无法按照现场条件正确安装就位； （2）因模型的部件障碍或变形过大或模型发生破坏等原因，使得小车不能顺利到达彼岸。 （3）桥梁在加载的过程中最大挠度超过2.5cm。 （4）超出正常允许情形的其它失效情况。 4、分组要求：全班57人分成10组，其中7组6人，3组5人。 5、模型加载时间：星期四下午2点开始。 6、评分标准：本活动以锻炼学生的创新思维及团结协作为目的，评

分根据学生的作品及在活动中的参与表现综合评分。． 科技创新活动报告 ——纸质桥梁模型设计 一、模型结构分析 (一)、材料力学性能分析 纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗弯压能力近似为零。将纸折成圆筒并用乳胶粘结后，可承受一定的压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏。可承受少许弯矩。 乳胶的粘接性能：纸带对接时强度降低，纸带侧接时，强度较高，认为与母材强度相同。 (二)、构件力学性能 经过分析，纸卷成圆筒后，承拉能力远大于承压能力。在此构件力学性能分析的基础上，我们一致认为：方案应多选择为拉杆，压杆短而受力小，尽量不使其受弯矩。 二、设计方案分析 在模型结构分析的基础上，我们对以下几种设计方案进行了分析。1.简支梁。简支梁受部分均布荷载。由于构件受弯是非常不利的，因此如果选用简支梁的形式，梁纵截面应选用鱼腹梁的形式。但制作难度大。如果梁为几片相同形状的纸粘接加厚而成，则侧面易失稳。因此不便采用。 2.拱形结构。拱桥最适于承受均布荷载，但在制作上较费材料。由于

桁架结构优化设计

桁架结构优化设计 一般所谓的优化，是指从完成某一任务所有可能方案中按某种标准寻找最佳方案。结构优化设计的基本思想是，使所设计的结构或构件不仅满足强度、刚度与稳定性等方面的要求，同时又在追求某种或某些目标方面（质量最轻，承载最高，价格最低，体积最小）达到最佳程度。 对于图1-1的结构，已知L=2m，x b=1m，载荷P=100kN，桁架材料的密度r=7.7x10-5N/mm3，[δt]=150Mpa，[δc]=100Mpa，y b的范围：0.5m≦y b≦1.5m。 图1-1 桁架结构 设计变量与目标函数（质量最小）

预定参数（设计中已确定，设计者不能任意修改的量）：L ， x b ，P ，r ，[δt ] ，[δc ] 设计变量（可由设计者调整的量）y b ，A 1，A 2 约束条件（对设计变量的约束条件） （1） 强度条件约束（截面、杆件的强度） （2） 几何条件约束（B 点的高度范围） 目标函数：桁架的质量W （最小） 解：1. 应力分析 0sin sin 02112=--=∑θθN N F x 0cos cos 02112=---=∑P N N F y θθ 由此得： )sin(sin 2111θθθ+= p N ) sin(sin 212 2θθθ+- =p N 由正弦定理得： l y l x p N B B 2 1) (2 -+=

l y x p N B B 2 22 += 由此得杆1和2横截面上的正应力 1 2 1) (2 lA y l x p B B -+= σ 2 2 22 lA y x p B B += σ 2.最轻质量设计 目标函数（桁架的质量） ))((2 2 2 1 2 2 B B y x A y l x A W B B ++-+=γ （1-1） 约束条件 [][]? ? ? ?? ????? ????≤+≤-+c B t B lA y x p lA y l x p B B σσ2 2 1 2 22 ) ( （1-2） 0.5≦y b ≦1.5（m ） （1-3） （于是问题归结为：在满足上述约束条件下，确定设计变量y b ，A 1，A 2，使目标函数W 最小。） 3．最优解搜索 采用直接实验法搜索。首先在条件（1-3）所述范围内选取一系列y b 值，由强度条件（1-2）确定A 1与A 2，最后根据式（1-2）计算相应W ，在y b -W 曲线中选取使W 最小的y b 与相应的A 1与A 2，即为本问题的最优解。 4．利用MA TLAB 编程 （1）分析目标函数和约束条件

结构设计竞赛 桥梁承重模型设计任务书

西南交通大学 第十三届结构设计竞赛 桥梁承重B组设计理论方案 作品名称梦之星 参赛编号B45 组长姓名/ 班级/ 学号/ 队员姓名/ 班级/ 学号/ 队员姓名/ 班级/ 学号/ 组长电话/ 西南交通大学第十三届结构设计竞赛组委会 二〇一三年

摘要 桥梁建筑的设计讲究造型美观、受力合理、节省材料、承载力大、制作精细。作为一个土木学子，我深深震撼于桥梁结构设计的魅力，我将通过亲身的经历来践行桥梁设计的创意与特色，体验一次工程师的波澜壮阔之旅。 本次设计的“堑道”，基于钢架桥的思想，充分利用了材料的抗压和抗拉特性，运用结构力学和ANASYS软件等手段，优化杆件的布设和连接，得到了整体性和韧性都比较强的三跨连续桁架桥。采用正三角形的侧边叠接，斜杆与横杆沿面延伸方向铰接，增加了杆件的受弯刚度；节点的处理采用齿状咬合并用AB胶强力粘附，受压杆耦合嵌入纵向拉杆中，增加了整体的稳定性。削弱桥面，减轻了重量；支座处加大杆件厚度，充分传力。 我们通过计算和软件分析了结构的受力，验证了桥在10-15kg的重量下的稳定性，得到了可靠的结果。并在薄弱的环节进行了锚固与加粗，最后用砂纸将突出的部分打磨光滑，增加了结构的美观。 一次实践，终身受益，小试牛刀，我们倍感信心。 关键词 模型选型荷重比节点处理

目录 一、设计说明书.............................................................. 1 方案构思 (1) 1.1作品名 (1) 1.2造型 (1) 2 结构选型 (1) 2.1设计准则 (1) 2.2整体选型 (2) 3 材料试验 (2) 4 结构设计 (3) 4.1结构整体布置图 (3) 4.2构件尺寸详细设计 (3) 4.3构造（节点）设计图 (4) 4.4 模型三维效果图 (5) 5 特色处理 (5) 6 制作工艺 (5) 二、模型计算书 (6) 7 计算模型 (6) 7.1模型简化 (6) 7.2荷载模拟 (6) 8 内力分析 (6) 9 构件验算 (9) 9.1材料参数 (9) 9 承载力估算 (9) 参考文献 (9)

18米普通钢桁架设计计算书

钢屋架设计 姓名： 班级： 学号： 指导教师：

1.原始资料： 某工业厂房为单跨，无天窗，纵向长度为60m，跨度为18m，采用梯形钢屋架，无檩方案，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土屋面板，100mm厚泡沫混凝土保温层，二毡三油改性沥青防水卷材屋面，屋面为上人屋面，坡度为i=1/15。屋架铰支于钢筋砼柱上，柱截面400mm×400mm，砼标号为C25，车间无吊车。屋架采用的钢材为Q345钢，手工焊。 2.屋架形式和几何尺寸确定 屋架计算跨度（每端支座中线缩进150mm）： l o=18-2×0.15=17.7m 跨中及端部高度 桁架的中间高度：h=2250mm 在17.7m的两端高度：h=1650mm 桁架跨中起拱50mm 图1 桁架形式及几何尺寸 桁架支撑布置图如图2所示：

图2

4.荷载和内力计算 4.1荷载计算： 4.11屋面永久荷载标准值： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自 重，以kN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为2.0kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35kN/m2，施工 活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。 积灰荷载标准值：0.5kN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 二毡三油改性沥青防水层 0.40kN/m2 水泥砂浆找平层 0.40kN/m2 保温层 0.60kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.50kN/m2 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋 α=换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos 1.005 P=+?支撑） 平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（0.120.011 W 计算，跨度单位m。 永久荷载标准值： 二毡三油改性沥青防水层 1.002×0.4kN/m2=0.4008kN/m2水泥砂浆找平层 1.002×0.4 kN/m2=0.4008kN/m2保温层 1.002×0.6 kN/m2=0.6012kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.002×1.5 kN/m2=1.503 kN/m2桁架和支撑自重 0.12 KN/m2+0.011×18 kN/m2=0.318kN/m2 总计：3.2kN/m2可变荷载标准值：

两种桁架桥力学模型分析报告

两种桁架桥的力学模型分析 一、桁架桥 桁架桥（Truss Bridge）是指以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。 桁架桥一般由主桥架、上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，按腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。大跨度桥架的桥高沿跨径方向变化，形成曲弦桁架；中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦桁架。 根据结构的不同可简单分为上承式桁架桥和下承式桁架桥。 二、基本模型与假设 （1）基本模型 将桁架桥抽象为A、B两种模型，上承式桁架桥载重在桁架结构上方，下承式桁架桥载重主要在桁架结构下方，受力分析可得以下两种受力情况。 A B （2）基本假设 1.两个杆之间均为铰接； 2.桥上载荷（车）简化在各个节点上而不在杆上移动。 3.假定斜杆与水平面夹角为45度。桥的自重简化为均匀分配至各节点的载重。 三、建立数学模型与分析 对图示桁架桥模型（平面）而言，若桥面有n个节点，则共有整座桥上2n-2个节点，可得4n-4个独立方程，共计4n-7个杆件，即有4n-7个未知内力，桥两端支撑点共

两个方向四个未知的约束反力，则未知数共有4n-3个为超静定问题，自由度为1；若桥端点有3个未知力，则未知数为4n-4个，静定，自由度为0。 建模时假定桥端点有3个约束反力，即假定左侧顶点处有两个力UX、UY，右侧只有一个力UY。以桥面有9个节点为例，桥上共有16个节点，为标记简单，将桁架桥的简化模型补成矩形，共有18个节点，33个杆件，如图所示，其中节点J、R为假拟节点，9、16、17、25为假拟杆件。将约束反力分别标为34、35、36。 共计36个方程（18个节点），36个未知力，方程组可简化为AF=B。系数矩阵A 与外力矩阵B易从图中得到（以右、上为正方向），详情见程序源码。故F=A^-1*B。 车经过桥梁可以简化成车载0.05从左到右依次加载到下边每个节点，分别进行计算。 同样，我们可以仿照得出若桥面有n个节点（n为奇数），原有2n-2个节点可补充得到共2n个节点，可建立4n个线性方程，原有4n-7个杆件可补充得到4n-3个杆件，加上约束反力未知量达到4n个，可利用矩阵求解。 四、MATLAB数据处理 程序运行顺序： 输入桥面结点个数（若输入不为奇数则输出错误） 输入桁架桥的重量、轿车位置及重量

钢结构管桁架工程量计算

浅谈工程量清单模式下钢结构工程中钢管的造价审核 近年来，我国经济有了突飞猛进的发展，随着经济的发展带来了建筑业的空前繁荣，一些大跨度、超高层建筑应运而生。建筑物中运用钢结构种类越来越多，目前世界上最高、最大的结构采用的都是钢结构，厂房、桥梁、住宅、工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑也越来越广泛地运用钢结构。这也是钢结构自身具备如下良好的特点所决定的： 1．钢结构构件安装方便，受气候影响小； 2．施工过程中无需养护，施工工期短； 3．结构自重轻，抗震性能好； 4．外型美观，美化居住环境，布置灵活，建筑功能高； 5．符合环保和可持续发展要求，污染小，可回收再生。 下面将论述工程量清单模式下钢结构工程的造价审核流程及计算方式。 根据《建设工程工程量清单计价规范（GB50500－2008）》附录A（建筑工程工程量清单项目及计算规则）中第一项（实体项目）的A.6条（金属结构工程）工程量计算规则为：“按设计图示尺寸以质量计算。不扣除孔眼、切边、切肢的质量，焊条、铆钉、螺栓等不另增加质量，不规则或多边形钢板以其外接矩形面积乘以厚度乘以单位理论质量计算。”或“按设计图示尺寸以铺设水平投影面积计算。”（压型钢板楼板）或“按设计图示尺寸以铺挂面积计算。”（压型钢板墙板）。 以面积为计量单位的工程量计算规则比较简单，在此不再赘述。以质量为计量单位的工程量计算规则较为复杂，而其中以圆钢管的工程量计算方式最复杂，下面我将重点论述圆钢管的工程量计算方式。 首先，介绍一下钢结构中圆管的加工步骤： →→→→

→→→→ →→ 根据审核后的深化设计，以1∶1的比例绘出零件实样，并制作成轻而不易变形的样板；以样板为依据，在制作完成的钢管上划出实样，再将钢管按照要求的形状和尺寸进行切割。 《建设工程工程量清单计价规范（GB50500－2008）》的工程量计算规则主旨为计量形成工程验收的实体。目前一定比例的钢结构深化设计图纸所标注的尺寸为杆件的轴线相交尺寸，但副管并未伸入至主管内，仅冠至主管表面进行焊接，

空间桁架结构程序设计(Fortran)

空间桁架静力分析程序及算例1、变量及数组说明 输入数据 控制数据NF 单个节点的自由度数 NP 结构离散节点的总数 NE 结构离散单元的总数 NM 结构中单元不同的特征数类的总数NR 结构受约束节点的总数 NCF 结构受外荷载作用的节点总数 ND 一个单元的节点总数 几何数据X(NP) 节点X坐标数组 Y(NP) 节点Y坐标数组 Z(NP) 节点Z坐标数组 ME(ND,NE) 单元节点信息存储矩阵 ME(1,NE)存储杆件始端节点号 ME(2,NE)储存杆件末端节点号RR(2,NR) 结构约束信息矩阵 RR(1,NR)存放受有约束的节点号 RR(2,NR)存放节点位移约束情况 单元特征数据AE(2,IN) 单元特征数类数组 AE(1,IN)单元的弹性模量 AE(2,IN)单元的横截面面积NAE(NE) 单元特征类信息存储数组 荷载数据PF(4,NCF) 外荷载信息数组 PF(1,NCF)存放外荷载作用的节点号 PF(2,NCF)存放X方向的外荷载 PF(3,NCF)存放Y方向的外荷载 PF(4,NCF)存放Z方向的外荷载 输出数据 位移DIST(NPF) 节点位移数组 DIST(NF*I-2)存放I节点X方向的位移DIST(NF*I-1)存放I节点Y方向的位移DIST(NF*I) 存放I节点Z方向的位移 力SG(NE) 单元内力数组 SM(NE) 单元截面应力数组 FL(NF*NR) 支座反力数组 FL(NF*I-2)存放受约束的I节点X方向的反力 FL(NF*I-1)存放受约束的I节点Y方向的反力 FL(NF*I)存放受约束的I节点Z方向的反力

中间变量 NPF=NF*NP 二维总刚度矩阵的最大行数 NDF=ND*NF 一个单元的自由度总数（2*3=6） IN 单元特征类总数 AKE(2,2) 单元在局部坐标系中的刚度局矩阵 BL 杆件单元长度 T(2,6) 坐标转换矩阵 TAK(6,6) 单元在总体坐标系中的刚度矩阵 IT(NF,NP) 节点联系数组 LMT(NDF,NE) 单元联系数组 MAXA(NPF) 结构二维总刚度矩阵主对角元地址数组 NWK 结构一维总刚度矩阵的总容量 CKK(NWK) 结构一维总刚度矩阵 NN 结构矩阵方程的方程总数（去掉约束） NNM NNM=NN+1 V(NN) 已知节点荷载列阵数组，回代完成后为存放结构位移 PP(NPF) 所有节点荷载列阵数组 2、空间桁架结构有限元分析程序源代码 !主程序（读入文件，调用总计算程序，输出结果） CHARACTER IDFUT*20,OUTFUT*20 WRITE(*,*) 'Input Data File name:' READ (*,*)IDFUT OPEN (11,FILE=IDFUT,STATUS='OLD') WRITE(*,*) 'Output File name:' READ (*,*)OUTFUT OPEN(12,FILE=OUTFUT,STATUS='UNKNOWN') WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,*)'* Program for Analysis of Space Trusses *' WRITE(12,*)'* School of Civil Engineering CSU *' WRITE(12,*)'* 2012.6.25 Designed By MuZhaoxiang *' WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,*)' ' WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,*)'*************The Input Data****************' WRITE(12,*)'*****************************************' WRITE(12,100) READ(11,*)NF,NP,NE,NM,NR,NCF,ND WRITE(12,110)NF,NP,NE,NM,NR,NCF,ND 100 FORMAT(6X,'The General Information'/2X,'NF',5X,'NP',5X,'NE',5X,'NM',5X,'NR',& 5X,'NCF',5X,'ND') 110 FORMAT(2X,I2,6I7) NPF=NF*NP

结构设计大赛之桥梁模型设计

结构设计大赛之桥梁模型设计 戴洁 (广东交通职业技术学院，广东广州510650) 摘要：文中从结构设计大赛的模型要求及比赛加载方式分析入手，提出桥梁模型的设计方案构思，选择结 构方案．并进一步对模型进行了强度、刚度和稳定性受力分析。试验证明本次设计制作的桥梁模型非常坚固， 承受极限荷载接近于封顶值50 kg。 1桥梁模型设计 1．1模型要求及加载方式分析 结构设计大赛拟设计桥梁结构模型。桥梁结构模型设计尺寸要求为：桥面总长l 000 mln；桥面高不低于120 toni：桥面总宽160～180rnITl；桥面净空高度不小于200 toni：最大跨径不小于400 mm。尺寸要求体现了桥梁设计的桥下净空和桥面净空等功能要求。比赛加载方式为动静载结合方式，初赛要求徒手将一辆l5 kg的小车从桥头拉至最大跨的跨中位置．并在该位置停留不少于5 S 然后拉到桥部。模型不至于失效方可进入决赛。决赛采用跨中集中力加载方式，初始荷载为20 ，荷载增加梯度为5 k 次，封项荷载为50 。每次加载后停留5 S。模型不失效即加载成功。模型不失效的标准：模型强度足够、不失去整体承载力：模型跨中挠度不超过l5 mm。小小桥模型须承受l5～50 kg的重量，由此带来的跨中弯矩较大，承载亦不易。但更难控制的还是弯曲变形，挠度不超出15 mln即要求模型具有足够的抗弯刚度。 1．2材料分析 参赛的结构模型要求采用组委会统一提供的绘图纸、棉线和乳胶。主体材料为绘图纸．辅助材料为棉线和乳胶。单张的绘图纸只能承受少量拉力，不能作为受弯、受压构件，即使多张绘图纸叠放具有抗弯强度．也不能提供足够的抗弯刚度。要使纸构件提供足够的强度和刚度．一种方法将纸卷成圆柱形．作成圆形梁和圆形柱：另一种方法将纸张切片叠成一定厚度并粘在一起．作成一定高度的薄梁．可以用作桥面的抗弯构件。但从整体结构上必须布置成纵、横梁网格系。棉线抗拉能力强，不能受压．只能用来做受拉构件，吊(拉)桥面或捆绑节点，增强节点强度。白乳胶主要起粘结作用。 1．3结构选型与方案构思 鉴于比赛的加载重量大。且挠度变形量控制严格，桥型结构不能采用单一的梁桥、拱桥、悬索桥，而必须采用组合体系桥梁。为使桥面平整，便于行车，主体结构采用梁式桥型。为了增强模型的整体抗弯强度和抗弯刚度．布置斜拉杆(索)或垂直吊杆(索)。用卷成圆柱形的纸杆作为刚性斜拉杆或吊杆．节点用棉线捆绑牢固，做成类似斜拉桥的板拉桥刚性拉杆。桥面下可用拱形结构支撑桥面．也可以采用桥墩加斜撑辅助支撑桥面。拱形结构受力合理．但制作困难。下部结构主要采用实心的圆柱形纸杆作桥墩．由于直径有限(直径大时耗材多)，难以保证桥墩的稳定性，而空心纸卷制作起来有困难．也不能提供足够的抗压强度，所以桥墩结构上必须加强各杆件的横向联系．以增强桥梁的整体稳定性。主孔纵向设计为梁式桥结合“A” 型塔斜拉桥。主梁5片，横梁10根，等间距地布置主梁、横梁，形成网格式梁式结构。“A” 型塔斜拉结构设计为双塔，两侧各一个．中间设一撑杆加强两边“A” 型塔的横

桁架承重架设计计算书

桁架承重架设计计算书 桁架承重架示意图（类型一） 二、计算公式 荷载计算:1.静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、桁架自重（X 1.2）； 2. 活荷 载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载（X 1.4）。 弯矩计算：按简支梁受均布荷载情况计算 剪力计算： 挠度计算： 轴心受力杆件强度验算： 轴心受压构件整体稳定性计算： 三、桁架梁的计算 桁架简支梁的强度和挠度计算 1. 桁架荷载值的计算. 静荷载的计算值为 q1 = 62.18kN/m. 活荷载的计算值为q2 = 16.80kN/m. 桁架节点等效荷载 Fn二-39.49kN/m. 桁架结构及其杆件编号示意图如下： 桁架横梁计算简图 2. 桁架杆件轴力的计算. 经过桁架内力计算得各杆件轴力大小如下：桁架杆件轴力图 桁架杆件轴力最大拉力为 Fa = 105.31kN. 桁架杆件轴力最大压力为 Fb = -139.62kN. 3. 桁架受弯杆件弯矩的计算. 桁架横梁受弯杆件弯矩图 桁架受弯杆件最大弯矩为M二2.468kN.m 桁架受弯构件计算强度验算=18.095N/mm 钢架横梁的计算强度小于215N/mrf,满足要求！ 4. 挠度的计算. 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度桁架横梁位移图 简支梁均布荷载作用下的最大挠度为 V二0.425mm. 钢架横梁的最大挠度不大于10mn,而且不大于L/400 = 1.25mm，满足要求！ 5. 轴心受力杆件强度的计算.

式中N ——轴心拉力或轴心压力大小； A ——轴心受力杆件的净截面面积。 桁架杆件最大轴向力为139.622kN,截面面积为14.126cm2. 轴心受力杆件 计算强度■>= 98.841N/mm2. 计算强度小于强度设计值215N/mrf，满足要求！ 6. 轴心受力杆件稳定性的验算. 式中N——杆件轴心压力大小； A ——杆件的净截面面积；「一一受压杆件的稳定性系数。 轴心受力杆件稳定性验算结果列表 杆件单元长细比稳定系数轴向压力kN 计算强度N/mm2 1 37.948 0.914 0.000 2 37.948 0.914 105.310 3 37.948 0.91 4 -52.655 40.770 4 40.046 0.907 -139.622 109.010 5 37.948 0.914 0.000 6 40.046 0.90 7 83.774 7 37.948 0.914 -26.327 20.385 8 37.948 0.914 -26.327 20.385 9 37.948 0.914 -39.491 30.577 10 37.948 0.914 -52.65 5 40.770 11 37.948 0.914 -52.65