桁架结构实例分析
桁架工程实例
桁架实例——单层厂Biblioteka 的屋架（a）单层厂房的屋架
（b）计算简图
桁架实例——高压输电线上铁塔的桁架
高压输电线上铁塔的桁架
桁架实例——国内桁架构建的桥梁
三堆子金沙江大桥 长东黄河大桥梁拱组合体系，1993年) 九江长江大桥 (180m+260m+160m 南京长江大桥(三联3×160m连续钢桁梁，1969年) 孙口黄河大桥
桁架实例——德式建筑
Fachwerkhaus翻译汉语为 “桁架布局建筑”。桁架之 间，填以泥坯或砖。一般外 表除桁架外，涂以白色。这 类建筑构成了德国12世纪以 来最有特点的建筑。
桁架实例——简单升降机、塔吊
简单的升降机构，由三根 杆件通过A、B、C、D、E 处的销钉连接的。
塔吊，这就是桁架，大部 分都是铆接或焊接而成的
桁架实例——福州本地桁架结构桥梁
福州洪塘大桥位于福州市西郊的风景点金山寺上游，跨越闽江南港。
它是闽江最大的一座公路桥，于1990年12月建成。 大桥全长1849.47m。主孔由3个下承式预应力混凝土斜拉式桁架T构组成，T构之 间以剪力绞相连，中跨为120m，边跨为60m，建筑高度1.2m。采用缆索起吊，悬臂拼 装，进度快，精度高。 滩孔为31孔40m预应力混凝土连续梁，采用逐孔节段无粘结拼装，这是中国桥梁 史上首次采用该项新技术。岸孔为预应力简支梁。
桁架实例——福州本地桁架结构桥梁
福州洪山桥位于福建省福州市西郊，跨越闽江北港
目前,它是国内跨度最大的预应力混凝土桁架式T型刚构桥。 洪山桥总长363.36m，分跨为2×20+67.5+110+67.5+2×30(m)；桥宽 2×1.5+12.2(m)。主桥采用三向预应力上承式桁架T型刚构，刚构之间和刚构与边墩之 间用25m长的挂梁连接。 最大特点是主桥采用上承式预应力混凝土桁架T构，T构之间设挂梁，衍架自重轻， 阻风力小，材料用量省，在台风地区桥型选择中具有相当优势。
第9章 桁架和梁的有限元分析
第9章桁架和梁的有限元分析第1节基本知识一、桁架和梁的有限元分析概要1．桁架杆系的有限元分析概要桁架杆系系统的有限元分析问题是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑的屋顶、机械的机架及各类空间网架结构等多种场合。
桁架结构的特点是，所有杆件仅承受轴向力，所有载荷集中作用于节点上。
由于桁架结构具有自然离散的特点，因此可以将其每一根杆件视为一个单元，各杆件之间的交点视为一个节点。
2．梁的有限元分析概要梁的有限元分析问题也是是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑、机械、汽车、工程机械、冶金等多种场合。
梁结构的特点是，梁的横截面均一致，可承受轴向、切向、弯矩等载荷。
根据梁的特点，等截面的梁在进行有限元分析时，需要定义梁的截面形状和尺寸，用创建的直线代替梁，在划分网格结束后，可以显示其实际形状。
二、桁架和梁的常用单元桁架和梁常用的单元类型和用途见表９-1。
通过对桁架和梁进行有限元分析，可得到其在各个方向的位移、应力并可得到应力、位移动画等结果。
第2节 桁架的有限元分析实例一、案例1——2D 桁架的有限元分析图9-1 人字形屋架的示意图 问题人字形屋架的几何尺寸如图9-1所示。
杆件截面尺寸为0.01m 2，试进行静力分析，对人字形屋架进行静力分析，给出变形图和各点的位移及轴向力、轴力图。
条件人字形屋架两端固定，弹性模量为2.0×1011 N/m 2，泊松比为0.3。
解题过程制定分析方案。
材料弹性材料，结构静力分析，属2D 桁架的静力分析问题，选用Link1单元。
建立坐标系及各节点定义如图9-1所示，边界条件为1点和5点固定，6、7、8点各受1000 N 的力作用。
1．ANSYS 分析开始准备工作（1）清空数据库并开始一个新的分析 选取Utility>Menu>File>Clear & Start New ，弹出Clears database and Start New 对话框，单击OK 按钮，弹出Verify 对话框，单击OK 按钮完成清空数据库。
桁架结构
2.三角形桁架的高度自跨中最大处向支座节点最小处呈线 性变化,而弯矩的变化自跨中向支座呈抛物线变化,弯矩的减 小速度比桁架高度 的减小速度慢,故上、 下弦杆内力在跨中节 间最小,而在靠近支 座处最大。可见，三 角形桁架的杆件内力 也是不均匀的。
3.拱形屋架是最理想的桁架形式。因桁架高度的变化与外 荷载所产生的弯矩图完全一致,使上、下弦杆各节间轴力也 完全相等。可见，它的杆件内力大致均匀，从力学角度看， 它的形状与简支 梁的弯矩图形相 似，其形状符合 受荷后的内力变 化规律。
钢筋混凝土-钢组合屋架
上弦杆采用刚劲混凝土，下弦杆采用型钢。充分利用两种 材料的特性。屋架在荷载作用下，上弦主要承受压力，有时 还承受弯矩，下弦承受拉力。组合屋架的自重轻，节省材料， 常用跨度为9～18m。
常用组合屋架：折线形屋架，下撑式五角星屋架以及三铰，两铰屋架等。
木屋架
一般为三角形屋架， 内力支座处大而跨中小。 适用于跨度在18米以内 的建筑中。
二，桁架结构外形与内力的关系
桁架是有杆件组成的格构体系，其结点一般假定为铰结点， 当荷载作用在结点上时，桁架的杆件内力与桁架的外形有着 密切的关系。下面介绍几种不同外形桁架的杆件内力情况： 1.平行弦屋架为等高度, 沿跨度方向各腹杆的轴力变 化与剪力图一致,跨中小而 支座处大,其值变化较大。 弦杆跨中节间轴力大、靠 近支座处轴力较小或为零。 可见，内力是不均匀的。
五，建筑实例-国家大剧院：源自国家大剧院壳体钢结构主要由148榀沿椭球面均匀垂直布置 的平面桁架、11840根水平 布置的环向系杆、对称布置 的四块平面斜撑及顶部结构 组成，也就是说国家大剧院 是以众多桁架组成的壳体结 构。
平面桁架按照是否外露分为长轴桁架和短轴桁架，短轴桁 架区域的屋面采用玻璃形式，为外露构件；长轴桁架区域的 屋面采用钛合金板形式，为隐蔽构件；水平布置的为环向系 杆，通过两端的半球与平面桁架连接。
实例1 四杆桁架结构有限元分析
（2）计算支反力： 将求得的节点位移代入整体刚度方程 得：
四杆桁架结构有限元分析（5）
ANSYS求解
基于图形界面(GUI)的交互式操作(step by step) 命令流方式
举例：四杆桁架结构有限元分析
各杆的弹性模量和横截面积相同：均为E = 29.5 ×104 N/mm2 ,A = 100mm2 ，试 求解该结构的节点位移、单元应力以及支反力。
四杆桁架结构有限元分析（1）
Step1.结构的离散化与编号
节点及坐标（对该结构进行自然离散）
节点
1 2 3 4
x
0 400 400 0
Step3.组装整体刚度方程
各个单元刚度矩阵/节点载荷按节点编号进行组装。
四杆桁架结构有限元分析（4）
Step4.处理边界条件求解
边界条件BC(u):
代入整体方程并化简得：
所有节点位移：
四杆桁架结构有限元分析（5）
Step5.计算其他力学分量
（1）计算单元应力：
杆单元的转换矩阵及节点位移（此处省 略了上角标）
yห้องสมุดไป่ตู้
0 0 300 300
单元编号及对应节点 单元 ① ② 节点 1 3 2 2 2
各单元的长度及轴线方向余弦
单元 ① ② ③ ④ l 400 300 500 400 nx 1 0 0.8 1 ny 0 -1 0.6 0
③
④
1
4
3
3
四杆桁架结构有限元分析（2）
Step2.单元描述
四杆桁架结构有限元分析（3）
桁架结构工程实例解析
上海大剧院——空间要求（中剧场）
中剧场座落 在大剧院一楼， 观众厅分为三层， 装饰华丽，座椅 舒适豪华，可容 纳600多名观众， 适合召开各种会 议及小型文艺演 出。
上海大剧院——空间要求（小剧场）
小剧场位于大剧 院五楼，面积约400平 方米，场内座椅可收 缩贮存，可根据需要 单面，二面，三面， 四面多方位灵活安排， 最多可容纳300人，舞 台亦可随意组合。除 小型演出、时装表演 外，使用其所配备的 投影，幻灯设备还可 召开各种会议及产品 展示。
上海大剧院——空间要求（舞台） 上海大剧院拥有目前国际上 容纳面积最大、动作变换最 多的舞台设备。舞台占地面 积为1700平方米，可分为主 舞台、后舞台、左右两个侧 舞台等四大部分。主舞台有 728平方米，后舞台面积为 360平方米，左右两侧舞台 面积各为270平方米，整体 尺寸是亚洲最大的。主舞台 提升机分成6块，可上升至 +3.6米（第一块可上升至1 米），可下降至-3.6米（第 一块可降至-6.8米），最大 地板倾斜角度10度。提升机 升降速度从1.8米-18米/分可 调。左右侧舞台小车各分成 4块，可分别移动至主舞台 位置。
上海大剧院——空间要求（大剧场） 大剧院大剧场 共设1800座，分三 层看台，每层看台 间的比例按视觉， 听觉各结构的和谐 而确定，称为“法国 式”结构。其中正厅 1100座， 二层300 座，三层400座。座 位的配置符合国际 第一流剧院的优级 配置，使全部观众 尽量靠近舞台，从 多样化的三维角度 观赏演出。其中正 厅座位从前排至后 排坡高达5米，令视 线大为扩展，这种 安排也符合矩形观 众厅的音响要求。
上海大剧院——造型
大剧院向天空展 开的屋顶如神来之笔， 承接来自宇宙和人类 的恩泽与智慧，以纯 洁、美丽、富于诗意 的体貌和精神，热烈 地拥抱蓝天，拥抱世 界文化之精华。其建 筑风格新颖别致， 融汇了东西方的文化 韵味。白色弧形拱顶 和具有光感的玻璃幕 墙有机结合，在灯光 的烘托下，宛如一个 水晶般的宫殿。 上 海大剧院采用国际先 进的点式拉索玻璃幕 墙，减小构件尺寸， 使整个剧院建筑清澈 透明，充满活力和梦 幻色彩。
ansys桁架结构分析实例
ansys桁架结构分析实例平面桁架的静力分析摘要：近些年来，ANSYS 工程软件在工程领域内运用的很多，在分析线性有限元模型上比其他软件更具有优势。
而在ANSYS 软件中最常用的是线性静力分析，尽管很多的材料不一样，但结果确基本一致。
本文主要是要对平面桁架进行静力分析。
关键字：线性；桁架；有限元；结构The plane truss static analysisAbstract ：ANSYS engineering software engineering field use in recent years, a lot, in the analysis of linear finite element model on more than any other software advantages. The most commonly used in ANSYS linear static analysis, although a lot of the material is not the same, but the result was consistent. This article is mainly for static analysis of plane truss.Key words：Linear; truss; finite element; structure1. 引言结构分析的四个基本步骤是：创建几何模型、生成有限元模型、加载与求解、结果评价与分析。
具体步骤与结构分析类型有关，并且有些步骤可以省略或相互之间交叉，如简单结构的几何模型创建过程可省略而直接创建有限元模型，加载可在处理层也可以在求阶层等，需要根据具体情况以便利原则而定。
2主要步骤结构线性静力分析步骤为：2.1创建几何模型（1）清楚当前数据库。
回到开始层：FINISH 命令。
清楚数据库的操作步骤要在开始层。
清楚数据库：/CLEAR命令。
桁架结构工程实例
上海大剧院——空间要求（大剧场） 大剧院大剧场 共设1800座，分三 层看台，每层看台 间的比例按视觉， 听觉各结构的和谐 而确定，称为“法国 式”结构。其中正厅 1100座， 二层300 座，三层400座。座 位的配置符合国际 第一流剧院的优级 配置，使全部观众 尽量靠近舞台，从 多样化的三维角度 观赏演出。其中正 厅座位从前排至后 排坡高达5米，令视 线大为扩展，这种 安排也符合矩形观 众厅的音响要求。
上海大剧院——造型
大剧院向天空展 开的屋顶如神来之笔， 承接来自宇宙和人类 的恩泽与智慧，以纯 洁、美丽、富于诗意 的体貌和精神，热烈 地拥抱蓝天，拥抱世 界文化之精华。其建 筑风格新颖别致， 融汇了东西方的文化 韵味。白色弧形拱顶 和具有光感的玻璃幕 墙有机结合，在灯光 的烘托下，宛如一个 水晶般的宫殿。 上 海大剧院采用国际先 进的点式拉索玻璃幕 墙，减小构件尺寸， 使整个剧院建筑清澈 透明，充满活力和梦 幻色彩。
上海大剧院——功能
上海大剧院是以观演为主要功能的公共建筑，包括 演出、餐厅、咖啡厅、画廊以及地下车库组成。运用高 科技手段与新材料营造自身形象，体现了四个世纪以来 剧院建设的成就，并将载入中国传统文明和建筑文化史 册。
上海大剧院——平面布局
建筑平面采用中国建筑的传 统布局手法，环绕的观众厅和舞 台组成“井”字形划分。前部布置宽 畅、华丽的大厅，后部为表演及 专业技术活动场地，大剧院包含 1800座大剧场，600座及300座中、 小剧场，可进行歌剧、芭蕾、交 响乐等各种演出。
上海大剧院——结构形式及特点
上海大剧院——结构形式及特点
大剧院钢屋盖既是覆盖整个大剧院下部结构（包括 观众厅、主舞台、侧台等）的屋顶，又是一承重结构， 别具一格地发挥着双重功能。为了达到建筑与结构的完 美统一，结合本工程的建筑特点，采用了巨型框架这一
桁架适用范围
桁架适用范围
摘要：
1.桁架的定义和组成
2.桁架的分类和特点
3.桁架适用范围的具体场景
4.桁架在我国的应用实例
5.桁架的未来发展趋势和挑战
正文：
桁架是一种由杆件组成的结构体系，主要承受轴向力，具有优美的外观和良好的受力性能。
桁架可以分为三角形、四边形、六边形等不同类型，根据材料和用途的不同，又有钢材桁架、铝合金桁架、木质桁架等。
桁架具有以下特点：
1.结构简单，便于加工和安装
2.刚度大，稳定性好
3.抗弯、抗扭能力强
4.节省材料，减轻自重
桁架适用范围广泛，具体场景包括：
1.建筑领域：如展览馆、体育场馆、机场航站楼等大型建筑的屋盖结构
2.机械设备：如风力发电机、塔吊、输送设备等
3.桥梁工程：如公路桥梁、铁路桥梁、人行天桥等
4.航空航天：如飞行器、卫星、火箭等结构件
5.其他领域：如舞台背景、户外广告、临时建筑等
在我国，桁架的应用实例丰富多样，如2008 年北京奥运会的主场馆“鸟巢”就采用了钢材桁架结构。
此外，在高铁站、大型购物中心、展览馆等建筑中，桁架结构也得到了广泛应用。
随着科技的进步和新型建筑材料的研究开发，桁架结构在未来的发展趋势中将面临更多的挑战，如如何在保证结构安全的前提下，提高材料性能、降低成本、缩短施工周期等。
此外，绿色建筑和可持续发展理念的推广，也对桁架的环保性能提出了更高的要求。
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桁架结构实例分析
上海大剧院所采用的建筑结构为月牙形钢桁架结构。
为满足上海人民日益增长的文化需要和艺术表演需求，特此设计建造了上海大剧院。
上海大剧院是以观演为主要功能的公共建筑。
其包括演出、餐厅、咖啡厅、画廊以及地下车库组成。
除了体现了现代化的剧院建筑成就，还融入了中国传统文化。
其平面布置的格局为中国建筑的传统布局方法—“井”字形划分布局。
前为大厅，后为表演及专业技术活动场地。
大剧院包括1800座的大剧场和600座的中剧场及300座的小剧场。
上海大剧院对于空间的利用达到近乎完美的境地。
大剧场分三层看台，采用“法国式”结构。
无论从座位设置到观剧视觉和听觉感受效果均达到国际第一流剧院的优级配置标准。
此外大剧院还拥有目前国际上容纳面积最大、动作变换最多的舞台设备。
大剧院的展向天空的屋顶如桥梁般承接着宇宙和人类的联系。
融合了东西方的文化韵味。
白色弧形拱顶和具有光感的玻璃幕墙的有机结合，在灯光的烘托下如水晶宫一般。
大剧院的设计特点非常鲜明。
首先在营造外观气势上，其拱顶屋架起到了一定作用，延伸了建筑向上的高度以及横向的广度。
同时形成了较强的视觉冲击力。
此外其向上反翘的拱顶并不只是摆设，还有实际效用。
其实在剧院设计上，拱顶设计更具优势。
剧院建筑对于声学效果要求很严，大剧院的拱顶由六根柱子支撑，中间留有空隙，因此设计将机房设备安置于此。
除了
能有效利用建筑面积外，更能避免地下震动对主题观众厅的噪声影响，架空的钢结构顶部可以有效延缓噪声到达建筑主体的时间，从而减弱固体传声的影响。
更增加了剧场内部空间，增加了观众的座位数。
大剧院钢屋该既是覆盖整个大剧院下部结构的屋顶，又是一个称重结构。
为了达到建筑和结构的完美统一。
大剧院采用了巨型框架的结构体系，它具有侧向刚度较大，给建筑提供大开间和大高度室内空间，能满足建筑多功能要求的特点。
大剧院内六个钢筋混凝土电梯筒体作为主框架柱，承担着上部结构全部的竖向荷载、风载及地震荷载，两榀纵向主桁架及十二榀横向月牙形桁架形成主框架梁，承担着全部钢屋盖的竖向荷载，并将这传至电梯筒体，钢屋盖内部三层楼面结构组成巨型结构的次框架部分。
充分满足了建筑设计需求。