55米跨距桁架的设计与计算
【摘要】本文主要介绍了某项目中因系统工艺布置而必须跨越50米宽大道的钢廊道，结合现场实际情况进行的结构设计和计算，此桁架是目前国内带式输送机系统中少见的大跨距钢结构。
【关键词】上翻桁架大跨距
一、桁架设计
我公司某项目工程带式输送机系统中有三条带宽为2米的带式输送机同时平行作用在一条钢廊道上，并有一段廊道要跨越50米左右宽的建设大道，此段廊道要求完全密闭，不能对道路有不良影响。
钢桁架设计应该注重理念设计，重点着眼于合理的布置方案，而不是仅限于对局部杆件的精确计算。因此我们到安装现场进行实际勘查，并对不同风格的钢结构进行了对比和分析，吸取国内外先进技术，将跨越50米宽大道的桁架定为带外装的上翻式桁架，长度55m、宽度13m，高度暂定8m。
设计中充分考虑秦皇岛港带式输送系统工艺特点、当地气象条件等，注重分析，判断和研究其特点和可能出现的问题，采用国外引进技术及国内外先进成熟的技术，综合考虑系统设备的稳定性、安全性，可靠性，经济性。
经过初算、绘图、反复计算，对计算结果不断的分析，结合带式输送机载荷特点，在完成带式输送系统各条胶带机设计计算、部件选型和基本设计基础上，将各条胶带机工况及载荷进行分类与组合。然后将这些组合全部加到桁架上再进行计算效核。最后确定桁架的长、宽、高尺寸为55mx13mX7.25m(不含屋脊),见图1。
本桁架由H钢、槽钢、角钢和钢板等构件焊接而成。上下弦杆采用的是H400X400X13X21，在下弦杆每隔5m横方向都用一片桁架连接,以增加横向刚度；而两端立杆是H400X400X13X21、H350X350X12X19、H300X300X10X15，逐渐向中部减小；屋脊三角架采用的是T形钢，既减轻了屋脊的重量，又减便了连接方式。桁架上的主梁、立柱和所有斜撑尽可能不采用偏心连接，避免不必要的附加应力，连接方式全部采用坡口对焊和双面角焊，其它部位采用螺栓连接，需要拼装的地方，选用的是高强螺栓群连接。
此桁架采用的是普通压力支座，支座两端螺栓孔为长圆孔，允许有微小的平移，由此以适应温度变化和桁架挠曲变形所产生的位移，这种连接方式制作比较简单，安装也比较简方便。
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。
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计杜琨 发表时间：2018-10-26T10:35:06.930Z 来源：《防护工程》2018年第13期作者：杜琨 [导读] 高层建筑类型，其社会经济效益更高，同时这种高层建筑的发展也是当前我国社会经济发展的产物和趋势 杜琨 天津中机建设工程设计有限公司 300381 摘要：高层建筑类型，其社会经济效益更高，同时这种高层建筑的发展也是当前我国社会经济发展的产物和趋势。在我国城市化进程不断加快的过程中，城市的规模及人口数量都处于扩大发展中，这就使得可利用的土地资源在逐渐减少，而高层建筑正好起到了对我国城市土地资源的缓解作用，并同时也满足了人们对建筑各项功能的要求和需求。但高层建筑的质量及有效功能的发挥，都是基于高层建筑在结构造型上的科学合理性。那么本文将重点探讨高层建筑结构选型设计及建筑结构的优化设计问题。 关键词：高层建筑；结构选型；设计；建筑结构；优化设计 城市化的步伐不断加快，也使得城市建设的范围扩展速度更快，高层建筑的建设有效缓解了城市土地资源的紧张状况。但随着高层建筑的规模与数量的持续性发展，由于其结构设计与选型不同于传统多层建筑，这就要求设计人员必须结合高层建筑的结构特点选择相应的结构形式，并对相关的设计及工艺进行优化，才能保障高层建筑的质量，促进建筑企业的可持续发展。 1. 高层建筑的结构选型设计 1.1高层建筑结构的类型 高层建筑的安全性与质量在很大程度上取决于高层建筑的结构选型。目前高层建筑结构的类型分为以下几种：框架结构、框架-剪力墙结构、筒体结构等。其中，框架结构的构成包括了梁柱、楼板等，结合建筑在功能上的不同来布置平面框架。框架结构造价更为低廉，但同时在水平荷载影响下，也会发生更大的变形，因此抗震效果不太好；框架-剪力墙这种结构类型，高层建筑剪力墙大部分布置于电梯间，通过核心筒对水平荷载予以承担，提高了抗震性，并也使得整体建筑的稳定性更好。但这种结构类型会受限于平面布局，容易发生质心和钢心无法重合的问题，在结构上太大的扭转，可能潜在一些安全隐患；筒体结构类型，其筒体的形成主要是在电梯间以及建筑外围布置剪力墙，这种结构最大的优势是刚度极高。 1.2高层建筑结构选型的影响因素 对高层建筑结构选型的影响，不仅包括建筑需求因素，还包括以下这些因素：第一，环境因素。高层建筑的环境条件主要是场地条件、防烈度、基本风压；其次是建筑方案特征，其包括了建筑的高宽比、高度、长宽比以及建筑体型，其中建筑体型又是由平面体型和立体体型构成；再者，建筑使用功能的要求。对于高层建筑，其使用功能基本上分为住宅、办公、旅馆、综合大楼等。某种功能的建筑，也许只有某几种结构形式可以与其匹配。如高层住宅的使用空间相对更小，分隔墙体会比非常多，而且每一层的平面布置大体一样，所以高层建筑的住宅功能相对来讲，更适合剪力墙或框架-剪力墙结构；最后，结构抗灾水平、现场施工情况、运营维护以及后期投入使用情况。 2. 高层建筑的结构设计分析 2.1对高层建筑结构设计中水平荷载控制的分析 高层建筑与低层建筑相比较来说，高层建筑的整体结构对水平载荷的承载量更大，所以高层建筑所具有的整体稳定性与其结构设计中水平荷载水平的控制情况有着直接关系，而且高层建筑承受的倾覆力矩也是取决于其水平荷载，这种关系是一种二次方倍数关系。所以在高层建筑的结构设计过程中，必须严格控制水平荷载，以此才可进一步控制因较大的水平荷载而发生的一连串稳定性问题。 2.2对抗侧刚度予以合理确定 高层建筑在结构设计中不同于低层建筑，这种高层建筑的结构设计会对结构侧移带来一定的影响。由于楼层高度的不断变化，会在水平荷载测量变形的作用下，其结构侧移也会随之更大。所以在高层建筑的结构设计时，必须确保其结构强度达到相应的要求，而且可以承受荷载作用所产生的内力影响，在这个过程中就需要具备一定的抗侧刚度，确保结构在水平荷载的作用下可有效控制侧移的状况。 2.3对测控的确定 高层建筑相较于低层建筑，前者的结构更容易出现侧移的问题，而且也成为高层建筑结构的重要影响因素。在高层建筑楼层越来越高时，那么相应的水平荷载侧变形也会更大。高层建筑一方面应有很高的强度，另一方面还要能够承受荷载作用所产生的内力作用及抗侧刚度，这样才能避免高层建筑结构发生侧移。 2.4有效控制高层建筑的结构抗震性能 高层建筑必须重视抗震性问题，抗震性能在很大程度上直接影响着整个建筑体的稳定性与质量。影响高层建筑抗震性的因素很多，在进行设计时，应综合考虑和分析设计人员的专业技能、水平以及相应施加的载荷，并严格控制结构选型，才能有效保障建筑的稳定性 2.5有效控制建筑的自重 高层建筑随着楼层的不断增加，相应地，结构对基础接轨的传递荷载量也在不断提高。若建筑整体的自重比地基的承载能力更大，那么建筑整体则会发生下沉，有可能导致建筑体出现倾斜或者是影响建筑的抗震性能。所以作为高层建筑的结构设计人员，必须从实际情况出发，制定完善而科学的建筑结构方案，不可使得高层建筑的荷载超出基础所能承受的最大承载能力，才能提升整个高层建筑体的稳定性与投入使用之后的质量。 3. 高层建筑结构的优化设计 3.1结合建筑的总高度进行结构的优化设计 在高层建筑中，可通过对钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁的比较分析，钢梁组 合楼盖能更有效地降低梁柱截面，从而符合高层建筑使用的净高要求，同时中庭洞口各层相互交错的布置，通过钢梁组合楼盖使得传统支模的问题得以解决；另外，还可对塔楼标准层的室内梁高进行有效控制，内部净高超过了150～200mm；大多数的构件的加工工作都在工厂进行，这就有效提升了建筑产品的工业化水准，提高了整个建筑工程建设的施工效率。 3.2结合建筑的荷载进行结构的优化设计 当前大部分建筑企业在建设中的成本压力非常大，地下室的优化工作也必须予以重视。基于安全、效果以及建筑功能等，必须对消防
重型大跨度钢屋架吊装技术【摘要】： FAB12a厂房B区二层柱柱顶至屋面之间的结构形式为重型钢桁架，为超长、超大、超重件，工期紧且作业半径大。在传统吊装工艺无法实施的情况下，探 索出了全新的吊装技术。 【关键词】：重型钢桁架高空拼装分单元累积推移分区就位 FAB12a厂房工程B区二层为超洁净室，是整个建筑至关重要的功能部分，该矩形区域尺寸为99.6×126m，因工艺要求需有大面积无障碍空间，故在近13000m2的面积内长方向仅在两侧及中央轴线上设有柱子，单跨达46.2m。在如此大跨度的情况下，三层板的结构简支不可能通过混凝构件梁实现，因此设计中采用了钢桁架的结构形式，三层板及屋面板进而可采用钢承板+钢筋+混凝土的组合楼板。 由于单榀钢桁架几何尺寸非常大，单榀单重也特别大，无法直接用吊机直接吊装到位，散件吊装则无法满足工期要求，故施工难度特别大。 一、工程概况 FAB12a厂房B区二层建筑面积近13000m2，在B轴、N轴、1/G轴线上设置有3线钢筋混凝土柱，单跨46.2m。二层柱顶（+14.200m）至屋面采用结构形式为跨度方向起拱的钢桁架结构。 桁架共14榀，每榀长92.4米，桁架高度为8.586m，桁架的上下弦、腹杆均为H型钢形式，两桁架之间连接的檩条也为H型钢形式，单榀净重为156吨，桁架与桁架间以系杆和支撑件相连接，形成刚性稳定结构。
桁 架示意图 （每榀桁架长约92.4m，高度为8.586m，净重156吨） 二、施工工艺和施工顺序的确定： 本工程施工重点和难点在屋盖系统的吊装，由于厂房单榀钢桁架自重大（每榀重约156吨），单榀钢桁架跨度达92.4m，高度达8.586m，安装位置位于23m高处，为超长、超大件，且第一层与第二层平台为混凝土结构平台，吊机无法在该平台上就近站位作业，必须在厂房外围站位作业，作业半径达50m，常规吊机和常规吊装方案无法实施，必须采用“组合体滑移”的方法进行安装，即——“先在厂房柱牛腿顶部安装临时滑道，散件现场拼装成小单元体、小单元体高空拼接、单片推移、分单元累计推移、分区就位”的安装方法进行安装。 “高空拼装、分单元累积推移、分区就位”的基本思路是： （一）第一层楼砼顶板和第二层砼墙柱与连系梁施工完毕后，在主厂房35轴线一侧布置一台150t履带式坦克吊； （二）搭设高空拼装平台：利用H400×400×12×8的型钢做胎具的底座（二条通长）紧贴7.3m平台楼面，用H300×300×12×8的型钢做胎具的立柱焊在H400×400×12×8型钢上，H200×200×10×8的型钢焊接在立柱上用来稳定钢柱和保证屋架梁的定位，并在H200×200×10×8的型钢上设置限位挡块和抱杆，保证单片屋架的固定、调整和加快吊车
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计 发表时间：2018-10-01T12:51:32.433Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：彭宇明 [导读] 摘要：随着高层建筑规模的不断扩大和投资的不断增加，结构选型在建筑结构概念设计中起着重要的作用。 深圳市慧创建筑设计有限公司广东深圳 518000 摘要：随着高层建筑规模的不断扩大和投资的不断增加，结构选型在建筑结构概念设计中起着重要的作用。它将对建筑功能、工程造价和社会效益产生影响。正确处理高层建筑的结构选型和优化设计，对高层建筑的设计、施工、使用和维护具有重要意义。本文结合工程实例，分析了结构选型和优化的重要性，阐述了结构选型的关键，选择了合适的结构优化方案，旨在为提高高层建筑的安全性、降低成本提供依据。 关键词：高层建筑；结构选型；结构优化；设计 1 高层建筑结构选型设计 1.1 高层建筑结构类型分析 高层建筑结构的选择决定了高层建筑的整体安全性和可靠性，几种常见的结构类型可分为框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成，根据建筑功能的需求，完成对平面框架的布置。框架结构造价低，但在水平荷载影响下变形较大，抗震效果不佳；②框架-剪力墙结构，在高层建筑中，剪力墙主要布置在电梯室内，通过核心筒承受水平荷载，抗震能力强，整体稳定性高。但框架-剪力墙结构容易受平面布置的限制，出现质心和钢心不重合的现象，结构扭转过大，可能会出现的安全隐患； ③剪力墙结构具有较强的竖向和水平承载能力，对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果，重点在于剪力墙的布置及自重的控制；④筒体结构，在电梯间及建筑外围布置剪力墙，形成筒体，该结构具有更高的刚度。 1.2 高层建筑结构选型的影响因素 除了建筑需求的影响外，高层建筑结构选型的主要因素可归纳为：①环境条件,主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等；②建筑方案特征，主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比和建筑形状，其中建筑形状包括平面形状和三维形状。平面形状由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成，立体形状由结构高宽比、立面内收形状、塔楼和层间刚度等组成；③建筑物使用功能要求，一般来说，高层建筑的功能可分为居住建筑、办公建筑、宾馆和综合楼。具有特定功能的建筑物可能只有几个与其匹配的结构类型。高层住宅由于其空间较小、隔墙较多、各层布置基本相同，更适合剪力墙或框架-剪力墙结构；④结构抗灾等级及现场施工、后期使用、运行维护等情况。 1.3 结构选型实施案例 本章以某工程为例，主要包括高层住宅楼和多层商务办公楼两部分，以及建筑总建筑占地面积 95388.440m 2 ，其中工程中主要以 1号楼、2 号楼、3 号楼为高层建筑，且楼层均为 36F，其中且高度分别为 117.390m、119.400m、119.400m。本工程主要采用钢柱、混凝土等材料。本章以1号楼为重点，1号楼共36层，设防烈度7度，基本风压 0.75kN/m 2 ，场地Ⅱ类。建筑平面对称布置，平面规则，间距小，隔墙多，各层平面布置基本相同。本工程考虑到竖向和水平荷载、施工成本等因素，采用剪力墙结构，通过合理布置剪力墙，控制了结构的整体刚度和侧向位移，使结构更加安全、稳定、经济。 2 建筑结构的优化设计 2.1 结合建筑类型进行优化 汶川地震震害结果表明，对于中小学等教育工程，由于使用功能要求，与其他建筑相比，教学楼竖向结构体系相对薄弱，强度和刚度不足，建筑结构不对称，容易在地震中倾倒。因此，在教育工程中，应在建筑物和楼梯间侧设置剪力墙，以提高建筑物结构的整体性和稳定性，使其具有良好的工作性能。 对于图书馆、博物馆等文化体育项目，根据馆藏图书、文物的特点，其装载量大，使用空间大，平面不规则。当结构垂直布置时，不需要按照传统的9m模数进行布置，某工程按12m模数进行柱网优化后，结构截面变化不大，但能较好地满足建筑物的功能要求。 2.2 结合建筑总高度进行优化 在某超高层建筑中，通过对型钢混凝土柱-混凝土梁和钢管混凝土柱-钢梁的对比分析，型钢梁组合楼板能有效减小梁柱截面，满足建筑净高要求，中庭入口楼层交错布置，采用型钢梁组合楼板解决传统模板支撑问题；可有效控制塔标准楼层室内梁的高度，内部净高150 -200 mm，绝大多数构件在工厂加工完成，大大提高了建筑产品的工业化水平，大大减少了施工现场的建筑垃圾，大大缩短了工期。 2.3 结合建筑荷载进行优化 越来越多的企业在工程建设过程中承受着巨大的成本压力，地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能及效果的前提下，充分考虑了、消防车、人防等荷载，进行了平面布置，并对多种方案进行了比较。工程实例表明，在常规8.5m×8.5m柱网条件下，荷载越大，采用的板结构越大，建筑物含钢量最低，最经济。在结构优化过程中，应综合考虑各种因素，对建筑安全、美观和经济性进行综合比较，以实现工程的最大效益。 2.4 剪力墙结构优化理论在实际工程中运用 （1）进行结构计算时，应采用软件分析，以满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标的要求。 （2）通过适当的缩减剪力墙的长度，减轻其自重，增加了高层建筑的内部使用空间。 （3）剪力墙肢节控制需要保证肢节在具体控制中以简单规则为依据，混凝土门窗洞口设计整齐，形成清晰的墙肢和连梁，使应力分布合理，提高了高层建筑的整体安全性和稳定性。
重型大跨度钢屋架吊装技术 【摘要】：FAB12a厂房B区二层柱柱顶至屋面之间的结构形式为重型钢桁架，为超长、超大、超重件，工期紧且作业 半径大。在传统吊装工艺无法实施的情况下，探索出 了全新的吊装技术。 【关键词】：重型钢桁架高空拼装分单元累积推移分区就位 FAB12a厂房工程B区二层为超洁净室，是整个建筑至关重要的功能部分，该矩形区域尺寸为99.6×126m，因工艺要求需有大面积无障碍空间，故在近13000m2的面积内长方向仅在两侧及中央轴线上设有柱子，单跨达46.2m。在如此大跨度的情况下，三层板的结构简支不可能通过混凝构件梁实现，因此设计中采用了钢桁架的结构形式，三层板及屋面板进而可采用钢承板+钢筋+混凝土的组合楼板。 由于单榀钢桁架几何尺寸非常大，单榀单重也特别大，无法直接用吊机直接吊装到位，散件吊装则无法满足工期要求，故施工难度特别大。
一、工程概况 FAB12a 厂房B 区二层建筑面积近13000m 2，在B 轴、N 轴、 1/G 轴线上设置有3线钢筋混凝土柱，单跨46.2m 。二层柱顶 （+14.200m ）至屋面采用结构形式为跨度方向起拱的钢桁架结 构。 桁架共14榀，每榀长92.4米，桁架高度为8.586m ，桁架的 上下弦、腹杆均为H 型钢形式，两桁架之间连接的檩条也为H 型钢形式，单榀净重为156吨，桁架与桁架间以系杆和支撑件相 连接，形成刚性稳定结构。 钢桁架布置示意图5 线35线 轴 1/ 轴 轴 7线33 线 桁架示意图 （每榀桁架长约92.4m ，高度为8.586m ，净重156吨）
二、施工工艺和施工顺序的确定： 本工程施工重点和难点在屋盖系统的吊装，由于厂房单榀钢桁架自重大（每榀重约156吨），单榀钢桁架跨度达92.4m，高度达8.586m，安装位置位于23m高处，为超长、超大件，且第一层与第二层平台为混凝土结构平台，吊机无法在该平台上就近站位作业，必须在厂房外围站位作业，作业半径达50m，常规吊机和常规吊装方案无法实施，必须采用“组合体滑移”的方法进行安装，即——“先在厂房柱牛腿顶部安装临时滑道，散件现场拼装成小单元体、小单元体高空拼接、单片推移、分单元累计推移、分区就位”的安装方法进行安装。 “高空拼装、分单元累积推移、分区就位”的基本思路是：（一）第一层楼砼顶板和第二层砼墙柱与连系梁施工完毕后，在主厂房35轴线一侧布置一台150t履带式坦克吊； （二）搭设高空拼装平台：利用H400×400×12×8的型钢做胎具的底座（二条通长）紧贴7.3m平台楼面，用H300×300×12×8的型钢做胎具的立柱焊在H400×400×12×8型钢上，H200×200×10×8的型钢焊接在立柱上用来稳定钢柱和保证屋架梁的定位，并在H200×200×10×8的型钢上设置限位挡块和抱杆，保证单片屋架的固定、调整和加快吊车的脱钩。搭设的拼装胎架在7.3m与轨道顶面标高处，并沿B、N、1/G轴布设推移支座、轨道梁、轨道（自制）（推移轨道安装在第二层的14.2米平台梁的推移承重支座上）； （三）以2榀桁架为一个单元，每榀桁架分三段通过150
目录 欧阳歌谷（2021.02.01）1.设计资料1 1.1基本资料1 1.2构件截面尺寸1 1.3单元编号4 1.4荷载5 2.内力计算7 2.1荷载组合7 2.2内力9 3.主桁杆件设计11 3.1验算内容11 3.2截面几何特征计算11 3.3刚度验算15 3.4强度验算16 3.5疲劳强度验算16 3.6总体稳定验算17 3.7局部稳定验算18 4.挠度及预拱度验算19 4.1挠度验算19
4.2预拱度19 5.节点应力验算20 5.1节点板撕破强度检算20 5.2节点板中心竖直截面的法向应力验算21 5.3腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力检算22 6.课程设计心得23
1.设计资料 1.1基本资料 (1)设计规范 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）； 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）； (2)工程概况 该桥为48m下承式公路简支钢桁架梁桥，共8个节间，节间长度为6m，主桁高10m，主桁中心距为7.00m，纵梁中心距为3m，桥面布置2行车道，行车道宽度为7m。 (3)选用材料 主桁杆件材料采用A3钢材。 (4)活载等级 采用公路I级荷载。 1.2构件截面尺寸 各构件截面对照图
各构件截面尺寸统计情况见表1-1： 表1-1 构件截面尺寸统计表 编号名称类型 截面 形状 H B1 (B) tw tf1(tf ) B2tf2C 1下弦杆E0E2用户H型0.460.460.010.0120.4 6 0.012 2下弦杆E2E4用户H型0.460.460.0120.020.4 6 0.02 3上弦杆A1A3用户H型0.460.460.0120.020.4 6 0.02 4上弦杆A3A3用户H型0.460.460.020.0240.4 6 0.024 5斜杆E0A1用户H型0.460.60.0120.020.60.02 6斜杆A1E2用户H型0.460.440.010.0120.4 4 0.012 7斜杆E2A3用户H型0.460.460.010.0160.4 6 0.016 8斜杆A3E4用户H型0.460.440.010.0120.4 4 0.012 9竖杆用户H型0.460.260.010.0120.2 6 0.012 10横梁用户H型 1.290.240.0120.0240.2 4 0.024 11纵梁用户H型 1.290.240.010.0160.2 4 0.016 12下平联用户T型0.160.180.010.01 13桥门架上下横撑和短 斜撑 用户双角0.080.1250.010.01 0.0 1 14桥门架长斜撑用户双角0.10.160.010.010.0
ANSYS优化设计中的优化变量选择说明 本文介绍了ANSYS优化设计中的优化变量选择说明相关内容。 下面列出了许多如何定义设计变量，状态变量和目标函数的建议。 选择设计变量 设计变量往往是长度，厚度，直径或模型坐标等几何参数。其必须是正值。关于设计变量要记住的几点如下： & #61548; 使用尽量少的设计变量。选用太多的设计变量会使得收敛于局部最小值的可能性增加，在问题是高度非线性时甚至会引起不收敛。显而易见，越多的设计变量需要越多的迭代次数，从而需要更多的机时。一种减少设计变量的做法就是将其中的一些变量用其他的设计变量表示。这通常叫做设计变量合并。 设计变量合并不能用于设计变量是真正独立的情况下。但是，可以根据模型的结构判断是否允许某些设计变量之间可以逻辑的合并。例如，如果优化形式是对称的，可以用一个设计变量表示对称部分。 & #61548; 给设计变量定义一个合理的范围(OPVAR命令中的MIN和MAX)。范围过大可能不能表示好的设计空间，而范围过小可能排除了好的设计。记住只有正的数值是可以的，因此要设定一个上限。 & #61548; 选择可以提供实际优化设计的设计变量。例如，可以只用一个设计变量X1对图1-3a 的悬臂梁进行重量优化。但是，这排除了用曲线或变截面得到更小的重量的可能。为了包括这种设计，需要选择四个设计变量X1到X4(图1-3c)。也可以用另外一种设计变量选择方法完成该优化设计，见图1-3d。同时，要避免选择产生不实际结果或不需要的设计。 选择状态变量 状态变量通常是控制设计的因变量数值。状态变量的例子有应力，温度，热流率，频率，变形，吸收能，消耗时间等。状态变量必须是ANSYS可以计算的数值;实际上任何参数都能被定义为状态变量。选择状态变量的一些要点为：
万方数据
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大跨度钢桁架拱桥施工技术 作者：李阿特， 苏赠来 作者单位：湖南省岳阳市公路桥梁基建总公司 刊名： 黑龙江交通科技 英文刊名：COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG 年，卷(期)：2008，31(11) 被引用次数：0次 参考文献(5条) 1.周远棣.徐君兰钢桥 1991 2.岳丽娜.陈思甜钢桁梁桥施工架设方法研究综述[期刊论文]-公路交通科技 2006(03) 3.李跃.罗申生广州新光大桥主跨主拱中段大段整体提升架设[期刊论文]-中外公路 4.阪神高速道路公团.铁道部基建总局编译组日本港大桥 1981 5.邓新安重庆朝天门长江大桥盯方总体施工措施的选择和优化[会议论文] 2006 相似文献(9条) 1.学位论文孙海涛大跨度钢桁架拱桥关键问题研究2006 本文是在高等学校博士学科点专项科研基金项目“桥梁空间分析设计理论基础研究” (编号20050247029)资助下进行的，所做的主要工作有： (1)在查阅大量国内外文献的基础上，对钢桁架拱桥的发展历史做了系统的回顾和总结，并概括了钢桁架拱桥的结构形式及力学特点。 (2)对钢桁架拱桥总体设计中的拱肋桁架的布置形式、拱轴线的选取、矢跨比、拱顶和拱脚高度的选择、不同的边界条件、杆件截面形式的选取、杆件截面面积的初步确定等七个方面进行了分析探讨；并对桁架节点的选择做了详细的比对;同时通过对桁架桥中的特殊力学问题～节点刚性引起的二次应力的研究，在节点构造方面提出建议。 (3)综合介绍了钢桁架拱桥适宜的几种施工方法，并对拱上吊机和缆索吊机的特点进行了比较。结合朝天门大桥的施工过程，对大跨度钢桁架拱桥的施工特点和施工计算进行探讨，并对旌工计算方法提出参考建议。 (4)本文利用板壳单元，考虑几何初始缺陷和残余应力影响，对厚板焊接箱形压杆和带有加劲肋的箱形压杆的极限承载力进行了研究，并给出了建议的稳定安全系数取值。 (5)本文通过朝天门大桥和大宁河大桥的极限承载能力分析，确定了钢桁架拱桥体系的破坏路径和破坏机理。 (6)本文从边界条件、初始缺陷、荷载布置形式、结构设计参数等方面对背景工程进行了参数分析，确定影响钢桁架拱桥极限承载力的关键因素。2.期刊论文程斌.吴斌暄.庄冬利.肖汝诚.CHENG Bin.WU Bin-xuan.ZHUANG Dong-li.XIAO Ru-cheng大跨度中承式钢桁架拱桥初步设计的体系优化-公路工程2007,32(6) 以天津国泰桥为工程背景,重点介绍了大跨度中承式钢桁架拱桥在初步设计阶段进行体系优化的关键问题,并就优化方案的支承约束布置、构造措施以及施工方法进行了探讨.对于中承式钢桁架拱桥,三跨连续铰支的无推力体系比单跨固支的有推力体系在基础、拱肋、桥面系等方面均具有力学性能优势和经济优势,是中承式钢桁架拱桥的首选. 3.期刊论文王和欢.吴军国膺架法安装钢桁架拱桥关键施工技术-铁道标准设计2008,""(6) 通过常州新龙大桥的实际施工情况,介绍膺架法安装中承式三跨连续钢桁架拱桥的施工方法,包括桁架拱膺架、拼装、合龙及高强度螺栓施拧等关键技术. 4.学位论文彭小明大跨度钢桁架拱桥仿真计算分析2008 近几年，随着桥梁建设的发展和钢材产量及质量的提高，我国钢拱桥的建设已进入了一个崭新的时期，大跨度连续钢桁架拱桥迅速在国内兴起。本论文采用理论与工程实践相结合的技术路线，以重庆朝天门大桥作为工程背景，探讨了大跨度钢桁架拱桥的空间受力特性、施工过程仿真模拟计算和静风稳定性，为同类桥梁的设计、施工和计算分析提供参考。 本论文主要的研究内容包括： (1)叙述了国内外大跨度钢桁架拱桥的发展状况，针对钢桁架拱桥的结构特点，对其设计理论和结构性能进行了分析。 (2)论述了大跨度拱桥的挠度理论和空间分析的有限元基本理论，对桥梁结构有限元分析的步骤进行了归纳，给出了有关的刚度矩阵、荷载列阵和计算公式等。 (3)以重庆朝天门大桥作为工程实例，建立了有限元计算模型，计算了钢桁拱成桥状态结构的效应和运营阶段中恒载、活载、温度荷载对结构的影响，对比分析了恒活载作用的影响程度，并按最不利荷载组合验算了结构应力与变形，同时分析了吊杆损伤对结构静内力的影响。 (4)介绍了大跨度拱桥的施工方法和施工过程仿真模拟计算方法，并进行了对比分析。根据钢桁拱的施工特点和施工工艺，采用倒拆-正装法对朝天门大桥进行施工全过程仿真计算分析，并对大跨度钢桁架拱桥的施工计算结果进行了探讨研究。 (5)通过不同的加载方式和荷载组合，分析了大跨钢桁架拱桥成桥运营状态和施工期间的静风稳定性，得出横向静风荷载对钢桁拱的稳定性影响较小，钢桁拱的抗风性能较好，符合抗风设计规范要求。这对确保该世界第一大跨钢桁拱桥的顺利施工与成桥安全运营起到了技术支撑的作用。 5.期刊论文胡永.HU Yong常州新龙大桥主桥钢桁拱-梁安装施工技术-中国市政工程2007,""(5) 常州新龙大桥主桥为30.7 m+100.0 m+30.7 m三跨连续中承式钢桁架拱桥,是国内首座该类型的公路桥梁.介绍该主桥采用满樘膺架法安装钢桁拱-梁的施工方法.阐述了满樘膺架支承体系搭设、钢桁拱-梁安装、拱肋合龙及高强度螺栓施拧等施工工艺.工程实践表明,该施工方法合理,也为同类工程施工提供了借鉴. 6.学位论文颜毅大跨度钢桁架拱桥受力特性分析2008 钢桁架拱桥具有外形雄伟壮观、跨越能力大、承载能力高等优点。在国外这种桥型在工程实践中的采用已经有近百年历史，而我国由于受到经济水平的限制，直到80年代才开始在工程实践中采用。在建的重庆朝天门长江大桥主桥跨径布置为190+552+190m，该桥为目前世界上最大跨度的钢桁架拱桥，对钢桁架拱桥这一结构体系具有历史性的突破。但是，对于大跨度钢桁架拱桥的研究，目前可检索到的文献资料很少，人们对钢桁架拱桥在理论和实践上的认识还不够全面。 本文以在建的重庆朝天门长江大桥为工程背景，对其结构的整体受力特性、施工过程中的受力特性和节点板的受力特性进行了分析研究。文中首先
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
浅谈高层建筑结构基础选型和优化设计摘要：高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用，在设计时，应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑。在地震区，凡是地基基础好的，建筑结构所受到的破坏就轻，危害就小，否则就破坏严重。在工程质量事故中，如果基础工程出现质量问题，补救起来相当困难，还会给工程造价和工期带来较大的影响。所以，在进行地基基础设计时，除了保证基础本身应具有足够的强度和刚度外，还应考虑地基的强度、稳定性及变形的要求，为使基础设计更合理，应综合考虑上部结构、基础和地基的共同作用。 关键词：高层建筑结构选型结构设计 the high-rise building foundation will bear the superstructure of load transfer to the important role of foundation, in the design, should will superstructure and foundation and foundation collaborative consideration. in earthquake zones, all good foundation, building structure damage by light, the harm is small, or destroyed. in the engineering quality accident, if the foundation engineering appear quality problem, remedy is very difficult, still can give a project cost and time limit for a project to bring greater effects. so, in the foundation design, in addition to ensure that the foundation itself is should have enough
大跨度钢管桁架 空间钢管桁架结构体系是大跨空间结构中的一个重要成员。郑州大学新校区体育馆由三组环向桁架、三组径向桁架和三组撑杆为主要构件组成，外环、外部径向桁架与中环构成结构的主要受力骨架，通过封闭外环的设计，使其形成一个受拉的环箍，限制了外部径向桁架滑动支座端的径向位移，从而减小了整个结构的竖向挠度，在此满足规范要求的同时，使结构用钢量达到最佳经济指标。该屋盖平面的水平投影为轴对称的花瓣形，在半径约7m和15m及外围处设置三道封闭的环桁架，沿径向设置24道空间桁架，并以环桁架为分界沿圆周方向错开布置，径向桁架被划分为外、中、内三部分。整个结构外观简洁，轻逸，受力合理，传力直观，整体性能好。对它进行探索有助于了解结构性能，指导设计施工，并为类似结构的应用提供依据。 1 管桁架结构概述 近年来，钢管结构不仅在海洋工程、桥梁工程中得到了广泛应用，而且在工业及民用建筑中的应用日益广泛，钢管结构在我国建筑结构中的应用也越来越多，如宝钢三期工程中采用方管桁架，吉林滑冰练习馆、哈尔滨冰雪展览馆、上海“东方明珠”电视塔和长春南岭万人体育馆均采用方钢管作为主要结构构件，广州体育馆屋盖采用了方钢管和圆钢管，上海虹口体育场采用圆钢管作为屋面承力体系，成都双流机场屋盖采用了圆钢管作为主要受力构件。在公共建筑领域，钢管结构中独特的结构形式层出不穷，如悉尼水上运动中心，美国迦登格罗芙水晶教堂；单层大空间建筑领域，除了在超级市场、货栈和仓库中继续广泛应用外，还出现了一些超大型结构，如新加坡章楦机场机库，大阪国际机场候机厅；另外还有轻型大跨结构，如人行天桥和起重机结构；其他特殊用途的结构，如天线桅杆和航天发射架等。2001年建成的建筑面积7250的北京植物园展览温室是国内首次采用相贯节点的曲线钢管桁架结构。钢结构用材为16Mn，钢管最大规格为299mmx12mm，钢结构总吨位720t。上海体育馆的膜结构屋盖主要由钢管相贯而成的32榀桁架、环梁组成，呈南北对称的马鞍形状，最大跨度288.4m，标高31.74-70.54m，主桁架最大钢管直径508mm，采用直接焊接K型节点。最长的悬挑梁74.162m，材料采用英钢50D。南京国际展览中心的二层展厅是一个长243m、宽75m的无柱大空间，屋面呈弧形，南北两端主入口各有15m悬挑，西侧又有14m悬挑。采用的是钢管拱架、檩架的结构方案。 2 钢管桁架结构的形式及特点 2.1 管桁架的分类:根据受力特性和杆件布置不同，可分为平面管桁结构和空间管桁结构。平面管桁结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内，结构平面外刚度较差，一般需要通过侧向支撑保证结构的侧向稳定。在现有管桁结构的工程中，多采用Warren桁架和Pratt桁架形式，Warren桁架一般是最经济的布置，与Pratt
浅谈工业建筑中桁架结构的优化设计 发表时间：2019-02-28T15:08:35.403Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：张明[导读] 摘要：随着我国工业化的进一步发展，桁架结构在工业建筑中的应用越来越广泛。 河钢股份有限公司唐山分公司发展规划部河北省唐山市 063000 摘要：随着我国工业化的进一步发展，桁架结构在工业建筑中的应用越来越广泛。除厂房屋盖结构外，桁架结构还应用于带式输送机的栈桥、通道、塔架等。它具有重量轻、跨度大、材料消耗经济、标准化程度高等优点，各种形状以满足不同用途。本文主要探讨在带式输送机栈桥的桁架中如何布置构件，使桁架结构受力更合理，使用更经济的材料。通过比较分析桁架在不同构件布置方案下的受力性能，达到优化桁架结构设计的目的。 关键词：平面桁架结构；杆件布置；优化设计 1 桁架基本情况 1.1 桁架的特点与组成 桁架结构是在简支梁基础上发展而来的，简支梁在均布荷载作用下，沿梁轴线弯曲，剪力的分布及截面正应力的分布在中和轴处为零，截面上下边缘处的正应力最大，随着跨度的增大，梁高增加根据正应力的分布特点，在先形成工字型梁后，继续挖空成空腹形式，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为“桁架”。由此可见，桁架是从梁式结构发展产生出来的。桁架的实质是利用梁的截面几何特征的几何因素—构件截面的惯性矩Ⅰ增大的同时，截面面积反而可以减小，从而减轻结构自重，达到节省材料的目的。 桁架结构是由直杆在杆端相互连接而组成的以抗弯为主的格构式体系，一般由上弦、下弦、腹杆组成，多应用于受弯构件。简支桁架在外荷载的作用下整体所产生的弯矩图和剪力图都与简支梁的情况相似，但桁架构件的受力性能与梁完全不同。桁架的上弦杆受压、下弦杆受拉，由此形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩，由斜腹杆轴力中的竖向分量来平衡外荷载所产生的剪力。 1.2 桁架结构计算的基本假定条件 （1）杆件与杆件之间相连接的节点均为绝对光滑无摩擦的铰结点。（2）所有杆件的轴线均是直线且在同一平面内，并通过铰的中心。（3）荷载和支座反力均作用在节点上，并位于桁架的平面内。通过分析可以看出:从整体来看，整个桁架相当于一个受弯杆件，而从局部看，桁架的每个杆件只承受轴力、拉力或压力，没有弯矩和剪力。 2 桁架在实际工程中的应用分析 这里以位于甘肃平凉某骨料生产线项目为例，分析桁架结构杆件布置。此桁架为皮带机运输栈桥桁架，跨度 18 m，宽度 3.2 m，高度2.7 m，全封闭结构，角度0°。 2.1 桁架结构建模 采用 PKPM 软件进行建模分析,取单榀桁架，高度 2.7 m，立杆间距取 3 m，荷载取宽度的一半，所有杆件按柱布置，所有节点设为较结点，荷载直接输在节点上。经计算上弦单个节点恒载 0.5 kN、活载7.5 kN，下弦单个节点恒载 3.5 kN、活载 24 kN，通过设置不同的杆件连接形式进行结果分析，桁架均对称布置。 2.2 桁架结构的对比分析 文章共进行四种连接形式的计算，在杆件和荷载均相同的情况下进行结果分析。 （1）由于桁架各杆件只有轴力，我们先将四种桁架结构的轴力图进行对比，如图 1 所示。从图中对比可以看出，桁架采取不同的杆件布置，桁架杆件的内力是不均匀的，整体近似梁内力分布，上下弦杆内力是两端小而向中间逐渐增大，腹杆内力是两端大而向中间逐渐减小的。但是明显3、4 形式下桁架的支座处节点荷载远远大于 1、2 形式，由此可见桁架结构边跨处腹杆直接与支座连接时，桁架整体受力更加合理，图中的 1、2 形式连接相对于 3、4 连接更加合理。 图1 恒载轴力 （2）将 1、2 两种桁架结构的应力图进行对比，如图 2 所示。从图中对比可以看出桁架杆件在 1、2 形式布置下虽然整体轴力分布都比较均匀，但是应力计算结果显示不同的布置下杆件所受内力不同，在相同的条件下 2 形式中间的杆件长细比（187>150）已经超限，1 形式杆件全部满足。由此可见桁架四种形式下最终比较结果 1 形式结构受力更合理。
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：