M形空间钢管桁架屋盖结构方案设计及有限元分析

结合有限元分析的大跨度钢桁架整体提升过程变形与应力监测施工工法大跨度钢桁架整体提升过程是指将钢桁架整体吊装至设计位置的施工过程。

由于钢桁架的自重较大，整体提升过程中会出现变形和应力集中的问题，因此需要进行监测并采取合适的施工工法。

首先，在进行整体提升前，需要进行预应力张拉，以减小整体提升过程中的变形。

预应力张拉可以利用钢缆或钢束进行，在整体提升前将钢缆或钢束安装在钢桁架上，然后张拉预应力，以减小整体提升过程中的变形。

在整体提升过程中，需要进行变形与应力的监测。

常用的监测方法有测量位移、测量应变和测量应力。

测量位移可以采用传感器测量桁架上的一些特定点的位移情况，可以得到整体的位移变形情况。

测量应变可以采用光纤传感器或导线传感器测量桁架上的应变情况，可以得到整体的应变变形情况。

测量应力可以采用应力应变片、拉力计或压力计进行测量，可以得到整体的应力集中情况。

根据监测结果，可以根据变形和应力的情况调整整体提升的工艺。

若发现变形较大，可以减小提升速度或采取局部支撑的方式，以减小变形。

若发现应力过大，可以加强结构的支撑，或局部加固，以减小应力集中，确保结构的安全性。

在整体提升过程中，还需要注意施工工法。

可以采取采用临时支撑的方法，在整体提升过程中为钢桁架提供临时支撑，以减小整体变形。

临时支撑可以采用钢管或钢梁进行，需要根据钢桁架的结构特点和提升过程的实际情况进行合理布置。

同时，还需要控制提升速度，避免过快引起结构的变形和应力集中。

总而言之，大跨度钢桁架整体提升过程中的变形与应力监测施工工法需要结合有限元分析进行，通过预应力张拉、测量位移、测量应变和测量应力等方法进行变形与应力的监测，并根据监测结果调整提升工艺，同时采取临时支撑和控制提升速度等施工工法，以减小整体变形和应力集中，确保钢桁架整体提升的施工安全和结构稳定。

钢管桁架工程设计方案一、工程概况钢管桁架工程是一种常见的建筑结构工程，主要用于支撑建筑物的梁柱结构。

其特点是材料轻巧、强度高、耐久性好、施工方便等优点，因此在各种建筑工程中得到了广泛的应用。

本文将针对一座建筑物的钢管桁架工程进行设计方案的阐述。

二、设计基础1. 建筑物设计荷载本工程设计的建筑物是一座五层建筑，计划总面积10000平方米，主要用于商业和办公。

根据规范的要求，结构设计应满足活载、风载、地震作用等多种荷载。

2. 建筑物地基状况建筑物地基土壤为砂质土，在地基处理方面需要采取加固措施。

3. 法规要求根据建筑法规的要求，本工程设计应符合国家建筑设计规范和相关标准的要求。

三、桁架结构设计1. 结构布置本工程的桁架结构主要采用钢管进行组装，以保证整个框架结构的承重能力，同时保证建筑物的整体稳定性。

桁架结构的布局应符合建筑物设计的总体布局，确保各个构件的布置合理、紧凑。

2. 钢管材料选择钢管桁架结构采用焊接或螺栓连接的方式进行组装。

钢管的选材应符合国家标准规范的要求，应具有良好的耐腐蚀性、强度高、可焊性好等特性。

3. 结构体系桁架结构采用空心圆管、方管或矩形管等形式进行构造，结构体系采用桁架支撑和刚性框架等形式，以确保结构的整体稳定性。

4. 桁架节点设计桁架节点的设计应尽量降低节点的应力集中，采用合理的节点连接方式，确保节点的刚度和稳定性。

四、荷载分析1. 活载建筑物的活载主要来自人员、家具等，根据相关规范计算得出活载值。

2. 风载根据地区的风载标准值，结合建筑物的高度和地理位置等因素进行风载计算。

3. 地震作用根据地震区域的地震烈度和设计地震加速度等参数，进行地震作用计算。

五、桁架结构分析1. 梁柱设计根据荷载分析结果，进行桁架结构的梁柱设计，计算梁柱受力情况，确定梁柱的截面尺寸和材料规格。

2. 桁架节点设计对桁架结构的节点进行受力分析和设计，确保节点的连接方式和构造能够满足结构的稳定性和承载能力。

优化 。分析结果表 明， 该屋盖结构 的 自振特性 复杂 。在动力荷 载 或者地震作用 时， 需考虑较多 的振型参 与组合才 能准确 地分析 结 构 的动 力响应 。
２ 有 限元计算 模 型
本课题采用 软件 Ｓ Ｐ ０ ０进行有限元建模 ， Ａ ２０ 三角桁 架各杆件
之 间采用 固结方 式连接 ， 各榀三角桁 架之 间的横向连接杆 件采 用 铰接 的方式 连接。桁架 梁 的上弦杆 及上 弦腹杆 承受 弯矩及 平 面
外扭矩 ， 因此采用 固结 的方式 连接 ， 下弦杆 及立 面杆件 采 取两 端
１ ４ １ ２
铰接 的方 式连 接 。三 角桁 架 和桁 架 梁 的连接 方 式按 固结处 理 。 钢管桁架 屋盖整体结 构有限元计算模型如 图 １所示 。
差
８
模 态 阶 数
３ 动力 特性分 析
３ １ 基 本理 论 ．
１ 工 程 实例概 况
其特征行列式为： ［ ］ ［ ｌ ０ ｌＫ ］ ＝ 。求解上式 ， 可得到结构
最 和结 构 的各 阶振 该钢管桁架 屋盖 ， 上部 结构 为六 榀跨 度 ３ ． 主跨 ２ 的各 阶自振频率 ∞（ 小 的称之 为结构 的基 频 ） ９ ２ ｍ（ ８ｍ） 型｛ ｝ 。由于振型向量 ｛ ｝ 为齐 次方 程组 的解 ， 故其 只是各振 型 倒三角 圆钢管桁架 （ 以下简称“ 三角桁架 ” ， ） 每榀分为 １ ， ４节 每节 阶 长 ２ ８ｎ、 ２ｍ、 ２ｍ， ． ｌ宽 高 两悬挑端水平投影 长 ４ ０ 下部结构 元素之间 的比值关 系 。这种 比值 表示结 构按 第 ｉ 固有频率 ．４ｍ； 振动时各坐标上 的振 幅比， 也就是表 示出 了系统 的振 动形 态。在 为两榀 主跨 长 ４ 宽 １５ ｌ高 ４ ２ｍ 的钢桁 架梁 （ ２ ｍ、 ． ６Ｉ、 ． ｌ 以下简称 使 Ｍ］ ＝１ 即将 振 型 向量 ， “ 架梁” ， 桁 ） 见图 １ 。桁 架梁杆件采用空心 方钢管 ， 承在 由 ５根 结构模态分析和谱 分析 中， ｛ ［ ｛ ｝ 支 ｛ ｝ 于质量矩 阵归一化 ， 而使 ｛ ｝ 关 从 中各元素成为 确定值 ， 使 柱子两侧 的钢板 焊接 牛腿 上 。三角桁架 和桁 架梁 的上 、 弦杆相 下 问题便于处理 。 贯连接 ， 均采用 Ｑ ４ 一 ３ ５Ｂ无缝钢管 。

大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析大跨度钢结构空间管桁架设计是一项复杂的工程，需要考虑多种因素，保证结构的安全性和稳定性。

以下是该设计的要点分析。

1. 跨度和荷载：首先确定钢结构的跨度和荷载。

跨度决定了桁架的尺寸和材料的选择，荷载决定了桁架的强度和稳定性。

需要进行详细的荷载计算，包括静态荷载、动态荷载、风荷载等。

并且要考虑未来可能的荷载增长，确保结构的承载能力。

2. 材料选择：大跨度钢结构空间管桁架常用的材料有钢管和钢板。

在选择材料时，要考虑到材料的强度、稳定性、耐久性和成本等因素。

还要考虑到施工的可行性和工程的可持续性。

3. 结构布局：根据建筑物的功能和设计要求，确定空间管桁架的结构布局。

要考虑到形式的美观性和建筑物的使用需求。

布局还要考虑到结构的稳定性和刚度，以及结构与其他建筑部件的连接方式。

4. 连接方式：连接是整个空间管桁架设计的重要环节。

要选择合适的连接方式，确保连接的稳定性和可靠性。

常用的连接方式有节点连接、焊接、螺栓连接等。

需要进行详细的强度计算和构造设计，确保连接能够承受荷载和变形效应。

5. 构件设计：每个构件的设计都要满足其所承受的荷载要求。

要对构件进行详细的强度计算，包括弯矩、剪力、轴力等。

还要考虑构件的刚度和变形情况，确保结构的整体稳定性。

6. 施工工艺：大跨度钢结构空间管桁架的施工工艺要考虑到结构的复杂性和施工的可行性。

要制定详细的施工方案，包括搭设脚手架、安装吊装设备等。

施工过程中要注意安全措施，保证施工人员的安全。

7. 监测和维护：一旦钢结构空间管桁架建成，就需要对其进行监测和维护。

要定期对结构进行检查，确保结构的稳定性和安全性。

如果发现结构有损坏或变形的情况，要及时修复和加固。

大跨度钢结构空间管桁架设计是一个复杂而重要的工程。

设计过程中需要考虑多种因素，包括跨度、荷载、材料选择、结构布局、连接方式、构件设计、施工工艺、监测和维护等。

只有综合考虑这些要点，才能设计出安全可靠的大跨度钢结构空间管桁架。

钢框架—空间管桁架结构的整体分析与等效设计方法管桁架结构以简洁、美观的特点已经广泛应用于大跨度空间结构,对于空间管桁架的结构计算也已经趋于成熟,但由于设计分工,管桁架结构的计算设计与下部主体结构的设计往往分别由钢结构公司与设计院分别进行,并且空间管桁架结构与下部钢框架结构的整体计算在目前设计院常用的结构计算软件(如PKPM、YJK等)是无法实现的,目前设计院的主流做法是将管桁架的部分等效成集中荷载的形式施加到柱顶。

这种做法仅等效了荷载,并未考虑管桁架结构对结构整体的刚度贡献。

本文以泰安市旅游集散中心为工程背景,研究空间管桁架屋面的等效刚度方法,利用MIDAS有限元分析软件进行结构分析计算,主要工作内容如下:1.通过整体模型与施工图模型(等效荷载)的比对分析证明传统设计院处理管桁架屋面的做法存在着结构隐患与资源浪费,阐述协同工作理论的重要性。

2.对倒三角形式的管桁架进行截面分析,提出单跨管桁架等效刚度公式的基本假定,根据材料力学知识推导出单跨管桁架等效刚度公式,并根据工程实例通过大量算例分析例如跨度、高跨比、宽高比,腹杆截面尺寸等管桁架影响因素,并确定其取值范围。

3.将单跨管桁架等效刚度公式推广到整体模型,根据公式建立等效刚度模型与整体模型,利用MIDAS有限元分析软件在风荷载工况、地震工况下的周期、侧向刚度、位移等计算参数,进行弹性时程分析补充计算,验证管桁架等效刚度公式的适用性。

验证在风荷载工况下等效模型的位移计算结果具有参考价值;地震工况下等效模型的内力计算结果可以作为设计值,位移计算结果应根据结构限值相应放宽。

通过本文的研究结果可以给进行框架主体结构设计的设计从业人员一个较为可靠的管桁架等效设计方法,合理考虑管桁架结构在整体结构中的刚度贡献,对所得等效模型有较为准确的定性以及定量分析,具有较高的参考、使用和推广价值。

由于钢结构空间管桁架的结构形式较多,本文受篇幅所限,仅对倒三角形式的三管空间管桁架进行研究,其他形式的管桁架需要根据等效刚度理论的分析思路进行进一步分析。

M形空间钢管桁架屋盖结构方案设计及有限元分析摘要: 本文对M形空间钢桁架屋盖进行了结构方案设计，分别在结构①面和②面设计采光面，提出了两种结构方案。

采用Midas/Gen软件对两种结构方案进行了有限元分析，得出了主要受力构件的应力-应变状态，计算结果显示两种方案应力比均满足要求，截面较小的方案通过起拱挠度满足要求。

随后本文对支座连接进行了初步设计，为同类工程改造设计提供了参考。

关键词: 多折屋盖，方案设计，有限元分析，支座连接Abstract: In this paper, the structural design of the M-shaped space steel truss roof is presented. Two structural schemes are proposed respectively on front and back lighting surface. By using finite element analysis software Midas/Gen, the paper figures out the main stress component s’ stress-strain state of two schemes. The calculation results show that the two schemes can satisfy the requirement of stress ratio, and the smaller section meets the requirements through arching deflections. After that, this paper gives a preliminary design of the support connection, which provides a reference for the design of similar projects.Keywords: multiple-folding roof, conceptual design, finite element analysis，joints of support0项目概述随着经济的发展和科学技术的不断进步，人们对结构的空间和跨度的要求越来越高。

大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析随着人们对于高层建筑和大型建筑的需求增加，大跨度钢结构空间管桁架在建筑领域中得到了广泛的应用。

大跨度钢结构空间管桁架是指由多个空间管段和节点构成的支撑结构体系，它具有结构性能好、刚度大、耐久性强等特点，能够满足大跨度建筑对于结构强度和空间要求的需求。

因此，本文将从设计要点的角度对于大跨度钢结构空间管桁架的设计进行分析。

1. 钢管选择钢管是大跨度钢结构空间管桁架的重要组成部分，根据不同的设计需求需要选择合适的钢管。

一般情况下，直径40米以上的大跨度建筑使用的钢管直径一般在φ300mm以上，强度一定要满足设计要求，抗震性和耐腐蚀性也要符合国家标准。

同时，在钢管的选材中还要考虑其他因素，如钢管焊接质量难以保证，在焊接钢管时要注意它的钢质性能是否发生变化等。

2. 节点的设计大跨度钢结构空间管桁架中节点的设计是制约其结构安全性的关键因素。

节点的设计方案应该满足结构的刚性和稳定性要求，同时要设计节点的与外界的连接方式，仔细考虑钢管之间的作用力平衡问题。

3. 杆件的布局在对于大跨度钢结构空间管桁架的设计中，杆件的布局对于其结构的整体性和空间性有着非常重要的影响。

桁架杆件的设计应该满足结构平衡和斜杆平衡的要求，避免在地震或风力的作用下发生结构损坏。

4. 建模与模拟钢结构空间管桁架的复杂性使其设计过程中常常会出现复杂杆系、非线性几何条件等问题。

因此，在设计过程中，建立准确的桁架模型是非常重要的。

使用有限元方法进行桁架建模，能够得到结构变形、位移等重要参数，提高了结构设计方案的准确度和合理性。

5. 防火、防腐在大跨度钢结构空间管桁架的设计过程中，防火和防腐是不可忽略的问题。

对于钢结构空间管桁架的所有节点和框架必须进行防腐处理，以增加其抗腐蚀能力和使用寿命。

同时，严格防火设计措施能够保障其结构的安全性和可靠性。

综上所述，大跨度钢结构空间管桁架的设计是一项复杂而重要的工作，需要考虑诸多结构要素。

电子澜置基于ABAQUS的空间桁架有限元分析作者/李嘉恒，平顶山一中摘要：空间桁架结构是一种格构化的梁式结构，广泛应用在各行各业，其刚度以及固有频率对于桁架结构设计及优化具有重要意义。

本文 基于ABAQUS这一有限元分析软件，针对特定的空间桁架结构进行了三维模型的建立、刚度分析以及模态分析，得到空间桁架在外部载荷 作用下的应变和位移以及前五阶固有频率，对于后续优化改进以及类似桁架结构的分析具有重要指导意义。

关键词：桁架；有限元；ABAQUS;刚度分析；模态分析引言随着社会的发展和科技的进步，人们需要进行越来越复 杂的科学研究。

在进行实际工程设计工作时，有限元分析是 进行理论计算分析的极为重要的方法之_[1]。

在三国时期，刘徽用“割圆术”计算圆周率，用圆内接正多边形的周长来 逼近圆周长，内切多边形的边数越多所求得的T T值越精确。

这其实就是一种有限元分析的思想，“化整为0,积0为整”是对有限元方法形象而不失准确的概括。

有限元分析主要应 用在结构分析、热分析、电磁分析、流体分析、耦合场分析 等方面[2]。

从二十世纪六十年代中期以来，针对有限元分析，各国 科学家进行了大量的理论研究，得到了很多显著成果，还拓 展了有限元分析方法的应用领域；但是纯粹的理论研究成果 只有专门研究有限元的人才能够懂得及使用，使用门槛很 高；但在航空、土木工程、机械制造等等实际工程应用中又 大量的需要运用有限元分析方法，由此便开发出了许多通用 或专用的有限元分析软件，以降低普通工程师将有限元分析 方法应用到实际工程中的门槛P]。

常用大型通用有限元软件 有 ADINA、ABAQUS、ANSYS、MSC/Marc、MSC/Nastran 等，有限元分析软件的发展和普及大大提高了科学研究以及 工程设计的效率。

本文针对一种典型的桁架结构，利用有限元分析软件 ABAQUS进行有限元分析。

首先建立了空间桁架结构的有 限元模型，并进行了刚度分析以及模态分析，并得到了前五 阶固有频率。

矩形钢管混凝土桁架受力性能的有限元分析的开题报告一、研究背景与意义矩形钢管混凝土桁架是一种由角钢组成的网架结构，具有较高的承载能力、刚度和稳定性等优点，广泛应用于建筑、桥梁、机场、体育馆等工程领域。

矩形钢管混凝土桁架在使用过程中受到多种载荷的作用，如自重、活载、温度、风载、地震等。

为了确保桁架的安全可靠，必须对其受力性能进行分析和设计。

有限元分析是一种有效的工程计算方法，可用于分析和优化结构的受力性能。

通过有限元分析，可以计算出结构的受力状态、位移、应力和应变等参数，并评估其结构安全性。

矩形钢管混凝土桁架是一种复杂的结构体系，需要运用有限元分析方法进行模拟计算。

因此，对于矩形钢管混凝土桁架受力性能的有限元分析研究，对于引导其设计和改进具有重要的意义。

本文旨在通过对矩形钢管混凝土桁架的有限元分析，探究其受力性能，并提出改进方案，以保证其在实际工程中的稳定性和安全性。

二、研究内容1. 矩形钢管混凝土桁架的结构形式及受力特点的分析；2. 建立矩形钢管混凝土桁架的有限元模型；3. 分析矩形钢管混凝土桁架受力性能，并进行数值计算；4. 对矩形钢管混凝土桁架的受力性能进行评估，并提出改进方案；三、研究方法1.通过文献调研和实地调查，分析矩形钢管混凝土桁架的结构形式和受力特点；2.基于ANSYS有限元分析软件，建立矩形钢管混凝土桁架的有限元模型，并进行受力分析和模拟计算；3.利用有限元计算结果，分析矩形钢管混凝土桁架的受力性能，并进行评估；4.通过结构优化和改进方案，提出改进矩形钢管混凝土桁架的措施。

四、预期成果1.对矩形钢管混凝土桁架受力性能进行深入的分析、研究；2.建立矩形钢管混凝土桁架的有限元模型，并进行模拟计算，掌握其受力情况；3.对矩形钢管混凝土桁架的受力性能进行评估，并提出改进方案，为实际工程提供技术支持。

五、拟定计划1. 确定研究方向和目标，以及研究方法和技术路线；2. 进行文献调研和实地调查，查阅相关资料和文献；3. 利用ANSYS软件建立矩形钢管混凝土桁架的有限元模型，并确定计算参数；4. 计算矩形钢管混凝土桁架在不同载荷下的受力情况；5. 分析计算结果，评估矩形钢管混凝土桁架的受力性能，提出改进方案；6. 撰写研究报告，进行成果汇报。

钢框架—空间管桁架结构的整体分析与等效设计方法管桁架结构以简洁、美观的特点已经广泛应用于大跨度空间结构,对于空间管桁架的结构计算也已经趋于成熟,但由于设计分工,管桁架结构的计算设计与下部主体结构的设计往往分别由钢结构公司与设计院分别进行,并且空间管桁架结构与下部钢框架结构的整体计算在目前设计院常用的结构计算软件(如PKPM、YJK等)是无法实现的,目前设计院的主流做法是将管桁架的部分等效成集中荷载的形式施加到柱顶。

这种做法仅等效了荷载,并未考虑管桁架结构对结构整体的刚度贡献。

本文以泰安市旅游集散中心为工程背景,研究空间管桁架屋面的等效刚度方法,利用MIDAS有限元分析软件进行结构分析计算,主要工作内容如下:1.通过整体模型与施工图模型(等效荷载)的比对分析证明传统设计院处理管桁架屋面的做法存在着结构隐患与资源浪费,阐述协同工作理论的重要性。

2.对倒三角形式的管桁架进行截面分析,提出单跨管桁架等效刚度公式的基本假定,根据材料力学知识推导出单跨管桁架等效刚度公式,并根据工程实例通过大量算例分析例如跨度、高跨比、宽高比,腹杆截面尺寸等管桁架影响因素,并确定其取值范围。

3.将单跨管桁架等效刚度公式推广到整体模型,根据公式建立等效刚度模型与整体模型,利用MIDAS有限元分析软件在风荷载工况、地震工况下的周期、侧向刚度、位移等计算参数,进行弹性时程分析补充计算,验证管桁架等效刚度公式的适用性。

验证在风荷载工况下等效模型的位移计算结果具有参考价值;地震工况下等效模型的内力计算结果可以作为设计值,位移计算结果应根据结构限值相应放宽。

通过本文的研究结果可以给进行框架主体结构设计的设计从业人员一个较为可靠的管桁架等效设计方法,合理考虑管桁架结构在整体结构中的刚度贡献,对所得等效模型有较为准确的定性以及定量分析,具有较高的参考、使用和推广价值。

由于钢结构空间管桁架的结构形式较多,本文受篇幅所限,仅对倒三角形式的三管空间管桁架进行研究,其他形式的管桁架需要根据等效刚度理论的分析思路进行进一步分析。

ｌ ｍ ｘ
２ 钢屋 盖结 构 的计算模 型
Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ有限元建模 时 ， 上下弦杆 、 顶部 竖杆及 弧形杆 采用 空 间梁单元 Ｂ ａ ４ ｅｍ ４模拟 ｜ ； ２ 屋面檩条 、 向系杆 、 向交叉支 撑 、 纵 横 上 弦腹杆 、 立面腹杆 、 空间桁 架 支撑及斜 杆均 采 用既能 受拉 也能受 压的 Ｌｎ ８单元 ； 中仅考虑部分 檩条 的有利作 用。单榀 拱桁架 ｉ ｋ 其 两端支座采用铰支 ， 即约束 Ｘ， ｚ三个方 向的线位移 。 ｙ，
圆 钢 管拱 桁 架 屋 盖 结构 静 力 性 能 有 限 元分 析
游 海 龙
摘 要： 通过考虑 十种 不 同的荷载工况 组合 ， 某体 育馆 的圆钢管拱桁架屋 盖结构 进行 了承 载力 分析 ， 而得到 了结构 对 从 杆件 的内力分布 、 支座反力 ， 并考 虑两种 不同的位移荷载工况 ， 以了解 结构 的整体 变形 情况 ， 分析 结果表 明， 该拱桁 架结 构 的强度及 变形 能满足 要求， 可为结构选 型、 构件截面设计提供参考。 关键词 ： 拱桁 架 ， 屋盖 结构 ， 静力性能 ， 限元 分析 有
工况 １ ：． ０ １２恒载 ＋１ ４活荷载 ＋降温 ２ ． ５℃。 ２ 位 移计 算。 ）
位 移 工 况 １ 恒 载 ＋活 荷 载 ； ： 位 移 工 况 ２ 恒 载 ＋活 荷 载 ＋支 座 位 移 ３ ｎ（ ： ０ｒ －张开 ） ｎｉ 。
于弦杆上 ， 采用 Ｑ３５Ｂ无缝 圆钢管。 ４ 文献 ［ ］ １ 对该 钢桁架 整体 屋盖结 构进 行 了静动性 能研 究 ， 文 中着重分析拱桁架结构在不 同工况组 合作用下 的静力性 能 ， 而 从 了解结构 的支座反力及杆件 内力分布情况 。
中 图分 类 号 ： Ｕ３ １ １ Ｔ １． 文献标识码 ： Ａ

25Building Structure专业软件讲座We learn we go3D3S10.0钢管桁架结构计算和分析上海同磊土木工程技术公司3D3S 技术部3D3S V10.0版钢管桁架结构在后处理以及相贯加工方面增加了一些功能，增加了后处理菜单中定义、查询、取消杆件顺序号等命令以及相贯加工菜单，其中包括相贯加工控制参数、杆件下料、生成法因相贯加工数据、生成国际标准ISO 相贯加工数据等命令。

更好地满足了客户对相贯加工参数的控制以及输出数据的有效利用。

桁架模块适用于任何形式的平面及空间桁架结构，包含滑移、沉降、弹性等多类支座形式，跨度及具体体型不限，适用于桁架与多种形式的混合结构：钢柱+桁架、 框架+桁架、张拉弦+桁架、网架+桁架等。

下面简单介绍一下3D3S 10.0钢管桁架结构的设计流程：建模—计算分析以及设计—节点验算—后处理—施工图绘制——相贯加工。

1 建模3D3S10.0钢管桁架结构模块是将建模、分析计算与后处理以及相贯加工结合在一起的有限元分析设计软件，其目标对象是从其他结构设计软件中导入并在空间建模中扩充的结构模型以及3D3S 中的自建模型（图1）。

图1 3D3S 钢管桁架结构模块界面可以由一根或二根或三根或四根辅助线直接生成桁架，或通过LINE 命令画出桁架杆件，或直接导入ACAD 桁架模型。

使用结构编辑工具编辑模型构件属性，确定模型的结构体系，分为四种：平面桁架、平面框架、空间桁架、空间框架，见图2。

如图1所示的模型，要把其结构体系定义为空间框架，然后把上部结构进行单元释放，见图3。

图2 结构体系选择 图3 定义单元释放3D3S10.0钢管桁架结构模块中节点荷载、单元荷载、面荷载、地震作用、温度荷载、支座位移等自由添加，配合预应力模块，可进行预张力索构件的添加，见图4。

图4 荷载库2计算分析和设计1）进行各个工况和组合的内力分析，得到相应的内力和位移，见图5，6。

图5 查询内力图6 查询最大位移2）配合高级版的基本模块，可以进行几何非线性的内力和位移计算，得到结构的极限承载力。

大跨钢桁架节点三维有限元分析发布时间：2022-09-05T06:58:04.719Z 来源：《科技新时代》2022年3期2月作者：叶凯[导读] 湖南长沙某演艺中心屋面为大跨度（跨度50.4m）钢结构屋面，屋盖形式为空间相交平面桁叶凯湖南省建筑设计院集团股份有限公司湖南长沙410000摘要：湖南长沙某演艺中心屋面为大跨度（跨度50.4m）钢结构屋面，屋盖形式为空间相交平面桁架结构体系。

本文采用了Abaqus三维有限元分析软件，选取有代表性的节点，对其进行三维有限元分析，以分析复杂节点的受力情况，给其他类似项目设计提供参考。

关键词：大跨度、钢桁架结构、有限元、节点分析1.工程概况随着社会经济的发展，大跨度的钢结构屋面结构越来越多，钢结构节点的杆件较多，受力较复杂，而目前国内常用的结构设计软件（如PKPM、YJK、3d3s等）仅能对节点周边的杆件进行受力分析，并不能对处于复杂应力状态的节点进行受力分析。

节点一旦有问题，不仅比单个杆件要严重，还会对整个结构体系产生重要影响，进而造成重大的工程隐患。

本文以长沙某演艺中心大跨度钢结构屋面为工程背景，对其复杂节点进行了三维有限元分析。

该钢结构屋面为大跨度钢桁架结构，最大跨度为50.4m。

采用大型三维有限元分析软件Abaqus，选取中间支座、边支座处的两个有代表性的节点进行有限元分析。

③适当增加构件截面尺寸。

根据力学原理，增加截面尺寸可以减少应力。

综合经济性和安全性，增加构件尺寸可以结合其他措施使用。

4.结语本文通过长沙某演艺中心大跨钢桁架结构节点的详细三维有限元建模和结果分析，针对明显的应力集中问题，提出了增加加劲板、做支托连接、适当增大截面这三种应对措施。

通过三维有限元的建模和节点分析，能直观的了解节点及与之相连构件的薄弱位置，便于针对性的加强，比常规的结构设计方法更有指导意义。

当然大跨度钢结构的节点分析还存在很多问题需要进一步解决，理论与实践还需要更多探索，希望本文能给其他类似项目的设计提供某些参考价值。

大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析1. 结构稳定性分析：钢结构空间管桁架需要满足一定的结构稳定性要求，即在正常使用和外力作用下能保持稳定的结构形态，不发生失稳或崩塌。

在设计过程中，要进行稳定性计算，包括平面稳定、侧向稳定和纵向稳定等方面的计算。

2. 荷载分析：钢结构空间管桁架需要承受自重、活载和风荷载等多种荷载。

在设计过程中，要对这些荷载进行合理的分析和计算，考虑到不同荷载的作用方式和作用位置，以确保结构的安全性和合理性。

3. 材料选择：在设计过程中，需要选择合适的材料来制作空间管桁架。

一般情况下，钢材是最常用的材料，因为它具有优良的机械性能和抗拉强度，同时还具有较好的耐腐蚀性能。

在选择材料时，还需要考虑到结构的使用寿命和维护成本等因素。

4. 连接方式：钢结构空间管桁架的连接方式对于整个结构的稳定性和强度有着重要的影响。

在设计过程中，需要选择合适的连接方式，如焊接、螺栓连接或铆接等，以满足结构强度和刚度的要求。

5. 构件设计：在设计过程中，需要进行不同构件的尺寸设计，包括管材截面尺寸、螺栓或焊缝尺寸等。

设计时需要考虑到结构的强度、刚度和稳定性等因素，使得设计的构件能够满足结构的使用要求。

6. 验算和优化：在完成初步设计后，需要进行结构的验算和优化。

通过验算，可以验证设计的合理性和可行性，以及各个构件的强度和稳定性是否满足要求。

通过优化，可以进一步提高结构的经济性和性能。

7. 施工性考虑：在设计过程中，还需要考虑结构的施工性。

钢结构空间管桁架一般会在工厂中进行制作和预制，然后再进行现场组装。

在设计过程中需要考虑到构件的制作和运输限制，以及施工过程中的安装方式和顺序等因素。

设计大跨度钢结构空间管桁架时，需要进行稳定性分析、荷载分析、材料选择、连接方式选择、构件设计、验算与优化以及施工性考虑等方面的工作。

通过合理的设计和优化，可以保证钢结构空间管桁架的安全性、经济性和稳定性。

大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析大跨度钢结构空间管桁架是一种常见的钢结构形式，具有轻量化、坚固耐用、施工方便等优点，广泛应用于体育场馆、展览馆等大型建筑中。

设计大跨度钢结构空间管桁架需要考虑多个因素，包括结构强度、稳定性、施工工艺等。

本文将从几个要点来分析大跨度钢结构空间管桁架的设计。

大跨度钢结构空间管桁架的设计要点之一是结构强度。

由于大跨度钢结构需要承受较大的荷载，因此在设计时需要保证结构的强度。

一般而言，空间管桁架采用截面形状为圆形或方形的钢管作为主要构件，这些钢管需要经过合理的计算和选择，以满足设计荷载的要求。

还需要考虑节点的连接方式和节点处的应力分布，以保证整个结构的强度。

大跨度钢结构空间管桁架的设计要点之二是结构的稳定性。

由于大跨度钢结构的自重较大，容易出现屈曲和变形等问题，因此在设计时需要注意结构的稳定性。

一种常见的解决方法是采用X形或K形的支撑结构，将桁架的各个构件连接起来，增加整个结构的稳定性。

还需要对结构进行合理的抗扭设计，以增加结构的抗扭能力。

大跨度钢结构空间管桁架的设计要点之三是施工工艺。

由于大跨度钢结构的整体尺寸较大，需要在现场进行拼装，因此在设计时需要考虑施工工艺。

一般而言，大跨度钢结构采用千斤顶、起重机等设备进行临时支撑和安装，需要预留足够的安装空间和悬挂点。

还需要考虑结构的拆卸和维护工艺，以便于后期的维护和改造。

大跨度钢结构空间管桁架的设计要点包括结构强度、稳定性和施工工艺等多个方面。

在设计时需要全面考虑这些要点，并结合具体的工程条件和要求进行设计，以保证结构的安全性和稳定性。

在实际施工过程中，还需要根据设计要求进行严密的工艺控制，确保施工的顺利进行。

有限元基础大作业空间桁架结构分析学号：010810726学生姓名：同组成员：完成时间：2013年11月20日南京航空航天大学航空宇航学院二〇一一年十月八日一、问题概述该模型为一空间桁架结构，由36根截面积为10mm²，长度分别为30、40、50cm的杆组成，共有12个节点，水平面均为由30cm长杆组成的等边三角形，底部三个节点均为固定铰链约束。

杆材料相同，弹性模量为7 E+6N/cm²，µ=0.3。

在结构的5个节点上分别作用了大小均为1000N的外载荷，求相应的各干轴力。

二、模型简化（一）建立数学模型建立如下图所示的空间坐标系，以及相应的节点编号。

（二）建立有限元模型将结构离散化，根据空间桁架的受力特点将它离散为“受轴力的空间杆单元”。

所取的整体坐标、节点和单元的编号，计算所需的原始数据列表如下：单元号节点坐标lcmAcm²EN/ cm²编号i-j Xicm YicmZicmXjcmYjcmZjcm○11-4 -15 0 0 -15 0 40 40 0.1 7E+6 ○21-5 -15 0 0 0 25.98 40 50 0.1 7E+6 ○31-6 -15 0 0 15 0 40 50 0.1 7E+6 ○42-4 0 25.98 0 -15 0 40 50 0.1 7E+6 ○52-5 0 25.98 0 0 25.98 40 40 0.1 7E+6 ○62-6 0 25.98 0 15 0 40 50 0.1 7E+6 ○73-4 15 0 0 -15 0 40 50 0.1 7E+6 ○83-5 15 0 0 0 25.98 40 50 0.1 7E+6 ○93-6 15 0 0 15 0 40 40 0.1 7E+6 ○104-5 -15 0 40 0 25.98 40 30 0.1 7E+6 ○115-6 0 25.98 40 15 0 40 30 0.1 7E+6 ○126-4 15 0 40 -15 0 40 30 0.1 7E+6 ○134-7 -15 0 40 -15 0 80 40 0.1 7E+6 ○144-8 -15 0 40 0 25.98 80 50 0.1 7E+6 ○154-9 -15 0 40 15 0 80 50 0.1 7E+6 ○165-7 0 25.98 0 -15 0 80 50 0.1 7E+6 ○175-8 0 25.98 0 0 25.98 80 40 0.1 7E+6 ○185-9 0 25.98 40 15 0 80 50 0.1 7E+6 ○196-7 15 0 40 -15 0 80 50 0.1 7E+6 ○206-8 15 0 40 0 25.98 80 50 0.1 7E+6 ○216-9 15 0 40 15 0 80 40 0.1 7E+6 ○227-8 -15 0 80 0 25.98 80 30 0.1 7E+6 ○238-9 0 25.98 80 15 0 80 30 0.1 7E+6 ○249-7 15 0 80 -15 0 80 30 0.1 7E+6 ○257-10 -15 0 80 -15 0 120 40 0.1 7E+6 ○267-11 -15 0 80 0 25.98 120 50 0.1 7E+6○277-12 -15 0 80 15 0 120 50 0.1 7E+6 ○288-10 0 25.98 80 -15 0 120 50 0.1 7E+6 ○298-11 0 25.98 80 0 25.98 120 40 0.1 7E+6 ○308-12 0 25.98 80 15 0 120 50 0.1 7E+6 ○319-10 15 0 80 -15 0 120 50 0.1 7E+6 ○329-11 15 0 80 0 25.98 120 50 0.1 7E+6 ○339-12 15 0 80 15 0 120 40 0.1 7E+6 ○3410-11 -15 0 120 0 25.98 120 30 0.1 7E+6 ○3511-12 0 25.98 120 15 0 120 30 0.1 7E+6 ○3612-10 15 0 120 -15 0 120 30 0.1 7E+6（三）受载与约束情况本题所受的节点外载荷为：X7=300.00 Y7=429.60 Z7=-800.00X9=-300.00 Y9=429.60 Z9=-800.00Z10=-1000 Z11=-1000 Z12=-1000其余节点外力为0本题中采用的为置大数法，即将给定的节点位移处的结构刚度矩阵中对应行的主元素换成计算机所能允许的大数。

钢管空间桁架结构自由扭转的有限元分析与验证许庆1,宗兰2,张文福2,宋旭旭1,李洋3(1.安徽建筑大学土木工程学院,安徽合肥230601;2.南京工程学院建筑工程学院,江苏南京211167;3.东北石油大学土木建筑工程学院,黑龙江大庆163318)摘要:文章采用通用有限元软件ANSYS对矩形截面钢管空间桁架和等腰三角形截面钢管空间桁架进行建模与分析,提取单位扭矩作用下的扭转角,利用材料力学知识计算相关扭转刚度。

通过分别与赵思远博士、郭彦林教授和窦超教授的钢管空间桁架扭转理论公式进行比对,来验证有限元建模的正确性和与相关理论的适用性。

通过改变钢管空间桁架的上下平面弦杆面积比值、上下平面斜腹杆的面积比值以及节间距离等相关参数,可以进一步扩大理论的适用范围。

总结出不同钢管空间桁架的适用情形及改进意见。

关键词:钢管空间桁架;有限元分析;自由扭转刚度;FEM值Abstract:In this paper,the general finite element software ANSYS is used to model and analyze rectangular section steel tube spatial truss and isosceles triangle section steel tube spatial truss.The torsion angle under the action of unit torque is extracted,and the relative torsion stiffness is calculated by the knowledge of material mechanics.By comparing the torsion theory formulas of steel tube space truss with Dr.Zhao Siyuan, Professor Guo Yanlin and Professor Dou Chao,the correctness of finite element modeling and the applicability of relevant theories are verified.By changing the area ratio of the upper and lower plane chords,the area ratio of the upper and lower plane of the inclined belly bar and the distance between the joints,the applicable range of the theory can be further expanded.The application and improvement suggestions of different steel tube spatial truss are summarized.Key words:steel tube spatial truss;finite element analysis;free torsion stiffness;FEM value0引言与实腹式钢结构相比,钢管空间桁架结构具有自重轻、用料少、跨度大以及受力合理等特点,在实际工程中广泛地应用于桥梁、大型体育场馆屋盖及大跨度建筑物屋盖等结构。