本文作者:玉林鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公司

桁架計(jì)算中結(jié)點(diǎn)法的應(yīng)用場景(桁架對(duì)稱性利用技巧)

桁架計(jì)算中結(jié)點(diǎn)法是一種有效的技術(shù),,特別是在處理具有對(duì)稱性的桁架結(jié)構(gòu)時(shí),。通過利用這種技巧,可以顯著提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確性,。結(jié)點(diǎn)法允許我們直接在結(jié)點(diǎn)上進(jìn)行計(jì)算,,從而簡化了整個(gè)結(jié)構(gòu)的分析過程。這種方法特別適用于那些具有明顯對(duì)稱性的桁架設(shè)計(jì),,因?yàn)閷?duì)稱性有助于減少計(jì)算量并降低誤差,。結(jié)點(diǎn)法還提供了一種直觀的方式來理解和解釋復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題,使得設(shè)計(jì)者能夠更好地控制和優(yōu)化他們的設(shè)計(jì),。結(jié)點(diǎn)法為桁架計(jì)算提供了一個(gè)簡潔而強(qiáng)大的工具,,特別適用于那些需要高度對(duì)稱性和精確度的應(yīng)用場合。

一,、簡單桁架內(nèi)力計(jì)算

  • 在簡單桁架(由基礎(chǔ)或一個(gè)基本鉸結(jié)三角形開始,,依此增加二元體所組成的桁架)的內(nèi)力計(jì)算場景中,結(jié)點(diǎn)法是一種常用的方法,。由于簡單桁架結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)則,,可按去除二元體的順序截取結(jié)點(diǎn),逐次用結(jié)點(diǎn)法求出全部內(nèi)力,。每次截取桁架的一個(gè)結(jié)點(diǎn)為隔離體,,作用在該結(jié)點(diǎn)上的外荷載、支座約束力以及桿件的作用力構(gòu)成了平面匯交力系,,然后利用平面匯交力系平衡方程,,計(jì)算出桿件的未知軸力,。例如在計(jì)算一些小型的、結(jié)構(gòu)形式簡單的木桁架或輕鋼桁架內(nèi)力時(shí),,結(jié)點(diǎn)法就較為適用,。計(jì)算時(shí)先由桁架整體平衡計(jì)算出支座約束力,再每次選擇所受未知軸力數(shù)小于或等于兩個(gè)的結(jié)點(diǎn)計(jì)算,,便可求出整個(gè)桁架中各桿的內(nèi)力,。在畫結(jié)點(diǎn)受力圖時(shí),桿件對(duì)結(jié)點(diǎn)的作用力先設(shè)定為拉力,,如果計(jì)算結(jié)果為正值,,說明假設(shè)方向與真實(shí)方向相同,即桿件軸力是拉力,;反之桿件軸力是壓力,。

二、對(duì)稱桁架內(nèi)力計(jì)算

  • 對(duì)于對(duì)稱的桁架結(jié)構(gòu),,利用結(jié)點(diǎn)法計(jì)算內(nèi)力更為便捷,。當(dāng)桁架及荷載都是對(duì)稱的,在對(duì)稱位置上的支座約束力和軸力必然相等,,故只需計(jì)算半邊桁架的內(nèi)力即可,。通過先計(jì)算半邊桁架中各結(jié)點(diǎn)的受力情況,利用結(jié)點(diǎn)法的原理求出桿件內(nèi)力,,再根據(jù)對(duì)稱性得出整個(gè)桁架的內(nèi)力情況,。例如一些對(duì)稱形式的橋梁桁架或者具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房桁架,在計(jì)算內(nèi)力時(shí)可充分發(fā)揮結(jié)點(diǎn)法在對(duì)稱結(jié)構(gòu)計(jì)算中的優(yōu)勢(shì),,減少計(jì)算量,。

三、初步分析桁架內(nèi)力

  • 在初步分析桁架結(jié)構(gòu)的受力情況時(shí),,結(jié)點(diǎn)法可快速判斷部分桿件的內(nèi)力特性,,如零桿判定。在某些桁架結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)處,,如果根據(jù)平衡條件可以直接判斷出某桿件內(nèi)力為零(零桿),,這有助于簡化后續(xù)的計(jì)算過程。例如在一個(gè)特定的桁架結(jié)點(diǎn)上,,若周圍桿件的布置和受力情況使得該結(jié)點(diǎn)在某個(gè)方向上的受力平衡只需要其他桿件就能滿足,,那么與該方向平行的桿件即為零桿。這種通過結(jié)點(diǎn)法對(duì)零桿的快速判定,,可以為整體桁架內(nèi)力分析提供初步的簡化依據(jù),,為后續(xù)采用其他計(jì)算方法(如截面法或者結(jié)點(diǎn)法與截面法聯(lián)合應(yīng)用)奠定基礎(chǔ)。

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