文档介绍：科技信息+"引言网架结构是杆件按照一定的规律布置,通过节点连接而成的网状空间杆系结构)网架结构由处在’个平面内的杆件组成,形成平行的上弦与下弦h其间以斜杆和竖杆相连)网架的受力特点是杆件均为铰接,不能承受弯矩和扭矩,因此所有的杆件只受拉或受压,即使实际的网架节点具有一定的刚度,不是理想铰,弯矩和扭矩的影响也是很小的)网架结构的自重轻,结构杆件规格,适宜工厂化生产,同时它还具有跨度大’美观’施工快等优点)本文基于V\:‘:对某小型体育馆网架结构进行优化设计,并验证优化设计的优越性)!"基本假定网架结构是一个多自由度弹性体系,在地震作用下引起的振动是一个极为复杂的运动)因此,在进行网架结构自振特性及动力反应的分析研究中,须引入以下基本假定:($)网架节点为空间铰接点,杆件只承受轴力;质量和荷载都集中在各节点上;(’)材料在弹性阶段工作,服从虎克定律,网架变形很小,按小挠度理论计算;(#)不考虑阻尼作用或阻尼力与地面的相对速度成正比)#"算例分析本文选用某小型体育馆网架结构作为算例,该网架尺寸为#7B!#7B,高度为’+$B,网格为#B的正放四角锥结构模型,网架示意图如图$,图’:图$结构整体模型 图’网架示意图图#杆件截面尺寸示意图表$杆件规格及截面特性注:A$截面惯性矩jR$截面抵抗矩j P$截面回转半径本文用钢材强度设计值为’$",屈服强度为’#",应力比上限为!+&",应力比下限为!+(j钢材弹性模量为’+$"$!\)2,泊松比为!+#,密度为(+&#$!CQ)2)本文初步选用表$四种杆件截面,杆件的截面规格和截面特性如图#j网架优化的原则是用尽量少的钢材,其钢架刚度性与强度性达到最优)经过对初选截面杆件的V\:‘:建模,得到钢网架的受力’变形图(如图6,图")以及模态图(由于高阶态对结构影响不大,一般只取前四阶模态进行对比分析,如图7))图6优化前轴力图 图"优化前位移变形图图7优化前$r6阶模态由图6可知网架最大拉力仅#(&"&\(发生在(’单元),最大压力仅$#"77\(发生在"!"单元),折算成钢管应力约分别为66+&B3>’$7+!"B3>h远远低于钢材的设计强度’$"B3>h因此需对原杆件进行优化)现选用第二套杆件尺寸如表’:表’优化后杆件尺寸图(优化后轴力图 图&优化后变形图图8优化后$r6阶模态某小型体育馆钢网架结构优化设计西南科技大学土木工程与建筑学院 陈国平张代全李可[摘要]近年来h空间结构在我国有了很大的发展h其中尤以平板网架发展最快’应用最广泛)为了降低工程造价h本文采用优化设计的方法减少用钢量,以结构杆件总质量最小为优化目标h根据杆件的强度’刚度’稳定性’最小截面及结构挠度的约束条件h建立有限元模型,最终确定经济可靠的网架模型)[关键词]钢网架优化分析截面尺寸c22e截面面积Vc02e截面特性备注D J Ac02Rc02e P c02e("+" #+(" &+6" "(+7& $"+6$ ’+"6腹杆&&+" 6 $!+7’ 87+7$ ’$+7& ’+88下弦杆$$6 6 $#+&’’!8+#" #7+(# #+&8上弦杆截面尺寸c22e截面面积Vc02e截面特性备注D J Ac02e Rc02e P c02e"" # "+!6 $&+!6 "+"7 $+’#腹杆("+" #+(" &+6" "(+7& $"+6$ ’+"6下弦杆&&+" 6 $!+7’ 87+7$ ’$+7& ’+88上弦杆(下转第"6!页)高校理科研究"#&! !$V!DY!.$V!n$’.oDYf$V!$’n!cYe%"cYeoDY,所以有’#’#V#$V!$’n!cYe%"cYeoDYf!#n!cYe%"cYeoDY,即Ef’#V.)我们反过来对这一结论进行验证).例#/如图",."围成的平面图形的形心)图"解法一:!Yf#!,.f$Yf#$则平面图形的面积Vf!c."% .$#$V$.D$f#!D.!.DYf###’!f8’!;Yf$V$YD$f#!DY!###’!f8’!)解法二:(利用形心坐标与旋转体体积的关系)平面图形的面积Vf!c."% .$#!%nc."e% !#c.% .#$!#",.fY则绕Y轴旋转的旋转体体积Ef!#ncY"e% cYeoDYf!#cY% YeDYf#$!#因为Ef#!VDKf’#!Y,Ef#!VDKf’#!.’#!f#$!#’##$#f8’!;YfE’#!f#$!#’##$#f8’!)由此可见,平面图形的形心坐标与其绕坐标