网架结构例题

|题目：某网架结构平面尺寸如图所示，高度2.4m，采用螺栓球节点正放四角锥网格形式，短跨方向双面起坡，坡度为5%；上弦平面承受均布恒荷载20.5kN/m，均布活荷载20.5kN/m，下弦平面承受均布恒荷载20.3kN/m，结构自重由软件自动考虑；上弦周边圈梁支承，钢管材料选用Q235B钢。试给出该网架结构各杆件内力图、节点位移图和施工图。操作步骤：一、几何模型1、【建模】【标准网格】，选择“矩形平面网架”模板（图1）。单击【下一步】。图1|2、选择“正放四角锥网架”，平面尺寸：x向为30m，y向为24m；网格数：x向为10，y向为8；网架厚度：2.4m（图2）。单击【下一步】。图23、选择约束信息。上弦周边竖向简支（图3）。单击【完成】，生成标准网格见图4。图3|图44、上下弦平面每个角部都删除两个网格。【建模】【节点】【删除节点】，删除上下弦平面每个角部的3个节点（图4），从而删除与这些节点相连的杆件。单击右键结束删除，结构模型如图5所示。|图55、删除多余节点，并重新显示图形。【建模】【消赘余点】，【图形显示】【重绘】，结构模型如图6所示。|图66、【图形显示】【各层显示】，选择“弦层1”，显示上弦平面（图7）。图77、上弦平面每个角部增加两根杆件。【建模】【单元】【增加杆件】【连续】，连续选择三个节点，增加两根杆件，单击右键暂停该操作；重新连续选择三个节点，增加两杆杆件。四个角部杆件添加完成后，单击右键两次，终止该操作。|8、同第6步，选择“弦层2”，显示下弦平面。9、同第7步，下弦平面每个角部增加两根杆件。10、【图形显示】【整体平面】，模型显示如图8所示。图811、切换到YZ视图。【图形显示】【视图】【Y-Z侧视图】，如图9所示。图912、上弦平面沿Y向双面起坡。【建模】【坐标】【起坡】【局部起坡】，选择上弦平面，单击右键，同时注意观察屏幕左下角状态栏的提示，选择上弦最左边节点为基点；选择“Y向双面起坡”、“B模式”、坡度为5%（图10）。|图10二、物理模型13、指定边界条件。【建模】【约束】【固定约束】，选择上弦平面周边节点，单击右键，选择“z方向线位移”（图11）。图1114、【图形显示】【各层显示】，选择“弦层1”，显示上弦平面。15、施加上弦静荷载。【建模】【节点荷载】【静荷载】【均布荷载】，选择上弦平面所有节点，单击右键，输入上弦均布静荷载20.5kN/m（图12），单击【确认】。|图1216、施加上弦活荷载。【建模】【节点荷载】【活荷载】【均布荷载】，选择上弦平面所有节点，单击右键，输入上弦均布活荷载20.5kN/m（图13），单击【确认】。图1317、【图形显示】【各层显示】，选择“弦层2”，显示下弦平面。18、同第15步，施加下弦均布静荷载20.3kN/m。19、定义杆件截面库。【设置/参数】【杆件材料】，可以定义不同截面形式的截面库（图14），本例采用MSTCAD默认的截面库。（定义杆件截面库的另外一个方法是通过【设置/参数】【截面类型定义】，可以导入型钢）。|图1420、定义节点规格库。【设置/参数】【球节点材料】，可以定义螺栓球和焊接空心球规格库（图15），本例采用MSTCAD默认的节点规格库。图1521、定义材料属性参数。【设置/参数】【设计信息】，可以定义各种材料的强度设计值、容许应力比、屈服强度标准值等参数（图16），本例采用MSTCAD的默认值。此外，该对话框也可以设置拉杆和压杆的容许长细比、节点类型等参数。|图16三、分析设计22、定义工况组合。【分析设计】【工况组合】，勾选“静荷载起控制作用”，单击【重新设置】，程序自动生成工况组合（图17），单击【确认】。|图1723、从杆件截面库中优选各杆件的截面尺寸。【分析设计】【满应力设计】，单击【开始计算】（图18）。杆件截面优选结果如图19所示，所有杆件截面都满足要求，不需要更改截面库。注：网架结构的杆件设计参数（计算长度系数、截面类别等）由程序确定。计算长度系数可通过【建模】【单元属性】对话框设置；截面类别通过【设置/参数】【杆件材料】对话框输入相关参数。|图18图1924、设计高强螺栓、套筒、锥头/封板等零件。【分析设计】【高强螺栓、套筒设计/验算】，提示出错：截面尺寸为88.54的杆件在配件库中找不到相应的锥头/封板。如果没有出|错信息，继续进行第27步。25、查看配件库并修改杆件截面库。【设置/参数】【配件材料库】，如图20所示。图20单击【修改】，选择“锥头”和“封板”选项卡（图21），可见可将88.54截面规格改为894。单击【取消】。图21【设置/参数】【杆件材料】，选择88.54的截面，将直径改为89（图22），单击【替换】。|图2226、重新进行第23步，优选杆件截面尺寸。27、设计高强螺栓、套筒、锥头/封板等零件。【分析设计】【高强螺栓、套筒设计/验算】，如图23所示，单击【验算】，验算结果如图24所示，满足要求。图23|图2428、螺栓球体设计。【分析设计】【球节点设计/验算】，如图25所示，单击【重置】，然后再单击【验算】。验算结果如图26所示，满足要求。图25|图2629、实体显示图。【图形显示】【实体】【精度与光照设置】，勾选“显示节点细部”（图27），单击【确定】。图27【图形显示】【实体】【实体显示】，模型显示如图28所示。|图2830、显示内力图。显示上弦杆件，【结果/修改】【杆件轴力】，上弦杆轴力如图29所示。图29分别显示腹杆和下弦杆，可得轴力如图30和31所示。|图30图3131、显示节点位移图。显示上弦层，【结果/修改】【节点位移】【Z向节点位移】，上弦层各节点的Z向位移如图32所示。|图32显示下弦层，可得下弦层各节点的Z向位移如图33所示。|图33更多显示内容可通过【设置/参数】【显示设置】对话框实现，如图34所示。|图3432、计算每个节点的螺栓孔角度（螺栓球网架所需步骤）。【图纸】【节点螺孔角度计算】，选择所有节点，单击右键，选择“水平面”选项（图35），单击【确认】。|图3533、设计支座节点。【图纸】【支座】【支座类型编号】，单击右键，选择“水平面”选项（图35），单击【确认】。