平面桁架内力程序MHJS

平面桁架内力分析程序

PMHJS

[摘要]

为改进平面桁架设计不便的状况，编制平面桁架内力分析软件PMHJS，经过多种桁架的多次对比计算，准确性较高，使用方便，可供工程应用时参考。[关键词]平面桁架内力分析计算机辅助设计平面桁架设计是工程设计中量大面广的工作。我们采用界面有好、易学易用、编程简洁、程序集成化程度高的VisualBasic6.0编制平面桁架内力分析软件PMHJS。PMHJS具有形象直观使用方便的特点，在输入数据的过程中能及时发现纠正错误，提高了工作效率。一、计算方法计算方法平面桁架内力计算中采用下列假设：桁架的结点都是光滑的铰结点。各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。荷载和支座反力都作用在结点上。各结点按铰接按结构静力分析有两种基本方法：力法与位移法。矩阵位移法的基本结构是固定的，便于编写统一的计算机程序，PMHJS采用矩阵位移法编制。分析步骤如下：输入原始数据，结点座标、杆件参数、支承条件、荷载形式；将结构离散化，分成有限个杆件单元，单无与单元之间以共同的结点相连结。然后，对每一单元计算其单元矩阵；将单元刚度矩阵集合成整体刚度矩阵；计算荷载列阵，形成位移方程右端的常数项向量；引入支承条件，修改位移法方程；求解位移法方程，求出结点位移；计算杆件内力；输出计算结果。1、局部坐标系中的单元刚度矩阵矩阵扩展形式为：

式—3简写矩阵形式为：

式—4

式中：—杆端力或称结点力；—结点位移；—局部坐标系中的单元刚度矩阵。2、整体坐标系下的单元刚度矩阵在不同的坐标系中，同一杆件单元的结点力转换关系：

式—5式中：；；、、、分别为单元杆结点i、j在整体坐标系中的坐标值，为杆的长度。式—5可简写为：式—6

式中：—局部坐标系的单元结点力； —整体坐标系的单元结点力； —坐标旋转矩阵，这是一个正交矩阵。同一杆件的结点位移在不同坐标系中有下列关系：式—9

将式(式—6)、(式—9)代入式(式—4)，经矩阵运算后，可得：式—10式(式—10)可写为：式—11或写为：式—12式（式—12）建立了单元结点和结点位移的关系，即单元刚度方程，[K]e称为整体坐标系下的单元刚度矩阵。式—13将式（式—13）中各项相乘展开，可得[K]e整体坐标系中单元刚度矩阵表达式为：

式—14

3、总体刚度矩阵集成

整体刚度矩阵是由单元刚度矩阵集合而成的。集合的过程分两步，第一步将单元刚度矩阵扩大，更换结点编码，形成扩大的单元刚度矩阵；第二步子将各杆单元的扩大刚度矩阵结构的结点编号集合而成整体矩阵。4、支承条件处理采用乘大数进行支承条件处理。5、解刚度方程

每个结点位移的刚度元素只与和这一结点相连结的杆件的单元有关，与不相连接的杆件无关。整体刚度矩阵的元素集中在主对角线附近，呈带分布。为节约存储量，整体刚度矩阵集合后，只储存最大半带宽以内的上半带宽。最大半带宽NB按下式计算： 程序采用半带宽存储消去法解方程，求出结点位移。6、杆件内力用结点位移代入式（式—6）和式（式—12）求得杆件内力。7、运行程序起动程序，初始界面为软件封面，显示文件名、版本号、编制日期。软件封面显示约2秒钟后退出，接着显示运算主窗口。单击“开始”按钮，显示基本参数输入窗输入控制信息：结点总数、单元总数、支撑约束数、荷载总数。单击“继续”按钮，分别打开计算参数输入窗口，输入结点座标、杆件细节、支撑约束信息、荷载信息。输入参数时，可用滚动条输入数据也可直接在文本框内键入数据。每输入一组参数，在下部图象窗口显示计算参数的几何图象。方便用户监视计算参数输入结果，发现错误及时修改纠正。输入参数时点击“退出”按钮，可关闭窗口退出运算程序；点击“后退”按钮，可退至上一输入参数窗口；点击“清除”按钮，可清除输入框内的数据；点击“查询”按钮，可重新显示输入数据。需修改数据时，点击数据框，光标移至需修改的数据框内，键入新数据后敲[Enter]键确认。数据绸输完中返回诉计算体窗，宁跳出方“项吩目名研称输凤入框酱”键缸入项驶目名呢称。蓬敲“忘确认座”按锅钮，惩关闭君“项霜目名魂称输凑入框仆”，吵随即药开始荐计算兰。计都算完害在屏版幕图析形框肥内显辨示计父算简造图，先跳出茅“计贷算结掘束”适信息忧框。爆敲“辉确认阿”按榜钮，娘关闭装信息叙框，圾计算辣结束强。主窗秀口由悠三部扎份组日成：味左上把部分帅为下丢拉菜妈单；红右部今分为懒操作谈命令潮键区叉；中倚部为务运算返图象只显示宾区。脾简图翻以彩饶色显娇示，永结点雨-红柏色园乎圈，糠杆件蚀-绿赤色线总条，虹结点钩及杆滩件号班数-冤黑色露，约江束-兔兰色母粗线稿条。冠在图秧象窗交口左烂、下校部显木示Y租、X榜座标混及座衫标值掌。计那算结谷束后位敲“弄打印览图形蝇”按门钮，搭打印戴计算伪简图接。输入顶及输汇出数执据用歪文本狼文件浆“P牌mh痛jf为il必e.猛tx慕t”怀保存翁，点啄击“熔文件封”、照“输喝出文挡件”济菜单正，调抖出查臭询窗细，可比查阅丽“T述ps坑fi瓦le欣.t厦xt誉”文蓄件。并也可螺在运喇算窗脖口双先击“根Pm早hj较fi什le唐.t良xt翼”文辜件链棵接框典，可浴调用滑“W愧in窑do璃ws熄”下秃的文锣本处俗理器巨打开晌文件育，可品对文铅件进夫行编猎辑、蜜改名夕、打姓印及挤移动偷。二、连算例“建筑志结构胶静力讲计算压手册”四储节间鹅芬克甜式屋谨架，薯全跨厦屋面尝荷载丸，L筐/h飘=3恢，算贷例：表1肠全跨工屋面找荷载踢下杆戒件内颠力对衔比杆号123456手册查出内力-2.7-2.15-0.830.752.251.5计算结果内力-2.7042-2.1498-0.8320.75032.251.51、病芬克揉式屋魄架图1惭静力逃计算佣手册数芬克缓式屋扔架简复图软件述封面仍窗口运算众主窗柜口基本墙参数灭输入纤窗口结点堂座标晃输入帮窗口结点渐座标听杆件妖细节拦输入杆窗口支撑兴点约箩束信蒙息输捏入窗而口荷载慕信息钥输入饭窗口运算祥结束锡计算键简图预窗口链接疮纪事猾本显姑示计壳算文誓件窗橡口输出姻文件烧窗显会示计波算文拘件程序但计算纲输出允文件攻“P荣mh斤jf两il位e.立tx羽t”蠢：平面水桁架哪设计陆软件摩P羞MH复JS贯1.甜0乖编制失：构南什京工唤业大芬学土窝木工竹程学绸院--待--子--垫--镇--悦--打--仗--呢--困--富--钻--铁--叨--拍--领--设--煌--者--共--很--巷--早--起--酒--陪--皂--拴--柔--校--纯--汗--帜--寺--胜--害--绕--茂--惠--弯--园-工程尾项目发名称津:芬鬼克式扛屋架臭全跨辱屋面植荷载日期凡=2体00裕3-壮02点-1候2俗时间波=1未4:咏17方:4拌0--赶--记--购--液--钻--忧--烦--水--居--医--队--烛--喊--发--浸--趴--概--翻--报--孤--株--波--蜘--玩--蒜--爽--假--稳--缸--臂--浙--餐--盖--略--化--挨--廉--分--鬼--闸-输锡入京参裕数伏:--算--述--军--惜--隔--记--徐-结点菜总数炮N部N=剩7航单元犯总数驻N浇E=馒1于1支承条约束抓数东NC尤=妻3侮节坑点荷纪载数君N魔P=岔5--象--兵--血--悦--椅--舱--亩--朴--伪--啦--阔--蹈--坊--阁--岗--沸--岛--栽-结怜点灵座妻标慢：结衫点关序鼓号较X逗方拍向壁Y斗方脂向1植0胸02帜.7简5致.批53喉1.槽08劫3殖04保1.乞5傻15拆1.晃91巩7辜06梦2.近25劝.57琴3糕0支杯撑吨点眼约型束识信湿息组：结牙点步号等方姥向宵(X巨=1悉、Y镰=2鞋)1钻11提27骗2--泳--刑--相--圆--抬--散--关--胞--设--蛙--能--貌--利--钢--苍--哪--暗--落-杆缺件漠细汽节局：杆榨号态端点姐号(胃起-孟止)碧杆乔截面垮积(探mm舌2)哑杆弹贡性模便量(近kN拐/m播m2独)1景1赶-只2豆1血12腥1宰-材3熔1糠13惯2莫-秃3绸1押14丛2吼-铜4让1强15摧3疮-帖4诸1察16注3青-领5慰1粥17喜4谜-销5绳1台18弯4姥-宝6漏1劈燕19乘5寻-尼6榴1园110滑5挑-巧7蓝1控111朵6贤-出7燃1拼1各屈结沫点馒荷部载袜：结点俱号种荷拨载方漂向(咳X=恢1、混Y=低2)挪荷王载大教小(勤kN锹)1寒2句-.牵52向2缩慧-14各2灾-16酿2刚-17希2册-.不5计凳算废结伟果岁部谜分夹：--墓--吗--头--送--辽--滤--为--谢--各槽结荷点喘位最移(氧mm惜)：结点降号醒X方些向锤Y方支向1吃0影02睬5弄.0迷46钱3茫-1截1.桥96戚373毁2纯.4皮36勒7孙-1削3.童10鲁114哲3炎.0乌62章2痒-1组2.祥48戒115晋3外.6好87绕7惑-1塔3.吓10蠢116稠1则.0姿78瘦2扎-1使1.塔96贴377降6苍.1炒24冈5井0各丈杆峡件葬内木力(玻kN术)洞：杆取号欠端点闭号(游起-泊止)沫杆康件内葱力(挥kN猫)1窜1掏-略2友-2木.7巷04默22房诚1版-绝3独2蜘.2股53密2档-蚕3斑-.归83等24庙2兔-贴4某-2亏.1隔49疼85纱3吹-统4割.借75秀036缓3晌-竞5胸1碑.57段4恰-窝5痛.费75阿038未4颠-陡6风-2睬.1端49肚89掠5黑-滩6熄-.群83偿210烦5束-明7科2训.2带511伙6耗-醉7绕-2奋.7笛04翻23、德“建夸筑结太构分姑析程洽序”啄算例“建筑届结构姨分析耗程序”计快算例柿题四晚：杆件饮弹性蹈模量但E=坐12初5k确N/眠mm蓬2。汪4、策5、育8、境9、屡10耻号杆豆面积漠A=怪16胖00挤m拾m2孟，其啦余各茎杆为姨40霞0巩mm趣2。状计算搂简图库见图爪3，逆计算爬窗口汇见图伏4，佛杆件贸内力假对比压见表炼2。图3配“氧建筑锁结构挡分析踪蝶程序掏”算物例简狠图表2愿杆缺件内罗力对纽奉比杆号算例结果计算结果145.3236745.3236227.8267327.82673-14.59979-14.59974-69.67654-69.67645-5.80254-5.8025618.8739418.8739722.8057922.80578-26.6918-26.69179-16.12611-16.126110-21.21323-21.21321118.8739118.87391215.0000415图4狮建房诚筑结身构分趟析程孙序计妖算图狠象3、挡折线醉屋架“简明逃建筑漠结构爸设计伟手册”跨西度1偏8m坏折线御屋架警，杆额件轴微线长躺度见圆图5灯，全旱跨荷沿载内但力系勿数见亿图6箭，计汁算出圈的杆纷件内竭力见存表3送。图5胀折线萌屋架舰简图杆号端点号(起-止)杆件内力(kN)11-2-7.355321-36.917432-3-.