代颖，秦海斌

(1.中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州 350003；2.中国建筑第五工程局河南公司，河南 郑州 450000)

桁架结构凭借着强度高、质量轻、韧性好等优点，被广泛应用在各种工程中.桁架结构在实际工程中不仅要承受静荷载和动荷载，同时还要承受小概率下的极端荷载，为了避免桁架结构出现破坏，影响工程的安全性，因此需要对桁架结构中各杆件进行优化，进而开展理论计算和数值分析，以提高桁架结构的稳定性和承载能力.

1 桁架结构中杆件优化方式

2 桁架结构数值分析模型的建立

运用ANSYS有限元分析软件，通过对桁架结构杆件的激活和钝化，来探究桁架结构各杆件承受荷载的能力.

2.1 桁架杆件尺寸及材料力学参数

桁架结构主要是由杆件焊接组成的，根据杆件在桁架结构中的角度又分为：竖向杆件、斜向杆件.建立分析模型的尺寸为：桁架整体结构的尺寸为4800 mm×800 mm×800 mm，单独杆件的长度为800 mm，模型中的桁架结构由6根单独的杆件组成；同时，所有杆件的横截面尺寸为80 mm×50 mm的空心方管.

表1 桁架结构本构模型参数

2.2 桁架结构加载及网格划分

对桁架结构模型中各杆件力学性能的分析，采用加载的方法为变形约束法.假定加载体是刚性材料，加载过程中无变形，加载方式见图1且刚体加载到30 kN时，终止对桁架结构的加载.

图1 桁架结构加载示意图

图2 钢桁架构件网格划分示意图

图3 不同网格尺寸下桁架结构挠度变化图

网格尺寸的大小对数值模拟桁架结构的精确度至关重要.分析模型采用SWEEP扫略划分的方式对桁架结构各杆件进行划分，划分网格尺寸的大小依次为5 mm、10 mm、15 mm；……