桁架是由一些用直桿組成的三角形框構成的幾何形狀不變的結構物。桿件間的結合點稱為節(jié)點(或結點)。根據(jù)組成桁架桿件的軸線和所受外力的分布情況,桁架可分為平面桁架和空間桁架。屋架或橋梁等空間結構是由一系列互相平行的平面桁架所組成。若它們主要承受的是平面載荷,可簡化為平面桁架來計算。
空間桁架的節(jié)點為光滑球鉸結點,桿件軸線都通過聯(lián)結點的球鉸中心并可繞球鉸中心的任意軸線轉動。每個節(jié)點在空間有三個自由度。節(jié)點和桿件數(shù)的關系為W=3j-n,W>0為幾何可變桁架,W=0為幾何不變且無多余約束的空間桁架。空間桁架和平面桁架一樣,可用部分截割法和節(jié)點法求出桁架內所有桿件所受的內力。部分截割法則是利用空間任意力系的六個平衡條件求出各桿的內力。節(jié)點法是截取節(jié)點為隔離體,利用每個節(jié)點所受的空間匯交力系的三個平衡條件,求出各桿的內力。 [2]
桁架的高度與跨度之比,通常,立體桁架為1/12~1/16,立體拱架為1/20~1/30,張拉立體拱架為1/30~1/50,在設計手冊和規(guī)范中均有具體規(guī)定。桁架的使用范圍很廣,在選擇桁架形式時應綜合考慮桁架的用途、材料和支承方式、施工條件,其形式的選擇原則是在滿足使用要求前提下,力求制造和安裝所用的材料和勞動量為小。
多邊形桁架也稱折線形桁架。上弦節(jié)點位于二次拋物線上,如上弦呈拱形可減少節(jié)間荷載產生的彎矩,但制造較為復雜。在均布荷載作用下,桁架外形和簡支梁的彎矩圖形相似,因而上下弦軸力分布均勻,腹桿軸力較小,用料省,是工程中常用的一種桁架形式。