桁架是由一些用直桿組成的三角形框構(gòu)成的幾何形狀不變的結(jié)構(gòu)物。桿件間的結(jié)合點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)(或結(jié)點(diǎn))。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(jié)構(gòu)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(jiǎn)化為平面桁架來計(jì)算。
空間桁架的節(jié)點(diǎn)為光滑球鉸結(jié)點(diǎn),桿件軸線都通過聯(lián)結(jié)點(diǎn)的球鉸中心并可繞球鉸中心的任意軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在空間有三個(gè)自由度。節(jié)點(diǎn)和桿件數(shù)的關(guān)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??臻g桁架和平面桁架一樣,可用部分截割法和節(jié)點(diǎn)法求出桁架內(nèi)所有桿件所受的內(nèi)力。部分截割法則是利用空間任意力系的六個(gè)平衡條件求出各桿的內(nèi)力。節(jié)點(diǎn)法是截取節(jié)點(diǎn)為隔離體,利用每個(gè)節(jié)點(diǎn)所受的空間匯交力系的三個(gè)平衡條件,求出各桿的內(nèi)力。 [2]
因?yàn)槠胀ㄤ摻Y(jié)構(gòu)的范圍很廣,可以包含各種鋼結(jié)構(gòu),不管荷載大小,甚至包括輕型鋼結(jié)構(gòu)的許多內(nèi)容,輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程只是針對(duì)其“輕”的特點(diǎn)而規(guī)定了一些更具體的內(nèi)容,而且范圍只局限在單層門式剛架。由此可見,輕鋼與重鋼之分不在結(jié)構(gòu)本身的輕重,而在所承受的圍護(hù)材料的輕重,而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念上還是一致的。
平面桁架一般按理想的鉸接桁架進(jìn)行計(jì)算,即假設(shè)荷載施加在桁架節(jié)點(diǎn)上(如果荷載施加在節(jié)間時(shí),可按簡(jiǎn)支梁換算為節(jié)點(diǎn)荷載),并和桁架的全部桿件均在同一平面內(nèi),桿件的重心軸在一直線上,節(jié)點(diǎn)為可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸接點(diǎn)。理想狀態(tài)下的靜定桁架,可以將桿件軸力作為未知量,按靜力學(xué)的數(shù)解法或圖解法求出已知荷載下桿件的軸向拉力或壓力(見桿系結(jié)構(gòu)的靜力分析)。