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(guò)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(wú)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]
從力學(xué)方面分析,桁架外形與簡(jiǎn)支梁的彎矩圖相似時(shí),上下弦桿的軸力分布均勻,腹桿軸力小,用料??;從材料與制造方面分析,木桁架做成三角形,鋼桁架采用梯形或平行弦形,鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土桁架為多邊形或梯形為宜。
足夠強(qiáng)度—不發(fā)生斷裂或塑性變形;足夠剛性—不發(fā)生過(guò)大的彈性變形;足夠穩(wěn)定性—不發(fā)生因平衡形式的突然轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致坍塌;良好的動(dòng)力學(xué)特性—抗震、抗風(fēng)性。
桁架的設(shè)計(jì)要求: 要有符合要求的桿件;要有良好的連接件,包括鉚釘、銷(xiāo)釘及焊縫的連接。這些就涉及到桁架的類(lèi)型、桿件的尺寸和材料,但首先是靜力學(xué)分析。
根據(jù)桁架桿件所用的材料和計(jì)算所得出的內(nèi)力,選擇合適的截面應(yīng)能保證桁架的整體剛度和穩(wěn)定性以及各桿件的強(qiáng)度和局部穩(wěn)定,以滿(mǎn)足使用要求。
桁架的整體剛度以控制桁架的豎向撓度不超過(guò)容許撓度來(lái)保證;平面桁架的平面外剛度較差,必須依靠支撐體系保證。支撐系統(tǒng)有上弦支撐、下弦支撐、垂直支撐和桁架共同組成空間穩(wěn)定體系。