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)合點稱為節(jié)點(或結(jié)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(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,可簡化為平面桁架來計算。
平面桁架一般按理想的鉸接桁架進行計算,即假設(shè)荷載施加在桁架節(jié)點上(如果荷載施加在節(jié)間時,可按簡支梁換算為節(jié)點荷載),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)點為可自由轉(zhuǎn)動的鉸接點。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)。
根據(jù)桁架桿件所用的材料和計算所得出的內(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度和局部穩(wěn)定,以滿足使用要求。
桁架的整體剛度以控制桁架的豎向撓度不超過容許撓度來保證;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。
跨中主要結(jié)構(gòu)特點
各桿件受力均以單向拉、壓為主,通過對上下弦桿和腹桿的合理布置,可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實現(xiàn)了自身平衡,整個結(jié)構(gòu)不對支座產(chǎn)生水平推力。結(jié)構(gòu)布置靈活,應(yīng)用范圍非常廣。桁架梁和實腹梁(即我們一般所見的梁)相比,在抗彎方面,由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端,增大了內(nèi)力臂,使得以同樣的材料用量,實現(xiàn)了更大的抗彎強度。在抗剪方面,通過合理布置腹桿,能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。