第八讲 静定桁架的内力分析

图1 屋架节点荷载的计算桁架的内力计算当桁架只受节点荷载时，其杆件内力一般按节点荷载作用下的铰接桁架计算。

这样，所有杆件都是轴心受压或轴心受拉杆件，不承受弯矩。

具体计算可用数解法（节点法或截面法）、图解法（主要是节点法）、图解法（主要是节点法）、计算机法（常用有限元位移法）等。

实际桁架节点为焊缝、铆钉或螺栓连接，具有很大的刚性，接近于刚接。

按刚接节点分析桁架时，各杆件将既受力又受弯矩。

但是，通常钢桁架中各杆件截面的高度都较小，仅为其长度的1/15（腹杆）和1/10（弦杆）以下，抗弯刚度较小；因而按刚接桁架算得的杆件弯矩M 常较小，且杆件轴心力N 也与桁架计算结果相差很小。

故一般情况都按铰接桁架计算。

对少数荷载较大的重型桁架，例如铁路桥梁等，当杆件截面高度超过其长度的1/10时，次应力份额逐渐增大，可达10～30%或以上，必要时应作计算。

目前用计算机计算刚接桁架已无困难。

据上所述，檩条或大型屋面板等集中荷载只作用在屋架节点处时，可按铰接桁架承受节点荷载计算杆件内力，例如图1。

这时节点荷载值即为檩条或边肋处的集中荷载值，按式上一小节公式，即：100011122F qA qbd d F qA qb d d d F qA qb == ==++== 来计算。

该图中檐口檩条集中荷载F 0在桁架计算时可归并入F 1内（或端节间按伸臂梁而将F 0（1＋d 1/ d ）并入F 1，－F 0 d 1/d 并入第二节点F ）；另外在计算上弦杆的支座截面时，除考虑轴心压力外还考虑偏心弯矩M e ＝F 0 d 1。

当檩条或屋面板等布置未与屋架节点相配合，屋面板没有边肋而是全宽度支图2 承受节间荷载的屋架 承于屋架上弦（上弦均布荷载）、或其它特殊情况时，桁架将受节间荷载，例如图1。

这时桁架内力计算可按下列近似方法：(1)把所有节间内荷载按该段节间为简支的支座反力关系分配到相邻两个节点上作为节点荷载，据此按铰接桁架计算杆件的轴心力。

5.2 《结构力学》静定桁架和组合结构的内力分析-知识点归纳总结一、桁架按几何组成特征分类（1）简单桁架：由基础或一个基本铰结三角形依次增加二元体形成；（2）联合桁架：由几个简单桁架按几何不变体系的几何组成规则形成；（3）复杂桁架：不是按简单桁架或联合桁架几何组成方式形成。

二、桁架计算的结点法1、取隔离体截取桁架结点为隔离体，作用于结点上的各力（包括外荷载、反力和杆件轴力）组成平面汇交力系，存在两个独立的平衡方程，可解出两个未知杆轴力。

采用结点法计算桁架时，一般从内力未知的杆不超过两个的结点开始依次计算。

计算时，要注意斜杆轴力与其投影分力之间的关系（图1）：图1式中，为杆件长度，和分别为杆件在两个垂直方向的投影长度；为杆件轴力，和分别为轴力在两个相互垂直方向的投影分量。

结点法一般适用于求简单桁架中所有杆件轴力。

2、特殊杆件（如零杆、等力杆等）的判断L 形结点（图2a ）：呈L 形汇交的两杆结点没有外荷载作用时两杆均为零杆。

T 形结点（图2b ）：呈T 形汇交的三杆结点没有外荷载作用时，不共线的第三杆必为零杆，而共线的两杆内力相等且正负号相同（同为拉力或同为压力）。

X 形结点（图2c ）：呈X 形汇交的四杆结点没有外荷载作用时，彼此共线的杆件轴力两两相等且符号相同。

K 形结点（图2d ）：呈K 形汇交的四杆结点，其中两杆共线，而另外两杆在共线杆同侧且夹角相等。

若结点上没有外荷载作用，则不共线杆件的轴力大小相等但符号相反（即一杆为拉力另一杆为压力）。

Y 形结点（图2e ）：呈Y 形汇交的三杆结点，其中两杆分别在第三杆的两侧且夹角相等。

若结点上没有与第三杆轴线方向倾斜的外荷载作用，则该两杆内力大小相等且符号相同。

对称桁架在正对称荷载下，在对称轴两侧的对称位置上的杆件，应有大小相等、性质相y N x x yF F F l l l ==l x l y l N F x F y F同（同为拉杆或压杆）的轴力；在反对称荷载下，在对称轴两侧的对称位置上的杆件，应有大小相等、性质相反（一拉杆一压杆）的轴力。

静定桁架结构的内力分析——典型例题【例1】求如图1(a)所示桁架中所有杆件的轴力。

图1【解】（1）取截面Ⅰ-Ⅰ以右部分作研究，由有：，解得：从而有：（2）再依次由结点8、4、3、7、6、5、1的平衡条件，求得其它杆轴力，如图1(b)所示。

【例2】求如图2所示桁架中杆件a 、b 的轴力。

图2【解】经几何组成分析，此结构为三铰桁架。

（1）求支座反力取铰7右边部分为隔离体分析，由有：10M =∑89230x F d F d F d ⨯-⨯-⨯=892x F F=892)3N F F d ==拉力70M =∑22x y F F =由整体平衡条件有：从而有： ， 再分别由整体平衡条件、有：， （2）作截面Ⅰ-Ⅰ，取左边作为隔离体研究，由得：（3）作截面Ⅱ-Ⅱ，取右边作为隔离体研究，由有：，解得： 从而得：。

【例3】求如图3所示桁架中杆件a 、b 的轴力。

图3【解】经几何组成分析，此结构为主从结构，截面Ⅰ-Ⅰ左边为附属部分，右边为基本部分。

杆件58、78为零杆。

（1）作截面Ⅰ-Ⅰ，取左边作为隔离体研究，由得：10M =∑2224x y F d F d F d ⨯+⨯=⨯()223x F F =←()223y F F =↑0x F =∑0y F =∑()123x F F =→()113y F F =↑0y F =∑()13Na F F =-压力80M =∑222xb x y F d F d F d ⨯+⨯=⨯23xb F F =-()Nb F =压力0y F =∑()1V F F =↑由整体平衡条件得 ，由有 （2）作截面Ⅱ-Ⅱ，取右边作为隔离体研究研究 由有：，从而得： 由有：，从而得：【例4】求如图5-7所示桁架中杆件a 、b 的轴力。

图4【解】（1）取截面Ⅰ-Ⅰ以上部分为隔离体分析，由有：，从而得：（2）取截面Ⅱ-Ⅱ以左部分为隔离体，由有：，从而得：【例5】求如图5(a)所示桁架中杆件a 、b 的轴力。

主题：计算静定平面桁架内力的两种基本方法随着现代建筑工程的发展，计算静定平面桁架内力成为了结构分析中的重要问题。

在计算静定平面桁架内力时，有两种基本的方法，即力法和位移法。

本文将分别介绍这两种方法的基本原理和应用，以及它们的优缺点。

一、力法1. 基本原理力法是通过平衡节点上的受力来计算静定平面桁架内力的一种方法。

在力法中，首先要对整个桁架进行受力分析，确定各个节点上的受力情况，然后根据节点受力的平衡条件，计算出每根构件的内力。

2. 应用力法广泛应用于静定平面桁架内力的计算中。

通过力法可以清晰地了解每根构件受力的情况，对于设计师来说具有很大的实用价值。

3. 优缺点优点：力法计算简单、直观，适用于多种不同类型的静定平面桁架。

缺点：力法在计算过程中需要考虑节点受力平衡的条件，当桁架节点较多时，计算过程较为繁琐，且容易出错。

二、位移法1. 基本原理位移法是通过分析节点的位移来计算静定平面桁架内力的一种方法。

在位移法中，首先需要假设桁架中的某个节点发生位移，然后根据位移引起的构件变形情况，计算出每根构件的内力。

2. 应用位移法在计算静定平面桁架内力时具有一定的优势，特别是在复杂结构的分析中，位移法可以更加直观地反映构件的变形情况，对于设计师来说具有较大的帮助。

3. 优缺点优点：位移法对于复杂结构的分析更加直观，能够清晰地揭示构件的内力分布情况。

缺点：位移法在计算过程中需要假设节点发生位移，这种假设可能与实际情况不符，导致计算结果存在一定误差。

三、综合比较1. 适用范围力法和位移法各有其适用范围，力法适用于简单桁架的受力分析，而位移法适用于复杂结构的受力分析。

2. 精度和准确性在计算静定平面桁架内力时，力法的结果相对准确，而位移法的结果受到假设位移的影响，精度较低。

3. 计算复杂度力法在计算过程中相对简单直观，适用于简单结构的分析；而位移法在复杂结构的分析中可以更加直观地反映构件的变形情况。

四、结论力法和位移法是计算静定平面桁架内力的两种基本方法，各自具有自身的优势和不足。

静定平面桁架受力分析（轴力）一．节点法（适合求简单桁架所有杆件的轴力）注意两点:1、求解顺序：按课撤出二元体的顺序（与加上二元体顺序相反）2 、未知内力一律设为正（即为受拉），已知力按正确方向标出。

设投影轴一律设一轴在未知力上。

特殊点介绍（零杆判断，首先必须是节点无荷载）：1、节点只有两根杆且节点无荷载，有：2、节点受力与其一轴线重合，另一杆为0，重合杆力大小与外力相等，方向相反。

3、三杆中两杆在一直线上，另一杆受力为0.例：求杆的轴力解：（1）求支座反力Y A=YB=12×(7×4)=14KN( )（2）零杆判别，判别后的零杆对受力没有影响，可以去掉。

由零杆判别知识可知，杆1、2、3、4、5均为零杆。

（3）按一定顺序求解（左到右或右到左）求解。

分别对节点进行受力分析即可，画出研究点隔离体。

A点：NA C×0.8+10=0 NAC=-12.5KN（压）NA E－12.5×0.6=0 NAE=7.5KN(拉)C点：－NCD×0.8+12.5×0.8－4=0 NCD=7.5(拉)NCF+12.5×0.6+7.5×0.6=0 NCF=－12KN(压)D点：由E点可知NDE=7.5KN(拉)ND G×0.8＋7.5×0.8－4=0 NDG=－2.5KN(压)NDH－7.5－2.5×0.6－7.5×0.6=0 NDH=13.5KN(拉)注：杆件受拉，杆件对节点的力也为拉。

（4）算出后把力写在杆旁边。

二、截面法（求指定杆的轴力或联合桁架中连系杆件的轴力）注意：隔离体上有许多力（已知与未知）它们构成平面一般力系，可建三个独立方程，一次最多可求三个未知力，因此截断未知力杆一般不超过三根。

截断未知力杆可超过三根的特殊情况：（1）截断未知内力的杆，除了某根以外，其余各杆都交于一点（只可通过对交点取矩求不通过交点的杆的轴力），如：从 Ⅰ-Ⅰ截面截开，由于其余四根杆过A 点，不产生力矩，所以可以通过对A 点取矩求出α杆的轴力。

桁架内力桁架内力是指桁架结构在受到外部力作用时所承受的内部力。

桁架结构是由多根互相连接的直线构成的一种空间结构形式，常见于建筑和机械工程中，用于支撑和分担结构的载荷。

了解桁架内力对于设计和分析桁架结构的稳定性和安全性非常重要。

以下是一些相关参考内容：1. 桁架结构和内力分析基本原理桁架结构的原理是将力沿桁架的元素进行传递和分担。

在受力分析中，通过应用平衡原理和静力学等基本原理，可以推导出桁架结构中各个桁架元素所受的内力。

这些内力包括张力、压力和剪力等。

了解这些基本原理对于理解桁架内力分析的方法和原则非常重要。

2. 桁架内力的计算方法桁架内力的计算可以通过静力平衡和弹性力学原理进行。

一般来说，可以根据桁架结构的几何形状和外部荷载，采用基本的力平衡原理和弹性力学公式，推导出各个桁架元素所受的内力。

计算方法包括节点法、截面法、力法和位移法等。

这些方法在不同场景和结构要求下应用于桁架结构的内力计算和分析。

3. 桁架内力的影响因素桁架内力的大小和分布受到多个因素的影响，包括结构的几何形状、荷载情况、边界条件和材料性能等。

通过对这些因素的研究和分析，可以更好地了解和预测桁架内力的变化规律。

例如，在分析桁架结构的受力性能时，需要考虑荷载的大小、方向和分布情况，以及桁架元素的尺寸和刚度等。

4. 桁架内力的应用案例桁架内力的计算和分析在实际工程中有广泛的应用。

例如，在建筑结构设计中，桁架结构常用于大跨度的屋顶、桥梁和支撑结构中。

通过分析桁架结构的内力，可以评估其受力性能和稳定性，并确保结构的安全性。

在机械工程中，桁架结构常用于起重机、吊车和机械臂等设备中，用于承载和分担重物。

通过分析桁架内力，可以评估结构的承载能力和运动性能。

总结来说，桁架内力是桁架结构在受到外部荷载作用时所承受的内部力。

了解桁架内力对于设计和分析桁架结构的稳定性和安全性非常重要。

通过应用平衡原理和弹性力学等基本原理，可以计算出桁架内力的大小和分布。