桁架结构
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结构形式桁架桁架是一种常见的结构形式,由多个杆件和节点组成。
它具有轻巧、稳定、承载能力强等特点,被广泛应用于建筑、桥梁、航天器等领域。
一、桁架的构成桁架由杆件和节点组成。
杆件可以是直线形状的,也可以是曲线形状的。
节点则是连接杆件的关键部分,通常是由连接板和螺栓组成。
杆件和节点的组合形成了桁架的整体结构。
二、桁架的分类桁架可以根据杆件的形状、节点的布置以及整体结构的特点进行分类。
常见的桁架类型包括平面桁架、空间桁架、刚性桁架和弹性桁架等。
1. 平面桁架平面桁架是指所有杆件和节点都在同一平面内的桁架结构。
它通常用于搭建临时性建筑物、体育场馆等场所。
平面桁架结构简单、搭建方便,但承载能力相对较低。
2. 空间桁架空间桁架是指杆件和节点在三维空间中构成的桁架结构。
它可以根据需要进行复杂的布置和组合,具有较高的承载能力和稳定性。
空间桁架常用于大型建筑、桥梁和航天器等领域。
3. 刚性桁架刚性桁架是指杆件和节点具有足够刚度的桁架结构。
它可以承受较大的外部荷载,并保持结构的稳定性。
刚性桁架常用于大跨度建筑、高楼大厦等场所。
4. 弹性桁架弹性桁架是指杆件和节点具有一定的弹性变形能力的桁架结构。
它可以在受到外部荷载时发生一定的弹性变形,从而减小对结构的影响。
弹性桁架常用于地震区域建筑、高速铁路桥梁等工程。
三、桁架的应用桁架由于其轻巧、稳定、承载能力强等特点,被广泛应用于各个领域。
1. 建筑领域在建筑领域,桁架常用于搭建临时性建筑物、体育场馆等场所。
它可以快速搭建,且承载能力较强,能够满足大量人员的需求。
2. 桥梁领域桥梁是桁架应用的重要领域之一。
桁架结构可以用于搭建大跨度的桥梁,如悬索桥、斜拉桥等。
这些桥梁具有较高的承载能力和稳定性,能够满足车辆和行人的通行需求。
3. 航天器领域在航天器领域,桁架常用于构建空间站、卫星等航天器。
由于航天器需要承受外部的高温、高压和重力等环境条件,桁架结构能够提供足够的稳定性和承载能力,确保航天器的正常运行。
桁架的名词解释桁架是一种由多个杆件和节点组成的结构体系,常用于建筑、桥梁、塔架等工程中。
桁架的结构特点是轻巧、刚性好、承载能力强,因此在工程领域中得到了广泛的应用。
一、桁架的基本结构桁架的基本结构由杆件和节点组成。
杆件是桁架的主要承载部分,通常由钢管、钢杆、铝合金等材料制成。
节点是连接杆件的部分,通常由钢板、铝合金等材料制成。
杆件和节点的连接方式有焊接、螺栓连接等多种方式。
二、桁架的分类1.按照结构形式分类桁架按照结构形式可以分为平面桁架和空间桁架两种。
平面桁架主要用于平面结构,如屋顶、天桥等;空间桁架则主要用于空间结构,如塔架、桥梁等。
2.按照杆件形式分类桁架按照杆件形式可以分为钢管桁架、钢杆桁架、铝合金桁架等多种类型。
不同类型的桁架在承载能力、刚性、重量等方面有所不同,因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
3.按照应用领域分类桁架按照应用领域可以分为建筑桁架、桥梁桁架、塔架桁架等多种类型。
不同类型的桁架在应用领域、承载能力、结构形式等方面有所不同,因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
三、桁架的优点1.轻巧桁架的杆件和节点都是由轻质材料制成,因此整个结构体系非常轻巧,可以减轻建筑物的自重,降低地基压力。
2.刚性好桁架的结构形式使其具有很好的刚性,可以有效地抵抗外部荷载,保证建筑物的稳定性和安全性。
3.承载能力强桁架的结构形式使其具有很好的承载能力,可以承受较大的荷载,因此在大型建筑、桥梁、塔架等工程中得到了广泛的应用。
四、桁架的应用1.建筑领域桁架在建筑领域中主要用于屋顶、天桥、展馆等建筑物的结构支撑。
2.桥梁领域桁架在桥梁领域中主要用于大跨度桥梁的结构支撑,如钢桁梁桥、斜拉桥等。
3.塔架领域桁架在塔架领域中主要用于高层建筑、电视塔、通讯塔等结构支撑。
总之,桁架作为一种轻巧、刚性好、承载能力强的结构体系,在工程领域中得到了广泛的应用。
在实际应用中,需要根据具体情况选择不同类型的桁架,以满足工程的需求。
结构特点跨中主要结构特点各杆件受力均以单向拉、压为主,通过对上下弦杆和腹杆的合理布置,可适应结构内部的弯矩和剪力分布。
由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡,整个结构不对支座产生水平推力。
结构布置灵活,应用范围非常广。
桁架梁和实腹梁(即我们一般所见的梁)相比,在抗弯方面,由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端,增大了内力臂,使得以同样的材料用量,实现了更大的抗弯强度。
在抗剪方面,通过合理布置腹杆,能够将剪力逐步传递给支座。
这样无论是抗弯还是抗剪,桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥,从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。
更重要的意义还在于,它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态,使我们能够直观地了解力的分布和传递,便于结构的变化和组合。
桁架结构历史演变桁架的历史演变只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。
它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。
桁架在建造木桥和屋架上最先见诸实用。
古罗马人用桁架修建横跨多瑙河的特雷江桥的上部结构(发现于罗马的浮雕中),文艺复兴时期,意大利建筑师(帕拉迪奥Palladio)也开始采用木桁架建桥出现朗式、汤式、豪式桁架。
英国最早的金属桁架是在1845年建成的,适合汤式木桁架相似的格构桁架,第二年又采用了三角形的华伦式桁架。
桁架结构桁架种类桁架可按不同的特征进行分类。
一、根据桁架的外形分为:1.平行弦桁架(便于布置双层结构;利于标准化生产,但杆力分布不够均匀);2.折弦桁架(如抛物线形桁架梁,外形同均布荷载下简支梁的弯矩图,杆力分布均匀,材料使用经济,构造较复杂);3.三角形桁架(杆力分布更不均匀,构造布置困难,但斜面符合屋顶排水需要)。
二、以桁架几何组成方式分:1.简单桁架(由一个基本铰结三角形依次增加二元体组成);2.联合桁架(由几个简单桁架按几何不变体系的简单组成规则联合组成);3.复杂桁架(不同于前两种的其它静定桁架)。
桁架的名词解释桁架是一种由斜杆和横杆构成的空间结构,通常用于支撑建筑物、桥梁和其他大型结构。
它具有轻量化、刚性强、耐久性好等特点,因此成为现代工程领域中常见的结构形式。
一、桁架的基本结构和类型桁架的基本结构是由许多直杆和横杆组成的三角形网格状结构。
这种结构可以有效地将荷载传递到支撑点,提供了良好的力学性能。
根据桁架的不同形式和用途,可以分为以下几种类型。
1. 三角形桁架:由一系列等边或不等边三角形组成的桁架结构。
这种结构具有简单、稳定的特点,常用于梁、柱、屋顶等构件的支撑。
2. 空间桁架:由多个平面桁架组合而成的三维结构。
通过增加纵向横杆,可以增强整个结构的刚度和稳定性,常用于跨度较大的桥梁、建筑物和航天器的支撑。
3. 曲线桁架:由弯曲的杆件组成的桁架结构。
它可以适应不规则或曲线形状的空间,使得结构更加美观,常用于建筑物和雕塑等艺术装置。
二、桁架的优点和应用领域桁架作为一种特殊的结构形式,具有以下几个优点,所以广泛应用于各个领域。
1. 轻量化:桁架结构采用空间网格形式,将结构材料用于最有效的位置,最大限度地减少材料的使用量。
因此,相比于传统的结构形式,桁架结构具有更轻巧的特点,在建筑和航空航天领域有很高的实用价值。
2. 刚性强:桁架结构的三角形网格使得结构具有良好的刚性和稳定性。
即使在受到较大外力作用时,桁架结构仍能够保持稳定,不产生明显的形变或破坏。
这一特点使得桁架结构在大跨度建筑物和桥梁中得到广泛应用。
3. 耐久性好:由于桁架结构较轻巧,其自重对结构的影响较小,减少了因自重引起的变形和疲劳破坏。
此外,桁架结构可以通过防腐处理和涂层保护来提高耐久性,延长使用寿命。
桁架结构的应用领域非常广泛,主要包括以下几个方面。
1. 建筑领域:桁架结构在大跨度建筑物中被广泛运用。
例如,跨度较大的体育馆、机场航站楼、展馆等,往往采用桁架结构进行支撑,以满足较大跨度下的刚度要求。
2. 桥梁工程:桁架结构在桥梁工程中有着重要的应用。
第三章桁架结构第一节桁架结构的特点由简支梁发展成为桁架的过程――简支梁在均布荷载作用下,沿梁轴线弯曲,剪力的分布及截面正应力的分布(分为受压区和受拉区两个三角形)在中和轴处为零。
截面上下边缘处的正应力最大,随着跨度的增大,梁高增加。
根据正应力的分布特点,要节省材料,减轻自重,先形成工字型梁――继续挖空成空腹形式――最后,中间剩下几根截面很小的连杆时,就发展成为“桁架”。
由此可见,桁架是从梁式结构发展产生出来的。
桁架的实质是利用梁的截面几何特征的几何因素――构件截面的惯性矩I增大的同时,截面面积反而可以减小。
梁结构的梁高加大时,自重随之增加很多,桁架结构无此弊端。
Z在实际工作中,由于其自重轻,用料经济,易于构成各种外形适应不同的用途,桁架成为一种应用极广泛的形式,除经常用于屋盖结构外,(我们常说的屋架),还用于皮带运输机栈桥、塔架和桥梁等。
(如图示各种组合屋架、武汉长江大桥采用的桁架形式等)一.桁架结构计算的假定(基本特点)1.杆件与杆件之间相连接的节点均为铰接节点2.所有杆件的轴线都在同一平面内。
(这一平面称为桁架的中心平面)3.所有外力(包括荷载与支座反力)都作用在桁架的中心平面内,且集中作用在节点上实际桁架与上述假定是有差别的,尤其是节点铰接的假定。
例如:木桁架常常为榫接,它与铰接的假定是接近的。
而钢桁架有些杆件在节点处是连续的,腹杆采用的是节点板焊接或铆接,节点具有一定的刚性;混凝土节点构造往往采用刚性连接。
尽管如此,科学试验和工程实践均表明,上述不符合假定的因素对桁架影响很小,只要采取适当的构造措施,就能保证这些因素产生的应力对结构和杆件不会造成危害。
故桁架在计算中仍按“节点铰接”处理。
假定3 “集中力作用在节点上”是保证桁架各杆件仅承受轴向力的前提。
对于桁架上直接搁置屋面板或屋架下弦承受吊顶荷载时,当上下弦间有荷载作用时,则会使原来杆件的受力形式发生变化(纯压、纯拉变为压弯、拉弯构件),从而使得上、下弦截面尺寸变大,材料用料增加。
第2章桁架结构桁架结构又被称为屋架结构,是一种常见的工程结构,由许多小的杆件和节点组成。
通过将杆件连接在节点上,形成一个三角形的网格结构。
桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域,具有很好的抗压和抗拉能力,同时也具备较高的刚度和稳定性。
1.桁架结构的基本原理桁架结构的基本原理是通过将杆件连接在节点上,使其形成一个三角形的网格结构。
三角形是一种非常稳定的几何形状,能够承受较大的压力和拉力。
通过多个三角形的组合,可以形成一个稳定的整体结构。
桁架结构的优点之一是其重量轻,但具有较高的强度。
这是因为桁架结构采用了杆件和节点的组合,使力分散到整个结构中,从而减少了单个杆件的受力。
另外,桁架结构还具有较高的刚度和稳定性,能够有效地抵抗外部的振动和变形。
2.桁架结构的应用领域桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域。
在建筑领域,桁架结构常用于大跨度建筑物的屋架设计,如体育馆、展览中心和机场。
桁架结构不仅能够支撑较大的屋盖荷载,还能够提供较大的空间自由度,使建筑内部的空间得到充分利用。
在桥梁领域,桁架结构常用于大跨度桥梁的主梁设计。
桁架结构能够提供较大的横向刚度和纵向稳定性,以适应桥梁的荷载和变形。
同时,桁架结构还能够减少桥梁的自重,提高整体的加固效果。
此外,桁架结构还可以应用于塔架、煤矿井架、水泥工厂、电力塔架等工程领域。
桁架结构在这些领域中能够提供稳定的支撑和强度,同时也能够减少工程材料的使用量,降低工程成本。
3.桁架结构设计的考虑因素在进行桁架结构设计时首先是荷载和受力分析。
需要确定桁架结构所承受的荷载类型和大小,并进行力学分析。
根据力学分析的结果,确定杆件和节点的尺寸和数量,以及连接方式。
其次是材料选择。
桁架结构的材料可以选择钢材、木材、混凝土等。
选择适当的材料需要考虑结构的强度、稳定性和耐腐蚀性等因素。
还需要考虑桁架结构的连接方式。
连接杆件和节点的方式有很多种,如焊接、螺栓连接等。
选择合适的连接方式需要考虑结构的刚度和稳定性,以及施工和维修的便利性。
桁架结构的受力特点
(1)所有外力(包括荷载及支座反力)都作用在桁
架的中心平面内,并集中作用于节点上。
(2) 从力学方面分析,桁架外形与简支梁的弯矩图
相似时,上下弦杆的轴力分布均匀,腹杆轴力小,
用料最省;从材料与制造方面分析,木桁架做成三角形,钢桁架采用梯形或平行弦形,钢筋混凝土与预应力混凝土桁架为多边形或梯形为宜。
(3) 桁架的高度与跨度之比,通常,立体桁架为1/12~1/16,立体拱架为1/20~1/30,张拉
立体拱架为1/30~1/50,在设计手册和规范中均有具体规定。
桁架的使用范围很广,在选择桁架形式时应综合考虑桁架的用途、材料和支承方式、施工条件,其最佳形式的选择原则是在满足使用要求前提下,力求制造和安装所用的材料和劳动量为最小。
矩形桁架:为等高度,沿跨度方向各腹杆的轴力变化与剪力图一致,跨中小而支座处大,其值变化较大。
弦杆跨中节间轴力大、靠近支座处轴力较小或为零
三角形桁架:高度自跨中最大处向支座节点最小处呈线性变化,而弯矩的变化自跨中向支座呈抛物线变化,弯矩的减小高度速度比桁架的减小速度慢,故上、下弦杆内力在跨中节间最小,而在靠近支座处最大。
抛物线型的桁架:是最理想的桁架形式。
因桁架高度的变化与外荷载所产生的弯矩图完全一致,使上、下弦杆各节间轴力也完全相等。
梯形桁架:梯形桁架和三角形桁架相比,杆件受力情况有所改善,而且用于屋架中可以更容易满足某些工业厂房的工艺要求。
如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架,杆件受力情况较梯形略差,但腹杆类型大为减少,多用于桥梁和栈桥中。
空腹桁架:空腹桁架基本取用多边形桁架的外形,无斜腹杆,仅以竖腹杆和上下弦相连接。
杆件的轴力分布和多边形桁架相似,但在不对称荷载作用下杆端弯矩值变化较大。
优点是在节点相交会的杆件较少,施工制造方便。
桁架桥
1、桁架桥是桥梁的一种形式。
2、桁架桥一般多见于铁路和高速公路;分为上弦受力和下弦受力两种。
3、桁架由上弦、下弦、腹杆组成;腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆;由于杆件本身长细比较大,虽然杆件之间的连接可能是“固接”,但是实际杆端弯矩一般都很小,因此,设计分析时可以简化为“铰接”。
简化计算时,杆件都是“二力杆”,承受压力或者拉力。
4、由于桥梁跨度都较大,而单榀的桁架“平面外”的刚度比较弱,因此,“平面外”需要设置支撑。
设计桥梁时,“平面外”一般也是设计成桁架形式,这样,桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。
5、有些桥梁桥面设置在上弦,因此力主要通过上弦传递;也有的桥面设置在下弦,由于平面外刚度的要求,上弦之间仍需要连接以减少上弦平面外计算长度。
6、桁架的弦杆在跨中部分受力比较大,向支座方向逐步减小;而腹杆的受力主要在支座附件最大,在跨中部分腹杆的受力比较小,甚至有理论上的“零杆”。
屋架结构
屋架是房屋组成部件之一,平房、中式楼房中房屋组成共有屋面、屋架、墙身、门窗、顶棚、地面、装修、设备、附属物等九类。
(1)屋架的主要缺点是结构高度大,侧向刚度小。
(2)结构高度大,增加了屋面及围护墙的用料,同时也增加了采暖,通
风,采光等设备的负荷,并给音响控制带来困难。
结构侧向刚度小,对于钢屋架特别明显,受压的上弦平面外稳定性差,也
难以抵抗房屋纵向的侧向力,需要设置支撑。
耗钢量不少但未能材尽其用。
(3)屋架结构的形式很多,按所使用材料的不同,分为:木屋架、钢屋
架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架、预应力混凝土屋架、组合屋架(钢-
木,混凝土-钢)等。
(5)按屋架外形的不同,有:三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋架、折
线型屋架、平行弦屋架等。
(6)根据结构受力的特点及材料性能:桥式屋架、无斜腹杆屋架、刚接
屋架、立体桁架。
实例分析:工程概况、结构形式及特点(图文并茂)
红砖厂中有很多桁架结构,这些屋架给人一种美的享受,里面还有很多不同类型的梁式结构
红砖厂是广州第一家非企业非
房地产包装的真正意义创意区,
是一个以国际标准定义的艺术、
生活中心。
现在,红砖厂正以
现代的视野、国际的平台,探
索、打造富有时尚、创意、艺
术和人文精神的新领域。
作为广州第一家非房地产
性质的真正意义创意区,这里
正在发展成一个国际标准定义
的艺术、生活中心。
每一栋红砖厂房,都有一段沉睡的历史,经过经年的岁月沉淀和历史升华,百废待兴。
跟随全球都提倡的“保育与创造”风潮,我们责无旁贷地延续历史,唤醒新生,
艺术生活区的概念油然而生。
每一个大都市都有一片属于自己的LOFT天地,无论是纽约的SOHO,芝加哥的SUHU,北京的798,上海的M50…… 这个在纽约一炮而红的概念在全球迅速蔓延,建立在仓库和厂房的画廊和工作室,介乎于艺术于生活之间,游走于创作与悠闲之中,引发遐想,品味生活。
红专厂在广州正饰演这种角色。
作为2010亚运主办城市,广州成为了亚洲甚至世界的焦点城市,角色自然也焕然一新。
红砖厂艺术生活区的业态种类包括艺术文化交流机构、国际画廊、艺术家工作室、雕塑展厅及广场展示区、酒吧/咖啡厅、进口书店、艺术文化商店、摄影棚、养生会所等数十个种类,是一个以国际标准定义的艺术、生活中心。
这是一个个电线架但这运用了,桁架结构,说明桁架结构的稳定性
是非常好
埃菲尔铁塔的结构体系既直观又简洁:底部是分布在每边128m长底座上的4个巨型倾斜柱墩,倾角54°,由57.63m高度处的第一层平台联系支承;第一层平台和115.73m高度处的第二层平台之间是4个微曲的立柱;再向上4个立柱转化为几乎垂直的、刚度很大的方尖塔,其间在276.13m高度处设有第三层平台;在300.65m高度处是塔顶平台,布置有电视天线。
铁塔总重10000t,承担这些重量的是4个坚固的直伸至下卧持力土层的沉箱基础。
在1884年6月的时候,埃菲尔设计事务所的两位主要工程师EmileNouguier和MauriceKoechlin 就有了设计一座超高塔的思想。
初步的设计像一个巨大的塔架,有四个由格构梁架构成的支腿,分立支撑在基础上并在塔顶收在一起,其间布置等间距横梁联系。
为了更加合意公众的评价,Nouguier和Koechlin 邀请建筑师StephenSauvestre对结构的表现形式作进一步处理。
Sauvestre提议用石砌台座整饰塔脚,用具有纪念性的拱结构连接四个塔柱与第一层平台,每层平台设大型玻璃墙大厅,顶部采用球状造型等装饰手法来亮化结构。
在其后的设计中工程师们进行了进一步的完善,像巨型拱之类的一些设计思想得到保留,并给铁塔以极富性格的表现。
另外,横梁的设置得到简化并与塔柱优化以后的线形相协调,使铁塔结构受力更加简捷,形式更加优美,高扬的动势更加强烈。
第一平台底部4个连接倾斜柱墩的大拱起初是为装饰用的,有人认为这4个拱破坏了塔结构的直线性、简洁性和“诚实”性,也损害了塔身的美观,但事实上这个“伪拱”已被公认为塔身外形的一个基本组成部分。
如果说是横梁将四个塔柱简单联系在一起,那么,巨型拱的设置则把塔柱统一到铁塔这一整体中来。
而且装饰拱的曲线线形与塔柱的曲线线形也很协。