3.4 桁架解析

3.4 静定平面桁架教学要求掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法3.4.1 桁架的特点和组成3.4.1.1 静定平面桁架桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。

这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。

实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。

但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。

因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定：（1）桁架的结点都是光滑的铰结点。

（2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。

（3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。

通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。

3.4.1.2 桁架的受力特点桁架的杆件只在两端受力。

因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。

在杆的截面上只有轴力。

3.4.1.3 桁架的分类（1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。

（图3-14a）（2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。

（图3-14b）（3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。

（图3-14c）3.4.2 桁架内力计算的方法桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法结点法――适用于计算简单桁架。

截面法――适用于计算联合桁架、简单桁架中少数杆件的计算。

联合法――在解决一些复杂的桁架时，单独应用结点法或截面法往往不能够求解结构的内力，这时需要将这两种方法进行联合应用，从而进行解题。

解题的关键是从几何构造分析着手，利用结点单杆、截面单杆的特点，使问题可解。

桁架结构知识点总结归纳桁架结构是一种由多个杆件组成的支撑结构，它具有高强度、刚度和稳定性的特点，常用于建筑、桥梁和其他工程结构中。

桁架结构的设计和施工需要考虑多方面的因素，包括荷载、材料、连接方式等。

在本文中，我们将对桁架结构的基本知识点进行总结归纳，希望能够帮助读者更好地理解和应用桁架结构。

1.桁架结构的基本组成桁架结构由杆件、节点和连接件组成。

杆件是桁架结构的基本构件，它可以是直线型或曲线型的。

节点是杆件的连接点，通过节点将杆件连接在一起，形成桁架结构的整体。

连接件用于连接节点和杆件，常见的连接方式包括焊接、螺栓连接和销钉连接等。

2.桁架结构的类型桁架结构可以根据其构造形式分为平面桁架和空间桁架两种类型。

平面桁架是由一层平面构件组成的桁架结构，而空间桁架由多层平面构件组成的桁架结构。

根据杆件的形状和排列方式，桁架结构还可以分为平行桁架、交叉桁架、空间平行桁架等不同类型。

3.桁架结构的荷载特点桁架结构通常承受静载、动载和温度载荷等多种荷载。

静载是指桁架结构在静止状态下所承受的荷载，包括自重、外加荷载等；动载是指桁架结构在运动状态下所承受的荷载，包括风载、地震载等；温度载荷是指由于温度变化引起的结构变形和内力。

4.桁架结构的受力分析桁架结构的受力分析是设计和施工中的关键环节，它通过计算杆件和节点的内力、变形等参数，确定结构的稳定性和安全性。

在受力分析中需要考虑桁架结构的整体稳定性、节点的刚度和连接件的受力情况等。

5.桁架结构的设计要点桁架结构的设计需要考虑多方面的因素，包括结构的荷载、材料、构造形式等。

在设计中需要合理选择杆件的截面形状和尺寸、节点的连接形式和构造方法、连接件的选型和布局等。

此外，还需要考虑桁架结构的整体稳定性、杆件的疲劳寿命和变形控制等。

6.桁架结构的施工工艺桁架结构的施工包括杆件的加工、节点的装配和连接件的安装等多个环节。

在施工中需严格控制杆件的制作质量、节点的装配精度和连接件的安装工艺。

多边形桁架也称折线形桁架(图c)。

上弦节点位于二次抛物线上，如上弦呈拱形可减少节间荷载产生的弯矩,但制造较为复杂。

在均布荷载作用下,桁架外形和简支梁的弯矩图形相似，于是上下弦轴力分布均匀，腹杆轴力较小，用料最省，是工程中常用的一种桁架形式。

形式选择 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；从材料与创造方面分析，木桁架做成三角形，钢桁架采用梯形或者平行弦形，钢筋混凝土与预应力混凝土桁架为多边形或者梯形为宜。

平面桁架普通按理想的铰接桁架进行计算，即假设荷载施加在桁架节点上（如果荷载施加在节间时，可按简支梁换算为节点荷载），并和桁架的全部杆件均在同一平面内，杆件的重心轴在向来线上，节点为可自由转动的铰接点。

理想状态下的静定桁架，可以将杆件轴力作为未知量，按静力学的数解法或者图解法求出已知荷载下杆件的轴向拉力或者压力工程用的桁架节点，普通是具有一定刚性的节点而不是理想的铰接节点，由于节点刚性的影响而浮现的杆件弯曲应力和轴向应力称为次应力。

计算次应力需考虑杆件轴向变形，可用超静定结构的方法或者有限元法求解。

空间桁架由若干个平面桁架所组成，可将荷载分解成与桁架同一平面的分力按平面桁架进行计算，或者按空间铰接杆系用有限元法计算木桁架设计原则桁架的高跨比1.桁架跨度中央的高度h与跨度l的比值称为高跨比。

为保证桁架具有足够的刚度，按桁架的外形，分别规所示。

定木桁架、钢木桁架高跨比的最小限值如表6.3.1规定的桁架，不必再核算其挠度。

高跨比值已符合表6.3.1桁架的预起拱度2.为了消除桁架可见的挠度，不论木桁架或者钢木桁架，皆应在创造时预先向上起拱。

起拱度通常取为桁架跨。

起拱时应保持桁架的高跨比不变，木桁架常在下弦接头处提高(图6.3.9)，而钢木桁架则常在度的1/200下弦节点处提高。

桁架节间的划分3.桁架节间的划分原则是：根据荷载、跨度及所用木材强度设计值的大小进行节间划分，在常用木材规格范围内，充分利用上弦的承载能力。

桁架结构第三章桁架(屋架)结构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。

它在历史上出现很早，公元前500年罗马⼈就在多瑙河上修建了桁架桥梁；后来迅速成为普遍的结构形式应⽤于⼟⽊⼯程⼤跨度的结构中，在房屋建筑中尤其得到⼴泛推⼴。

1．优点：受⼒合理、计算简单、施⼯⽅便、适应性强，对⽀座⽆横向推⼒，应⽤⼴泛。

2．缺点：结构⾼度⼤，侧向刚度⼩。

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。

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，这就需要设置⽀撑。

⼀般房屋的纵向侧向⼒并不⼤，但⽀撑很多，都按构造(长细⽐)要求确定截⾯，故耗钢不少却未能材尽其⽤。

第三章桁架结构3.1桁架结构的受⼒特点3.2屋架结构的型式3.3屋架结构的选型与布置3.4⽴体桁架3.5 张弦结构3.6 桁架结构的其他型式桁架的受⼒与梁的区别1、上弦受压、下弦受拉，形成⼒偶来平衡外荷载所产⽣的弯矩。

2、由斜腹杆轴⼒中的竖向分量来平衡外荷载所产⽣的剪⼒。

3、桁架结构中，各杆单元均为轴向受拉或轴向受压构件，使材料的强度可以得到充分的发挥。

主桁架（1）直杆：组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中⼼线(轴线)都在同⼀平⾯内，这⼀平⾯称为桁架的中⼼平⾯。

⽊材――榫接、钉连接钢桁架――焊接或螺栓连接3.1.2桁架结构计算的假定（2）节点均为铰节点：桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。

钢筋混凝⼟――刚性连接严格地说，钢桁架和钢筋混凝⼟桁架都应该按刚架结构计算，各杆件除承受轴⼒外还承受弯矩的作⽤。

但进⼀步的理论分析和⼯程实践经验表明，上述杆件内的弯矩所产⽣的应⼒很⼩，只要在节点构造上采取适当的措施，该应⼒对结构或构件不会造成危害，故⼀般计算中桁架结构节点均按铰接处理。

3.1.2桁架结构计算的假定（2）节点均为铰节点：桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。