平面桁架的组成与分类

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：桁架是由直杆组成，全部由铰结点连接而成的结构。图3-24图3-25在平面桁架的计算简图中，通常做如下三点假定：每个结点都是光滑无摩擦力的理想铰结点；每根杆件的轴线都是直线，且在同一平面内都通过铰的中心；所有荷载都作用在结点上。符合上述假定的桁架称为理想桁架，当桁架中各杆的轴线和外力都作用在同一平面内时，称为平面桁架。图3-26桁架的内力计算与其几何组成有着紧密的联系，按桁架几何组成的特点，平面桁架可分为：简单桁架。

梁和刚架在荷载作用下，内力以弯矩为主，截面上的应力按不均匀的三角形分布，因此，杆截面的材料不能被充分利用，当跨度较大时，需要较大的截面高度，不经济，而桁架则弥补了上述结构的不足。桁架是由直杆组成，全部由铰结点连接而成的结构。在结点荷载作用下，桁架各杆的内力只有轴力，截面上应力是均匀分布的，材料得到充分的利用。因此，桁架在大跨度的结构中应用非常广泛，如民用房屋和工业厂房中的屋架、托架，大跨度的铁路和公路桥梁，起重设备中的塔架，以及建筑施工中的支架，等等。例如图 3-24 所示为房屋建筑中钢屋架的计算简图，图 3-25 所示为九江长江大桥主桁横梁的一段。

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图3-24

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图3-25

在平面桁架的计算简图中，通常做如下三点假定：

（1）每个结点都是光滑无摩擦力的理想铰结点；

（2）每根杆件的轴线都是直线，且在同一平面内都通过铰的中心；

（3）所有荷载都作用在结点上。

符合上述假定的桁架称为理想桁架，当桁架中各杆的轴线和外力都作用在同一平面内时，称为平面桁架。理想桁架中各杆的内力只有轴力，然而，实际上在钢、钢筋混凝土的桁架中的结点，都具有不同程度的抵抗转动的刚性，杆件可能是连续地通过结点，且结点所连各杆的轴线也可能并非全都汇交于一点。因此，实际桁架中的各杆不可能只承受轴力。通常把根据计算简图求出的内力称为主内力，把由于实际情况与理想情况不完全相符而产生的附加内力称为次内力。理论分析和实测表明，在一般情况下次内力可忽略不计。本书仅讨论主内力的计算。

在桁架中，依据各杆所处的位置的不同，可分为弦杆和腹杆两类。如图 3-24 所示桁架，桁架上、下边缘的杆件分别称为上弦杆和下弦杆，上、下弦杆之间的杆件称为腹杆，腹杆又分为竖杆和斜杆。弦杆相邻两结点之间的水平距离d 称为节间长度，两支座之间的水平距离l 称为跨度，桁架最高点至支座连线的垂直距离h 称为桁高。

桁架的种类很多，从不同的观点出发可有不同的分类方法。按照桁架外形的特点区分，可分为平行弦桁架［见图 3-26（a）］、抛物线桁架或折线桁架［见图 3-26（b）］、三角形桁架［见图 3-26（c）］和梯形桁架［见图 3-26（d）］等；按照桁架支座反力的特点区分，可分为梁式桁架（见图3-26）和有推挽力桁架（见图 3-27）。

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