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(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)(或結(jié)點(diǎn))。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(jiǎn)化為平面桁架來(lái)計(jì)算。
足夠強(qiáng)度—不發(fā)生斷裂或塑性變形;足夠剛性—不發(fā)生過(guò)大的彈性變形;足夠穩(wěn)定性—不發(fā)生因平衡形式的突然轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致坍塌;良好的動(dòng)力學(xué)特性—抗震、抗風(fēng)性。
桁架的設(shè)計(jì)要求: 要有符合要求的桿件;要有良好的連接件,包括鉚釘、銷(xiāo)釘及焊縫的連接。這些就涉及到桁架的類(lèi)型、桿件的尺寸和材料,但首先是靜力學(xué)分析。
根據(jù)桁架桿件所用的材料和計(jì)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(qiáng)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(guò)容許撓度來(lái)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。
這樣無(wú)論是抗彎還是抗剪,桁架結(jié)構(gòu)都能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮,從而適用于各種跨度的建筑屋蓋結(jié)構(gòu)。更重要的意義還在于,它將橫彎作用下的實(shí)腹梁內(nèi)部復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為桁架桿件內(nèi)簡(jiǎn)單的拉壓應(yīng)力狀態(tài),使我們能夠直觀地了解力的分布和傳遞,便于結(jié)構(gòu)的變化和組合。