組成桁架的桿件的軸線和所受外力都在同一平面上(圖1)。平面桁架可視為在一個基本的三角形框上添加桿件構(gòu)成的。每添加兩個桿,須形成一個新節(jié)點才能使結(jié)構(gòu)的幾何形狀保持不變。這種能保持幾何堅固性的桁架叫作無余桿(或叫無冗桿)桁架。如果只添加桿件而不增加節(jié)點,就不能保持桁架的幾何堅固性,這種桁架叫作有余桿(或叫有冗桿)桁架。
空腹桁架基本取用多邊形桁架的外形,無斜腹桿,僅以豎腹桿和上下弦相連接。桿件的軸力分布和多邊形桁架相似,但在不對稱荷載作用下桿端彎矩值變化較大。優(yōu)點是在節(jié)點相交會的桿件較少,施工制造方便。
跨中主要結(jié)構(gòu)特點
各桿件受力均以單向拉、壓為主,通過對上下弦桿和腹桿的合理布置,可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實現(xiàn)了自身平衡,整個結(jié)構(gòu)不對支座產(chǎn)生水平推力。結(jié)構(gòu)布置靈活,應(yīng)用范圍非常廣。桁架梁和實腹梁(即我們一般所見的梁)相比,在抗彎方面,由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端,增大了內(nèi)力臂,使得以同樣的材料用量,實現(xiàn)了更大的抗彎強(qiáng)度。在抗剪方面,通過合理布置腹桿,能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。
桁架可按不同的特征進(jìn)行分類。
一、根據(jù)桁架的外形分為:
1.平行弦桁架(便于布置雙層結(jié)構(gòu);利于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),但桿力分布不夠均勻);
2.折弦桁架(如拋物線形桁架梁,外形同均布荷載下簡支梁的彎矩圖,桿力分布均勻,材料使用經(jīng)濟(jì),構(gòu)造較復(fù)雜);
3.三角形桁架(桿力分布更不均勻,構(gòu)造布置困難,但斜面符合屋頂排水需要)。
二、以桁架幾何組成方式分:
1.簡單桁架(由一個基本鉸結(jié)三角形依次增加二元體組成);
2.聯(lián)合桁架(由幾個簡單桁架按幾何不變體系的簡單組成規(guī)則聯(lián)合組成);
3.復(fù)雜桁架(不同于前兩種的其它靜定桁架)。
三、按所受水平推力分:
1.無推力的梁式桁架(與相應(yīng)的實梁結(jié)構(gòu)比較,掏空率大,上下弦桿抗彎,腹桿主要抗剪,受力合理,用材經(jīng)濟(jì));
2.有推力的拱式桁架(拱圈與拱上結(jié)構(gòu)聯(lián)為一體整體性好,便于施工,跨越能力強(qiáng),節(jié)省鋼材料)。