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平面桁架

组成桁架的杆件的轴线和所受外力都在同一平面上。平面桁架可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的。每添加两个杆,须形成一个新节点才能使结构的几何形状保持不变。这种能保持几何坚固性的桁架叫作无余杆(或叫无冗杆)桁架。如果只添加杆件而不增加节点,就不能保持桁架的几何坚固性,这种桁架叫作有余杆(或叫有冗杆)桁架。

各类梁式桁架的比较

梁式桁架可以看作是由梁演化而来,对同样跨度的梁和常见梁式桁架,在相同均布荷载作用下的内力情况作如下比较。桁架的外形对杆件内力分布影响很大。平行弦桁架弦杆的内力由跨中向两端递减;而三角形桁架弦杆的内力却由跨中向两端递增。这是由于桁架是依靠上、下弦杆的内力形成截面弯矩的,弦杆的内力可以表示为:

F=±M°/r

式中M°为同样跨度简支梁相应桁架节点位置的截面弯矩,r为弦杆内力对距心的力臂。在均布荷载作用下,简支梁的弯矩是按抛物线规律分布的,供应机械手,在跨中达到大值。因平行桁架弦杆的力臂是不变的,所以内力由跨中向两端递减;三角形桁架弦杆的力臂有跨中向两端按线性规律递减,快于M°按抛物线规律递减的速度,所以弦杆内力由跨中向两端递增。当桁架的上弦节点位于一条抛物线上时,其下弦以及各上弦水平分力对矩心的力臂与M°一样均按抛物线规律变化,故各下弦杆内力及各上弦杆水平分力的大小均相等,这样各上弦的内力也近乎相等。

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)。

三、按所受水平推力分:

1.无推力的梁式桁架(与相应的实梁结构比较,掏空率大,上下弦杆抗弯,腹杆主要抗剪,受力合理,用材经济);

2.有推力的拱式桁架(拱圈与拱上结构联为一体整体性好,便于施工,跨越能力强,节省钢材料)。

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