桁架結(jié)構(gòu)是一個(gè)技術(shù)術(shù)語(yǔ)，拼音為Hé n π   Ji à   Ji é   π ò u，桁架指桁架梁，是一種格構(gòu)梁結(jié)構(gòu)。桁架結(jié)構(gòu)常用于大跨度廠房、展覽館、在體育館和橋梁等公共建筑中。桁架通常被稱為屋架，因?yàn)樗鼈冎饕糜诮ㄖ蓓斀Y(jié)構(gòu)。

桁架結(jié)構(gòu)

桁架的歷史演變

只承受節(jié)點(diǎn)荷載的等直桿的理想鉸接系統(tǒng)稱為桁架結(jié)構(gòu)。它被一些軸相交于一點(diǎn)的工程結(jié)構(gòu)所抽象和簡(jiǎn)化。桁架最早用于建造木橋和屋頂桁架。古羅馬人用桁架來(lái)建造橫跨多瑙河的特雷河大橋的上部結(jié)構(gòu)（發(fā)現(xiàn)于羅馬浮雕中）文藝復(fù)興時(shí)期的意大利建筑師（帕拉第奧 帕拉第奧）也開始使用木桁架來(lái)建造橋梁、湯式、豪式桁架。英國(guó)最早的金屬桁架建于1845年，適用于類似木桁架中的格子桁架第二年，三角形沃倫桁架被采用。

跨中主要結(jié)構(gòu)特征

所有的桿都向一個(gè)方向受力、壓力是主要因素，通過(guò)合理布置上下弦桿和腹桿可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)中彎矩和剪力的分布。由于水平拉力、內(nèi)部壓縮力實(shí)現(xiàn)自平衡，整個(gè)結(jié)構(gòu)不對(duì)支座產(chǎn)生水平推力。結(jié)構(gòu)布置靈活，適用范圍廣。桁架梁和實(shí)腹梁（也就是我們平時(shí)看到的光束）相比之下，在抗彎方面，由于受拉和受壓截面集中布置在上下兩端，內(nèi)力臂增大，使得同樣數(shù)量的材料達(dá)到更大的抗彎強(qiáng)度。在抗剪方面，通過(guò)合理布置腹桿，可以將剪力逐漸轉(zhuǎn)移到支座上。這樣，桁架結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，無(wú)論是彎曲還是剪切，因此適用于建造各種跨度的屋頂結(jié)構(gòu)。更重要的是，它將橫向受彎的實(shí)腹梁中復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為桁架桿件中簡(jiǎn)單的拉壓應(yīng)力狀態(tài)，使我們可以直觀地了解力的分布和傳遞，便于結(jié)構(gòu)的變化和組合。

桁架可以根據(jù)不同的特性進(jìn)行分類。

一、根據(jù)桁架的形狀分為：

1.平行弦桁架（雙層結(jié)構(gòu)布置方便；有利于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，但桿力分布不夠均勻）

2.折弦桁架（如拋物線桁架梁，形狀與簡(jiǎn)支梁在均布荷載作用下的彎矩圖相同，桿件受力分布均勻，材料使用經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜）

3.三角形桁架（桿力分布更不均勻，結(jié)構(gòu)布置困難，但斜面滿足屋面排水需要）

二、按桁架幾何組成劃分：

1.簡(jiǎn)單桁架（它由一個(gè)基本的鉸鏈三角形和依次添加的二元體組成）

2.聯(lián)合桁架（它由幾個(gè)簡(jiǎn)單的桁架按照幾何不變系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合規(guī)則組合而成）

3.復(fù)雜桁架（不同于前兩種的其他超靜定桁架）

三、根據(jù)水平推力：

1.無(wú)推力梁桁架（與相應(yīng)的實(shí)梁結(jié)構(gòu)相比，空心率大，上下弦桿受彎，腹桿以抗剪為主，受力合理，用料經(jīng)濟(jì)）

2.推力拱桁架（拱圈與拱形上部結(jié)構(gòu)為一體，整體性好，施工方便，跨越能力強(qiáng)，節(jié)省鋼材）

受力特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)內(nèi)力只有軸力，沒有彎矩和剪力。這種力學(xué)特性反映了實(shí)際結(jié)構(gòu)的主要因素，軸力稱為桁架的主要內(nèi)力。實(shí)際結(jié)構(gòu)（如鋼筋混凝土屋架鉚接（栓）連接或焊接鋼桁架橋）由于接頭的非理想鉸鏈，還存在較小的彎矩和剪力2（理想鉸接沒有）對(duì)軸向力也影響不大（由于節(jié)點(diǎn)的剛度和桁架桿的截面積與慣性矩之比，一般減少5%～0.1%，稱為次內(nèi)力。

考慮承受交叉力系作用的桁架各節(jié)點(diǎn)的平衡，可逐一建立各節(jié)點(diǎn)的投影平衡方程，求出所有未知桿件力這種方法稱為節(jié)點(diǎn)法，最適用于簡(jiǎn)單桁架。求解時(shí)應(yīng)根據(jù)組成特點(diǎn)先確定零杠，盡量避免聯(lián)立方程。有時(shí)只需要幾個(gè)桿件的內(nèi)力，或者當(dāng)節(jié)點(diǎn)法可以 對(duì)于組合桁架和復(fù)雜桁架，需要采用截面法。有選擇地切斷吧（一般不超過(guò)三桿）以桁架的局部為平衡對(duì)象，考慮其中的任意一部分，由平衡方程即可得到桿件所需的軸力。對(duì)于某些桁架（如K式桁架）節(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用更有效。對(duì)于復(fù)雜的桁架或有許多桿件的空間桁架，最好的選擇應(yīng)該是計(jì)算機(jī)方法。

各種梁桁架的比較

梁桁架可以認(rèn)為是由梁演變而來(lái)的相同跨度的梁和普通梁桁架在相同均布荷載下的內(nèi)力比較如下。桁架的形狀對(duì)構(gòu)件的內(nèi)力分布有很大影響。平行弦桁架的弦桿內(nèi)力從跨中向兩端遞減；而三角形桁架的弦桿內(nèi)力從跨中向兩端逐漸增大。這是因?yàn)殍旒芤蕾囉?、如果下弦桿的內(nèi)力形成截面彎矩，則弦桿的內(nèi)力可表示為：

F=±M°/r

其中m為同跨度簡(jiǎn)支梁對(duì)應(yīng)桁架節(jié)點(diǎn)位置的截面彎矩，r為弦內(nèi)力向中心的力臂。在均布荷載作用下，簡(jiǎn)支梁的彎矩按拋物線規(guī)律分布，并在跨度內(nèi)達(dá)到最大值。因?yàn)槠叫需旒芟覘U的力臂不變，所以內(nèi)力從跨中向兩端遞減；三角形桁架弦桿的力臂從跨中向兩端呈線性遞減，按拋物線規(guī)律比M快，所以弦桿內(nèi)力從跨中向兩端遞增。當(dāng)桁架上弦的節(jié)點(diǎn)位于一條拋物線上時(shí)，下弦的力臂和每個(gè)上弦的水平分力都像M一樣按拋物線規(guī)律變化，所以每個(gè)下弦的內(nèi)力和每個(gè)上弦的水平分力相等，所以每個(gè)上弦的內(nèi)力幾乎相等。

平行弦桁架的豎桿內(nèi)力和斜桿的豎向分力與簡(jiǎn)支梁相應(yīng)位置的剪力相等，因此從中間向兩端增大；拋物線桁架的上弦桿符合合理的拱軸線，作用在上弦桿節(jié)點(diǎn)上的豎向力完全被上弦桿的軸力平衡，因此腹桿內(nèi)力為零；三角形桁架腹桿的內(nèi)力從中間向兩端逐漸增大。

1、桁架橋是橋梁的一種。

2、桁架橋一般常見于鐵路和公路；可分為上弦應(yīng)力和下弦應(yīng)力。

3、桁架由上弦、下弦、腹桿組成；腹桿的形式分為斜腹桿、直腹桿；由于構(gòu)件本身的長(zhǎng)細(xì)比很大，雖然構(gòu)件之間的連接可能“固接”然而，桿端的實(shí)際彎矩通常很小，因此設(shè)計(jì)分析可簡(jiǎn)化如下“鉸接”簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)，成員都是“二力桿”承受壓力或張力。

4、因?yàn)闃蛄嚎缍却?，而且桁架單一“平面外”的剛度相?duì)較弱，因此，“平面外”需要設(shè)置支撐。設(shè)計(jì)橋梁時(shí)，“平面外”一般也設(shè)計(jì)成桁架，使橋梁形成一個(gè)整體，雙向剛度好。

5、有些橋面設(shè)置在上弦桿上，所以力主要通過(guò)上弦桿傳遞；一些橋面位于下弦桿由于平面外剛度的要求，上弦桿仍需連接，以減少上弦桿的平面外計(jì)算長(zhǎng)度。

6、桁架弦桿的應(yīng)力在跨中較大，向支座方向逐漸減?。坏箺U應(yīng)力最大主要在支座附件，跨中部分腹桿應(yīng)力相對(duì)較小，即使理論上也是如此“零桿”