桁架结构
结构形式 桁架
结构形式桁架桁架是一种常见的结构形式，由多个杆件和节点组成。
它具有轻巧、稳定、承载能力强等特点，被广泛应用于建筑、桥梁、航天器等领域。
一、桁架的构成桁架由杆件和节点组成。
杆件可以是直线形状的，也可以是曲线形状的。
节点则是连接杆件的关键部分，通常是由连接板和螺栓组成。
杆件和节点的组合形成了桁架的整体结构。
二、桁架的分类桁架可以根据杆件的形状、节点的布置以及整体结构的特点进行分类。
常见的桁架类型包括平面桁架、空间桁架、刚性桁架和弹性桁架等。
1. 平面桁架平面桁架是指所有杆件和节点都在同一平面内的桁架结构。
它通常用于搭建临时性建筑物、体育场馆等场所。
平面桁架结构简单、搭建方便，但承载能力相对较低。
2. 空间桁架空间桁架是指杆件和节点在三维空间中构成的桁架结构。
它可以根据需要进行复杂的布置和组合，具有较高的承载能力和稳定性。
空间桁架常用于大型建筑、桥梁和航天器等领域。
3. 刚性桁架刚性桁架是指杆件和节点具有足够刚度的桁架结构。
它可以承受较大的外部荷载，并保持结构的稳定性。
刚性桁架常用于大跨度建筑、高楼大厦等场所。
4. 弹性桁架弹性桁架是指杆件和节点具有一定的弹性变形能力的桁架结构。
它可以在受到外部荷载时发生一定的弹性变形，从而减小对结构的影响。
弹性桁架常用于地震区域建筑、高速铁路桥梁等工程。
三、桁架的应用桁架由于其轻巧、稳定、承载能力强等特点，被广泛应用于各个领域。
1. 建筑领域在建筑领域，桁架常用于搭建临时性建筑物、体育场馆等场所。
它可以快速搭建，且承载能力较强，能够满足大量人员的需求。
2. 桥梁领域桥梁是桁架应用的重要领域之一。
桁架结构可以用于搭建大跨度的桥梁，如悬索桥、斜拉桥等。
这些桥梁具有较高的承载能力和稳定性，能够满足车辆和行人的通行需求。
3. 航天器领域在航天器领域，桁架常用于构建空间站、卫星等航天器。
由于航天器需要承受外部的高温、高压和重力等环境条件，桁架结构能够提供足够的稳定性和承载能力，确保航天器的正常运行。
桁架结构(trussstructure).
3. 零杆 零内力杆简称零杆（zero bar）。
FN2=0 FN1=0
FN=0
FN=0
判断结构中的零杆
FP
FP
FP/ 2
FP/2
FP
2.5.3 结点法（nodal analysis method）
以只有一个结点的隔离体为研究对象，用 汇交力系的平衡方程求解各杆的内力的方法
三、按几何组成分类
简单桁架 （simple truss）
联合桁架 （combined truss）
复杂桁架 （complicated truss）
四、按受力特点分类： 1. 梁式桁架 2. 拱式桁架
五、计算方法
１.结点法 2.截面法 3.联合法
六、结构计算的技巧应用 在用结点法进行计算时，注意以下三点，可
例1. 求以下桁架各杆的内力
0 -33 34.8
19
19 YNAD CD 0.5 X NAD AC 1.5
0 -33
-33
34.8 -8
19
19
0 -33
-33
34.8
-8 -5.4
19
37.5
19
-8 kN
YDE CD 0.75 X DE CE 0.5
0 -33
-33 -33
2.5.2 桁架结构的分类：
一、根据维数分类 1. 平面（二维）桁架（plane truss） ——所有组成桁架的杆件以及荷载的作 用线都在同一平面内
2. 空间（三维）桁架（space truss） ——组成桁架的杆件不都在同一平面内
二、按外型分类 1. 平行弦桁架 2. 三角形桁架 3. 抛物线桁架 4. 梯形桁架
桁架(truss)
桁架结构的受力特点 桁架结构的组成
桁架结构的计算假定
各杆均为直杆，各杆的中心线都在 同一平面内； 各杆相连接的节点均为铰接节点；
所有外力均作用于桁架平面内，且 集中作用于节点上。
桁架结构的内力
弦杆内力
腹杆内力
由平衡条件可得斜腹杆内力:ຫໍສະໝຸດ 竖向腹杆的内力：•
•
•
屋架结构的选型
屋架的受力性能 抛物线形屋架最好，适用与大中跨建筑； 三角形屋架最差，适用与中小跨建筑； 梯形屋架居中。 屋面防水的要求 采用能弯曲的屋面材料，适用弧形或缓坡梯形 式屋架； 采用瓦类屋面材料，适用于三角形、陡坡梯形 等屋架。
屋架结构的选型
屋架结构的跨度 跨度≤18m时，选用钢筋混凝土-钢组 合屋架或钢-木屋架； 跨度≤36m时，选用预应力混凝土屋 架或钢屋架； 跨度≥ 36m时，选用钢屋架。
矩形钢屋架
特殊形式钢屋架
钢筋 混凝土 屋架
钢筋混凝土-钢组合屋架
屋架结构的选型与布置
屋架结构的主要尺寸
矢高：直接影响桁架刚度和杆件内 力，一般为1/10~1/5 坡度：满足排水要求，瓦屋面≥1/3, 其它屋面1/8~1/12 节间长度：上弦稍短，下弦稍长， 与受荷载条件与屋架材 料有关，一般为1.5~4.0m。
空腹 桁架 （刚接 桁架）
空腹屋架的工程实例
常用屋架的实例
常用屋架的实例
材料的耐久性 钢、木材料易腐蚀，预应力混凝土耐腐性能最佳。
屋架结构的布置
屋架的跨度 以3m为模数 屋架的间距 常为等间距平行排列，最常见的间距有 6m，也有用7.5m、9m和12m。 屋架的支座 屋架两端的支座一般为同一标高； 支座的形式应保持为铰支。
桁架结构
2.三角形桁架的高度自跨中最大处向支座节点最小处呈线 性变化,而弯矩的变化自跨中向支座呈抛物线变化,弯矩的减 小速度比桁架高度 的减小速度慢,故上、 下弦杆内力在跨中节 间最小,而在靠近支 座处最大。可见，三 角形桁架的杆件内力 也是不均匀的。
3.拱形屋架是最理想的桁架形式。因桁架高度的变化与外 荷载所产生的弯矩图完全一致,使上、下弦杆各节间轴力也 完全相等。可见，它的杆件内力大致均匀，从力学角度看， 它的形状与简支 梁的弯矩图形相 似，其形状符合 受荷后的内力变 化规律。
钢筋混凝土-钢组合屋架
上弦杆采用刚劲混凝土，下弦杆采用型钢。充分利用两种 材料的特性。屋架在荷载作用下，上弦主要承受压力，有时 还承受弯矩，下弦承受拉力。组合屋架的自重轻，节省材料， 常用跨度为9～18m。
常用组合屋架：折线形屋架，下撑式五角星屋架以及三铰，两铰屋架等。
木屋架
一般为三角形屋架， 内力支座处大而跨中小。 适用于跨度在18米以内 的建筑中。
二，桁架结构外形与内力的关系
桁架是有杆件组成的格构体系，其结点一般假定为铰结点， 当荷载作用在结点上时，桁架的杆件内力与桁架的外形有着 密切的关系。下面介绍几种不同外形桁架的杆件内力情况： 1.平行弦屋架为等高度, 沿跨度方向各腹杆的轴力变 化与剪力图一致,跨中小而 支座处大,其值变化较大。 弦杆跨中节间轴力大、靠 近支座处轴力较小或为零。 可见，内力是不均匀的。
五，建筑实例-国家大剧院：源自国家大剧院壳体钢结构主要由148榀沿椭球面均匀垂直布置 的平面桁架、11840根水平 布置的环向系杆、对称布置 的四块平面斜撑及顶部结构 组成，也就是说国家大剧院 是以众多桁架组成的壳体结 构。
平面桁架按照是否外露分为长轴桁架和短轴桁架，短轴桁 架区域的屋面采用玻璃形式，为外露构件；长轴桁架区域的 屋面采用钛合金板形式，为隐蔽构件；水平布置的为环向系 杆，通过两端的半球与平面桁架连接。
桁架的名词解释
桁架的名词解释桁架是一种由斜杆和横杆构成的空间结构，通常用于支撑建筑物、桥梁和其他大型结构。
它具有轻量化、刚性强、耐久性好等特点，因此成为现代工程领域中常见的结构形式。
一、桁架的基本结构和类型桁架的基本结构是由许多直杆和横杆组成的三角形网格状结构。
这种结构可以有效地将荷载传递到支撑点，提供了良好的力学性能。
根据桁架的不同形式和用途，可以分为以下几种类型。
1. 三角形桁架：由一系列等边或不等边三角形组成的桁架结构。
这种结构具有简单、稳定的特点，常用于梁、柱、屋顶等构件的支撑。
2. 空间桁架：由多个平面桁架组合而成的三维结构。
通过增加纵向横杆，可以增强整个结构的刚度和稳定性，常用于跨度较大的桥梁、建筑物和航天器的支撑。
3. 曲线桁架：由弯曲的杆件组成的桁架结构。
它可以适应不规则或曲线形状的空间，使得结构更加美观，常用于建筑物和雕塑等艺术装置。
二、桁架的优点和应用领域桁架作为一种特殊的结构形式，具有以下几个优点，所以广泛应用于各个领域。
1. 轻量化：桁架结构采用空间网格形式，将结构材料用于最有效的位置，最大限度地减少材料的使用量。
因此，相比于传统的结构形式，桁架结构具有更轻巧的特点，在建筑和航空航天领域有很高的实用价值。
2. 刚性强：桁架结构的三角形网格使得结构具有良好的刚性和稳定性。
即使在受到较大外力作用时，桁架结构仍能够保持稳定，不产生明显的形变或破坏。
这一特点使得桁架结构在大跨度建筑物和桥梁中得到广泛应用。
3. 耐久性好：由于桁架结构较轻巧，其自重对结构的影响较小，减少了因自重引起的变形和疲劳破坏。
此外，桁架结构可以通过防腐处理和涂层保护来提高耐久性，延长使用寿命。
桁架结构的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面。
1. 建筑领域：桁架结构在大跨度建筑物中被广泛运用。
例如，跨度较大的体育馆、机场航站楼、展馆等，往往采用桁架结构进行支撑，以满足较大跨度下的刚度要求。
2. 桥梁工程：桁架结构在桥梁工程中有着重要的应用。
桁架结构
第三章桁架(屋架)结构只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。
它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。
它在历史上出现很早，公元前500年罗马人就在多瑙河上修建了桁架桥梁；后来迅速成为普遍的结构形式应用于土木工程大跨度的结构中，在房屋建筑中尤其得到广泛推广。
1．优点：受力合理、计算简单、施工方便、适应性强，对支座无横向推力，应用广泛。
2．缺点：结构高度大，侧向刚度小。
¾结构高度大增加了屋面及围护墙的用料，同时也增加了采暖、通风、采光等设备的负荷，并给音响控制带来困难。
¾侧向刚度小，对于钢屋架特别明显受压的上弦平面外稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，这就需要设置支撑。
一般房屋的纵向侧向力并不大，但支撑很多，都按构造(长细比)要求确定截面，故耗钢不少却未能材尽其用。
第三章桁架结构3.1桁架结构的受力特点3.2屋架结构的型式3.3屋架结构的选型与布置3.4立体桁架3.5 张弦结构3.6 桁架结构的其他型式桁架的受力与梁的区别1、上弦受压、下弦受拉，形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩。
2、由斜腹杆轴力中的竖向分量来平衡外荷载所产生的剪力。
3、桁架结构中，各杆单元均为轴向受拉或轴向受压构件，使材料的强度可以得到充分的发挥。
主桁架（1）直杆：组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线(轴线)都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。
木材――榫接、钉连接钢桁架――焊接或螺栓连接3.1.2桁架结构计算的假定（2）节点均为铰节点：桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
钢筋混凝土――刚性连接严格地说，钢桁架和钢筋混凝土桁架都应该按刚架结构计算，各杆件除承受轴力外还承受弯矩的作用。
但进一步的理论分析和工程实践经验表明，上述杆件内的弯矩所产生的应力很小，只要在节点构造上采取适当的措施，该应力对结构或构件不会造成危害，故一般计算中桁架结构节点均按铰接处理。
3.1.2桁架结构计算的假定（2）节点均为铰节点：桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
第三章 桁架结构解析
第三章桁架结构第一节桁架结构的特点由简支梁发展成为桁架的过程――简支梁在均布荷载作用下，沿梁轴线弯曲，剪力的分布及截面正应力的分布（分为受压区和受拉区两个三角形）在中和轴处为零。
截面上下边缘处的正应力最大，随着跨度的增大，梁高增加。
根据正应力的分布特点，要节省材料，减轻自重，先形成工字型梁――继续挖空成空腹形式――最后，中间剩下几根截面很小的连杆时，就发展成为“桁架”。
由此可见，桁架是从梁式结构发展产生出来的。
桁架的实质是利用梁的截面几何特征的几何因素――构件截面的惯性矩I增大的同时，截面面积反而可以减小。
梁结构的梁高加大时，自重随之增加很多，桁架结构无此弊端。
Z在实际工作中，由于其自重轻，用料经济，易于构成各种外形适应不同的用途，桁架成为一种应用极广泛的形式，除经常用于屋盖结构外，（我们常说的屋架），还用于皮带运输机栈桥、塔架和桥梁等。
（如图示各种组合屋架、武汉长江大桥采用的桁架形式等）一．桁架结构计算的假定（基本特点）1．杆件与杆件之间相连接的节点均为铰接节点2．所有杆件的轴线都在同一平面内。
（这一平面称为桁架的中心平面）3．所有外力（包括荷载与支座反力）都作用在桁架的中心平面内，且集中作用在节点上实际桁架与上述假定是有差别的，尤其是节点铰接的假定。
例如：木桁架常常为榫接，它与铰接的假定是接近的。
而钢桁架有些杆件在节点处是连续的，腹杆采用的是节点板焊接或铆接，节点具有一定的刚性；混凝土节点构造往往采用刚性连接。
尽管如此，科学试验和工程实践均表明，上述不符合假定的因素对桁架影响很小，只要采取适当的构造措施，就能保证这些因素产生的应力对结构和杆件不会造成危害。
故桁架在计算中仍按“节点铰接”处理。
假定3 “集中力作用在节点上”是保证桁架各杆件仅承受轴向力的前提。
对于桁架上直接搁置屋面板或屋架下弦承受吊顶荷载时，当上下弦间有荷载作用时，则会使原来杆件的受力形式发生变化（纯压、纯拉变为压弯、拉弯构件），从而使得上、下弦截面尺寸变大，材料用料增加。
桁架结构体系
6
苏格兰福斯海湾桥
关西国际机场联络桥
7
8
• 屋架的主要缺点是结构高度大。结构高度大，增加 了屋面及围护墙的用料，同时也增加了采暖，通风 ，采光等设备的负荷，并给音响控制带来困难。
• 侧向刚度小，对于钢屋架特别明显，受压的上弦平 面外稳定性差，也难以抵抗房屋纵向的侧向力，需 要设置支撑。一般房屋纵向的侧向力并不大，但支 撑很多，都按构造（长细比）要求确定截面，故耗 钢量不少但未能材尽其用。
18
三角形屋架： 用于屋面坡度较大的屋盖
结构中。内力变化较大，弦 杆内力在支座处最大，在跨 中最小，材料强度不能充分 发挥作用。一般用于中小跨 度的轻屋盖结构。
芬克式屋架，腹杆受力合 理，长杆受拉，短杆受压， 可分为两榀小屋架制作，现 场安装，施工方便。
梯形屋架
• 用于屋面坡度较小的屋盖 中，受力性能比三角形屋 架优越，适用于较大跨度 或荷载的工业厂房。
• 屋盖体系采用交叉刚接钢桁架结构。 纵向为两榀主桁架和两榀次桁架， 在每榀主桁架下各设三个由电梯 井筒壁形成的薄壁柱，作为整个 屋架结构的支座，次桁架仅起到 保证屋盖整体性的作用。
30
• 反拱的月牙形屋盖结构复杂，内力较大，采用刚接 桁架结构较为合理，以保证屋盖结构的整体刚度和 承载能力。
豪式木屋架的节间长度2~3m，一般为4~8节间，适用跨度为 12~18m，高跨比宜在1/5~1/4之间。当屋架跨度不大时，上弦可 用整根木料。
15
三角形屋架适用于跨度在18m以内(取12m)的建筑。 坡度大，适用于屋面材料为粘土瓦，水泥瓦及小青瓦 等要求排水坡度较大的情况。
梯形屋架受力性能比三角形屋架合理，可用于跨度较 大房屋适用跨度为12~18m。
第2章桁架结构
第2章桁架结构桁架结构又被称为屋架结构，是一种常见的工程结构，由许多小的杆件和节点组成。
通过将杆件连接在节点上，形成一个三角形的网格结构。
桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域，具有很好的抗压和抗拉能力，同时也具备较高的刚度和稳定性。
1.桁架结构的基本原理桁架结构的基本原理是通过将杆件连接在节点上，使其形成一个三角形的网格结构。
三角形是一种非常稳定的几何形状，能够承受较大的压力和拉力。
通过多个三角形的组合，可以形成一个稳定的整体结构。
桁架结构的优点之一是其重量轻，但具有较高的强度。
这是因为桁架结构采用了杆件和节点的组合，使力分散到整个结构中，从而减少了单个杆件的受力。
另外，桁架结构还具有较高的刚度和稳定性，能够有效地抵抗外部的振动和变形。
2.桁架结构的应用领域桁架结构被广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域。
在建筑领域，桁架结构常用于大跨度建筑物的屋架设计，如体育馆、展览中心和机场。
桁架结构不仅能够支撑较大的屋盖荷载，还能够提供较大的空间自由度，使建筑内部的空间得到充分利用。
在桥梁领域，桁架结构常用于大跨度桥梁的主梁设计。
桁架结构能够提供较大的横向刚度和纵向稳定性，以适应桥梁的荷载和变形。
同时，桁架结构还能够减少桥梁的自重，提高整体的加固效果。
此外，桁架结构还可以应用于塔架、煤矿井架、水泥工厂、电力塔架等工程领域。
桁架结构在这些领域中能够提供稳定的支撑和强度，同时也能够减少工程材料的使用量，降低工程成本。
3.桁架结构设计的考虑因素在进行桁架结构设计时首先是荷载和受力分析。
需要确定桁架结构所承受的荷载类型和大小，并进行力学分析。
根据力学分析的结果，确定杆件和节点的尺寸和数量，以及连接方式。
其次是材料选择。
桁架结构的材料可以选择钢材、木材、混凝土等。
选择适当的材料需要考虑结构的强度、稳定性和耐腐蚀性等因素。
还需要考虑桁架结构的连接方式。
连接杆件和节点的方式有很多种，如焊接、螺栓连接等。
选择合适的连接方式需要考虑结构的刚度和稳定性，以及施工和维修的便利性。
桁架结构种类
桁架结构种类桁架结构是一种著名的建筑结构，通过三角形的形状使结构达到优秀的稳定性和承载能力。
桁架结构的形式很多，每一种结构都有自己的优点和特点，下面这一篇文章将介绍几种常见桁架结构。
1. 金字塔桁架结构金字塔桁架结构是一种适用于建筑的桁架结构，由于它采用金字塔形状，所以它的承重能力非常好。
这种结构能够支撑巨大的负载，同时也能保证建筑的稳定性。
金字塔桁架结构的建造成本相对较高，但是它的稳定性和耐久性是其他结构无法比拟的。
2. 空间桁架结构空间桁架结构是一种三维的桁架结构，由于具有三维性，它能够在很大程度上增强建筑的稳定性和承载能力。
此外，空间桁架结构的建筑过程和维护成本也比其他结构低。
因为它能够在更广阔的范围内分布负载，所以它在设计大型建筑物（如机场和球馆）时尤其适用。
3. 钢管桁架结构钢管桁架结构由钢管构成，是一种承载能力强、建造方便的桁架结构。
它能够被用于任何类型的建筑项目中，包括建筑物的墙壁、天花板、地板和大型建筑的屋顶。
此外，钢管桁架结构非常灵活，能够用于创造各种各样的建筑形态。
4. 带斜杆桁架结构带斜杆桁架结构是一种采用斜杆的桁架结构。
这种结构的稳定性比一般的桁架结构好，因为斜杆能够承受沿着其方向的重力负载。
此外，斜杆的存在也增加了建筑的美感和视觉吸引力。
5. 自由曲面桁架结构自由曲面桁架结构是一种在非直线路径下达到最大支撑能力的桁架结构。
由于它可以克服其他结构所面临的局限性，自由曲面桁架结构的应用范围非常广泛。
例如，它可以用于建造桥梁、球场、博物馆和大型娱乐场所。
桁架结构的种类相当多，这里只列举了几种常见的。
桁架结构的优点在于具有较高的承载能力、相对较低的建造和维护成本以及美观的外观。
随着科技的发展和桁架结构的应用领域的不断扩大，相信未来将会涌现更多新的桁架结构种类。
桁架结构
结点构造要简单合理。杆件的交角不宜太小，一般在250～ 750之间。
a.屋架的跨度
屋架的跨度应根据工艺使用和建筑要求确定，一般以3m为模数。对于常用屋架 型式的常用跨度，我国都制订了相应的标准图集可供查用，从而可加快设计及 施工的进度。对于矩形平面的建筑，一般可选用同一种型号的屋架，仅端部或 变形缝两侧屋架中的预埋件稍有不同。对于非矩形平面的建筑，各根屋架或根 架的跨度就不可能一样，这时应尽量减少其类型以方便施工。
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜选用木屋架和 钢屋架
钢屋盖：适用跨度３６米以上
三、弧形屋盖
非预应力：适用跨度１８～２４米 下弦预应力：适用跨度１８～３6米 高跨比：h/l=1/6~1/8
常为折线形
四、平行弦屋架
优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便 缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相差悬殊的 结构
五、无斜腹杆屋架
桁架结构
一、 桁架的结构特点与优缺点
桁架结构一般由竖杆，水平杆和斜杆组成
桁架体系有两类：（1）平面桁架，用于平面屋架；（2）空间桁架，用于空间网架。 作为桁架结构的整体来说，它们在荷载作用下受弯、受剪； 作为桁架结构中的杆件来说，只承受轴向力，不承受弯矩、剪力和扭矩。
桁架的结构特点
桁架结构的最大特点是，把整体受弯转化为局部构件的受压或受拉， 从而有效地发挥出材料的潜力并增大结构的跨度。 桁架结构受力合理、计算简单、施工方便、适应性强， 对支座没有横向推力， 屋架的主要缺点是结构高度大，侧向刚度小。 需要设置支撑。 在一般情况下，当房屋的跨度大于18m时，屋盖结构采用桁架比梁经济。 屋架按其所采用的材料区分，有钢屋架、木屋架、钢木屋架和钢筋混凝土屋架等。 钢筋混凝土屋架当其下弦采用预应力钢筋时，称为预应力钢筋混凝土屋架。
桁架(屋架)结构
桁架结构的发展
掏空的梁----桁架可以看成是从梁衍化而来
第二章 桁架结构
桁架（truss）: 由直杆组成的一般具有三角形 单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用 来作为屋盖承重结构,又称为屋架。
5
桁架结构计算的假定
理想桁架简图假设： 理想光滑铰接； 直杆且过铰心； 力只作用在结点。
只受结点荷载作用的直杆铰接体系
屋架结构的型式
按使用材料：木屋架、钢－木组合屋架、钢屋架、 轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架、预应力混凝土屋架、 钢筋混凝土－钢组合屋架等
按屋架外形：三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋 架、折线型屋架、平行弦屋架等
按受力特点：桥式屋架、无斜腹杆屋架（刚接桁 架、空腹桁架）、立体桁架等
三角形桁架
三角形屋架一般 用于屋面坡度较大 的屋盖结构中。一 般宜用于中小跨度 的轻屋盖结构。
建筑结构选型
第二章 桁架结构
第一节 桁架结构的受力特点 第二节 屋架结构的型式 第三节 屋架结构的选型与布置 第四节 立体桁架 第五节 张弦结构 第六节 屋架结构的其他型式
教学要求
了解桁架结构的受力特点及其型式， 掌握屋架结构选型与布置
2
第二章 桁架结构
桁架（truss）: 由直杆组成的一般具有三角形 单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用 来作为屋盖承重结构,又称为屋架。
2.2 屋架结构的型式
25
木屋架
一般为三角形屋 架，内力支座处大 而跨中小。适用于 跨度在18米以内的 建筑中。
2.2 屋架结构的型式
26
这种屋架型式适用于木屋架。其特点是：
(1)屋架的节间大小均匀，屋架的杆件内力不致突 变太大。因为木材强度较低，这对采用木材作杆件 提供有利条件。
建筑结构选型-第二章桁架屋架结构
2.5 张弦结构
❖张弦结构是由上弦刚性压弯构件(或结构)与 下弦柔性索组合,通过合理布置撑杆而形成 的自平衡受力体系。张弦结构的上弦刚性 构件可以是梁、拱、立体桁架、网壳等多 种形式。柔性下弦是引入预应力的柔索， 包括拉索、小直径圆钢拉杆、大直径钢棒 等多种形式。
1.张弦结构的特点
❖承载能力高 ❖结构刚度大 ❖结构稳定性强 ❖支座推力小 ❖建筑造型适应性强 ❖制作、运输、施工方便
22
2.3 屋架结构的选型及布置
梯屋架形结桁构架的主要尺寸
矢高 屋架的矢高直接影响结构的刚度与经济指标。矢高
大、弦杆受力小,但腹杆长、长细比大、易压曲,用料 反而会增多。矢高小,则弦杆受力大、截面大、且屋架 刚度小、变形大。一般矢高可取跨度的 1/10~1/5。
坡度 屋架上弦坡度的确定应与屋面防水构造相适应。当
2.张弦结构的形式
❖（2）空间张弦梁结构是以平面张弦梁结构 为基本组成单元，通过不同形式的空间布 置所形成的张弦梁结构。空间张弦梁结构 主要有单向张弦梁结构、双向张弦梁结构 、多向张弦梁结构、辐射式张弦梁结构。
2.张弦结构的形式
❖ 单向张弦梁结构由于设置了纵向支撑索形成的空 间受力体系，保证了平面外的稳定性，适用于矩 形平面的屋盖结构。双向张弦梁结构由于交叉平 面张弦梁相互提供弹性支撑，形成了纵横向的空 间受力体系，该结构适用于矩形、圆形、椭圆形 等多种平面屋盖结构。多向张弦梁结构是平面张 弦梁结构沿多个方向交叉布置而成的空间受力体 系，该结构形式适用于圆形和多边形平面的屋盖 结构。辐射式张弦梁结构是由中央按辐射状放置 上弦梁，梁下设置撑杆用环向索而连接形成的空 间受力体系，适用于圆形平面或椭圆形平面的屋 盖结构。
❖3.悬挑桁架形式 ❖4.悬挂桁架形式
桁架结构简介
桁架结构简介桁架结构是一种常见的工程结构，它由多个直线构件和节点连接而成，形成了一个稳定的三维网格结构。
桁架结构具有高强度、轻质化和刚性好的特点，被广泛应用于建筑、航空航天、桥梁和舞台等领域。
桁架结构的构件一般由杆件组成，杆件可以是钢管、铝合金或碳纤维等材料制成。
这些材料具有高强度和轻质化的特点，能够承受较大的荷载，并且相对于传统的实体结构而言，重量更轻，从而减小了对基础的要求，降低了建筑物的自重。
桁架结构的节点是连接杆件的重要部分，它起到了固定和传递力的作用。
节点一般采用焊接、螺栓连接或铆接等方式进行固定，以确保整个结构的稳定性和刚性。
在节点处，杆件之间通常呈现出三角形的形状，这是因为三角形结构具有良好的稳定性和刚性，能够有效地分散荷载，提高结构的承载能力。
桁架结构的设计和分析需要考虑多种因素，包括结构的荷载、变形和稳定性等。
在设计过程中，工程师需要根据具体的使用要求和环境条件，选择合适的材料和构件尺寸，以确保结构的安全可靠。
同时，还需要进行结构的强度、刚度和稳定性分析，以验证结构的设计是否满足要求。
桁架结构具有很多优点，首先是结构的高强度和刚性，能够承受较大的荷载。
其次是结构的轻质化，减小了结构的自重，降低了对基础的要求。
此外，桁架结构还具有灵活性，可以根据需要进行拆卸和重新组装，方便运输和安装。
在实际应用中，桁架结构被广泛应用于各种领域。
在建筑领域，它可以用于搭建大跨度的屋顶结构，如体育场馆、展览馆和机场候机楼等。
在航空航天领域，桁架结构可以用于制造飞机和火箭的机身和翼面等部件。
在桥梁领域，桁架结构可以用于搭建大跨度的桥梁，提高桥梁的承载能力和稳定性。
在舞台领域，桁架结构可以用于搭建舞台灯光和音响设备，为演出提供支撑和装饰。
桁架结构是一种高强度、轻质化和刚性好的工程结构，具有广泛的应用前景。
通过合理的设计和分析，桁架结构可以满足各种使用要求，并且在提高结构的承载能力和稳定性方面具有独特的优势。
桁架结构
折线形屋架外形较合理，结构自重较轻，屋面坡度为1／ 3～1／4，适用于非卷材防水屋面的中型厂房或大中型厂 房。
折线形屋架屋面坡度平缓，适用于卷材防水屋面的中型厂 房。
梯形屋架上弦为直线，屋面坡度为1／10～1／12，适用 于卷材防水屋面。一般上弦节间为3m，下弦节间为6m， 高跨比一般为l／6～1／8，屋架端部高度为1.8～2.2m。 梯形屋架自重较大，刚度好，适用于重型、高温及采用井 式或横向天窗的厂房。
三角形屋架的内力分布不均匀，支座处大而跨中小。一般 适用于跨度在18m以内的建筑中。三角形屋架的上弦坡度 大，有利于屋面排水。当屋面材料为粘土瓦、水泥瓦、小 青瓦及石棉瓦等时，排水坡度一般为i=1／2～1／3，屋架 的高跨比一般为1／4～1／6。 当房屋跨度较大时，选用梯形屋架较为适宜。梯形屋架受 力性能比三角形屋架合理，当采用波形石棉瓦、铁皮或卷 材作屋面防水材料时，屋面坡度可取i=1／5。梯形屋架适 用跨度为12～18m。 跨度在15m以上时，因考虑竖腹杆的拉力较大，常采用竖 杆为钢杆、其余杆件为木材的钢木组合豪式屋架。
拱形屋架上弦为曲线形，一般采用抛物线形，为制作方便， 也可采用折线形，但应使折线的节点落在抛物线上。拱形 屋架外形合理，杆件内力均匀，自重轻，经济指标较好。 但屋架端部屋面坡度太陡，这时可在上弦上部加设短柱而 不改变屋面坡度，使之适合于卷材防水。拱形屋架高跨比 一般为1／6～1／8。
7.3.6钢筋混凝土-钢组合屋架
梯形屋架是由双梯形合并而成，它的外形和荷载引起的弯 矩图形比较接近，因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀，材 料比较经济。这种屋架在支座处有一定的高度，既可与钢 筋混凝土柱铰接，也可与钢柱做成固接，因而是目前采用 无檩设计的工业厂房屋盖中应用最广泛的一种屋架形式。 梯形屋架的上弦坡度较小，对炎热地区和高温车间可以避 免或减少油毡下滑和油膏的流淌现象，同时屋面的施工、 修理、清灰等均较方便。另外，屋架之间形成较大的空间， 便于管道和人穿行，因此影剧院的舞台和观众厅的屋顶也 常采用梯形屋架。
08桁架结构
17
第二节 屋架结构的型式
一、按材料 3、钢屋架 （1）典型型式是芬克式屋架，因其： a.杆件长度
较短 b.下弦受拉 c.施工方便 （2）形式主要有三角形、梯形、矩形等。 （3）主要用于大跨度建筑中，适用跨度为12-60m。
三角形 芬克式12-18m，高跨比1/6-1/4之间； 梯 形 豪式12-30m 高跨比1/6-1/10 ；
6/2/2019
25
第二节 屋架结构的型式
二、按形式分 3、弧形屋架： 内力均匀，受力合理。可在弦杆端部加短立柱
来改变屋面坡度。
6/2/2019
26
第二节 屋架结构的型式
二、按形式分
4.平行弦屋架
杆件尺寸和节点形式划一，制作简便，适应性强， 在均布荷载作用下，内力分布不均匀，不宜用于杆件 内力相差大的大跨，常用作厂房吊车梁和托架。
递弯矩）。 c.所有外力都作用在桁架的中心平面内，集中
作用于节点上（保证屋面板宽等于桁架节点宽）。
6/2/2019
4
第一节 结构特点
二、受力与变形
1、受力
简支梁在外力作用下，产生弯矩和剪力，在其截 面上产生正应力和剪应力，但其分布极不均匀， 若以下边缘处材料强度作为控制值，中间部分材 料不能充分发挥作用。且分布在上下边缘处材料 剪力为0不能充分发挥其抗剪作用。因此，将中间 部分挖空可减轻自重、节省材料，纵截面与横截 面都可以进行这种改变，当大幅度挖空后，中间 只剩几根截面很小的连杆时，形成桁架。
采用刚接桁架
例：上海大剧院。
6/2/2019
30
设计者：法国夏邦士建筑师事务所和华东建筑 设计研究院
建造年代：1998年。
桁架结构
试用截面法求图示桁架指定杆件的内力。
n m 1 3 A 2.5FP FP 4 n2m FP FP
6 5m
6m B FP FP
2.5FP
FN1 =-3.75FP FN4=0.65FP
FN2 =3.33FP FN3 =-0.50FP
试用截面法求图示桁架指定杆件的内力。
FN1 =-3.75FP
FN4=0.65FP
FN2 =3.33FP
FN3 =-0.50FP
截面单杆 截面法取出的隔离体，不管其上 有几个轴力，如果某杆的轴力可以通过列一 个平衡方程求得，则此杆称为截面单杆。 可能的截面单杆通常有相交型和平行型两种 形式。
小结： 熟练掌握 计算桁架内力的基 本方法： 结点法和截面法 采取最简捷的途径计算桁架内力 能够分析和计算组合结构的内力 尤其注意区分二力杆和非二力杆
对称结构受对称荷载作用, 内力和反 力均为对称:
E 点无荷载,红色杆不受力
FAy
FBy
对称结构受反对称荷载作用, 内力和 反力均为反对称:
垂直对称轴的杆不受力
FAy
FBy
对称轴处的杆不受力
2.5.4
截
面
法
截取桁架的某一局部作为隔离体，由 平面任意力系的平衡方程即可求得未知的 轴力。 对于平面桁架，由于平面任意力系的 独立平衡方程数为3，因此所截断的杆件数 一般不宜超过3
0 .5 1 .5
0
-33 34.8 19 -8
-33
19
0
-33 34.8 19 -8
-33 -5.4 37.5 19
-8 kN
Y DE X
DE
CD CE
0 . 75 0 .5
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桁架结构
桁架结构（Truss structure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。
桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。
由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。
主要结构特点
各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。
由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。
结构布置灵活，应用范围非常广。
桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。
在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。
这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。
更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。
桁架的历史演变
只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。
它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。
桁架在建造木桥和屋架上最先见诸实用。
古罗马人用桁架修建横跨多瑙河的特雷江桥的上部结构（发现于罗马的浮雕中，文艺复兴时期，意大利建筑师（拔拉雕 Palladio）也开始采用木桁架建桥出现朗式、汤式、豪式桁架。
英国最早的金属桁架是在1845年建成的，适合汤式木桁架相似的格构桁架，第二年又采用了三角形的华伦式桁架。
桁架种类
桁架可按不同的特征进行分类。
根据桁架的外形分为：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）、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）、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）。
以桁架几何组成方式分：简单桁架（由一个基本铰结三角形依次增加二元体组成）、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）、复杂桁架（不同于前两种的其它静定桁架）（图示）。
按所受水平推力分：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）、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）。
桁架内力特征
受力特点是结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力。
这一受力特性反映了实际
结构的主要因素，轴力称桁架的主内力。
实际结构（如钢筋混凝土屋架，铆（栓）接或焊接的钢桁架桥）中由于结点的非理想铰结等原因，还同时存在微小的弯矩和剪力，对轴力也有很小的影响（因结点刚性和桁架杆横截面积与惯性矩比值的大小而异，一般减小5%～0.1%），称为次内力。
考虑桁架各结点的平衡，结点承受汇交力系作用，逐次建立各结点的投影平衡方程，可求出所有的未知杆力，这种方法称结点法，最适用于简单桁架。
求解时宜根据组成特点先判定零杆，并尽可能避免解联立方程。
有时只需求少数杆件内力或者对于联合桁架和复杂桁架，结点法无法奏效时，需用截面法。
有选择地截断杆件（一般不超过三杆）以桁架的局部为平衡对象，由平衡方程即可求得所需杆件轴力。
对于某些桁架（如K式桁架），联合应用结点法和截面法更有效。
对于杆件很多的复杂桁架或空间桁架，最好的选择应是计算机方法。