1薄腹梁和桁架结构解析
桁架结构知识点总结
桁架结构知识点总结桁架结构是一种由单个杆件组成的网格结构，通常用于支撑大型建筑物的屋顶或桥梁。
桁架结构可以提供高强度和稳定性，同时减少结构重量，使其成为一种常用的建筑结构形式。
在本文中，我们将总结桁架结构的几个关键知识点，包括其历史发展、结构特点、应用范围以及设计与分析方法。
历史发展桁架结构的使用可以追溯到古代。
古希腊和古罗马时期的建筑中就大量采用了桁架结构，例如位于古希腊的建筑物如帕台农神庙和雅典卫城，以及古罗马的建筑物如科洛塞姆剧院和科尔纳凯斯市场。
这些古老建筑物的桁架结构在没有计算机辅助的情况下，通过石头和混凝土的组合，实现了强大的支撑力和耐久性。
随着工业革命的到来，钢结构和铝合金等新材料的发展推动了桁架结构的进一步发展。
这些新材料的出现使得桁架结构的设计更加灵活多变，可以用于更多类型的建筑和工程项目中。
20世纪初，诸如埃菲尔铁塔和美国纽约市的大都会大厦等建筑物的成功建造，更是进一步提升了桁架结构在现代建筑中的地位。
结构特点桁架结构的一个显著特点是其由相对较轻的杆件构成的网格结构。
这种结构形式使得桁架具有很高的强度和刚度，能够在不需要大量材料的情况下承受大跨度的荷载。
桁架结构的另一个特点是它的几何形状相对简单，因此在生产和安装时更容易实现。
桁架结构还具有较好的抗震性能和减震能力，这在地震频繁的地区尤为重要。
桁架结构通过其网格形式的分布，能够有效地分散和吸收地震时的能量，从而保护建筑物和其内部设施免受地震的破坏。
应用范围桁架结构广泛应用于建筑、桥梁、体育场馆和工业厂房等领域。
在建筑方面，桁架结构通常用于大跨度建筑的屋顶，如机场、展览馆和体育馆等。
桁架结构还广泛应用于桥梁工程中，例如在悬索桥、拱桥和梁桥等类型的桥梁中，都可以看到桁架结构的身影。
在体育场馆方面，桁架结构能够实现无柱式大跨度的设计，以满足大型活动场所的需求。
此外，在工业厂房中，桁架结构常用于支撑大型设备和机械，有效地利用了空间并提高了生产效率。
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。
桁架结构知识点总结归纳
桁架结构知识点总结归纳桁架结构是一种由多个杆件组成的支撑结构，它具有高强度、刚度和稳定性的特点，常用于建筑、桥梁和其他工程结构中。
桁架结构的设计和施工需要考虑多方面的因素，包括荷载、材料、连接方式等。
在本文中，我们将对桁架结构的基本知识点进行总结归纳，希望能够帮助读者更好地理解和应用桁架结构。
1.桁架结构的基本组成桁架结构由杆件、节点和连接件组成。
杆件是桁架结构的基本构件，它可以是直线型或曲线型的。
节点是杆件的连接点，通过节点将杆件连接在一起，形成桁架结构的整体。
连接件用于连接节点和杆件，常见的连接方式包括焊接、螺栓连接和销钉连接等。
2.桁架结构的类型桁架结构可以根据其构造形式分为平面桁架和空间桁架两种类型。
平面桁架是由一层平面构件组成的桁架结构，而空间桁架由多层平面构件组成的桁架结构。
根据杆件的形状和排列方式，桁架结构还可以分为平行桁架、交叉桁架、空间平行桁架等不同类型。
3.桁架结构的荷载特点桁架结构通常承受静载、动载和温度载荷等多种荷载。
静载是指桁架结构在静止状态下所承受的荷载，包括自重、外加荷载等；动载是指桁架结构在运动状态下所承受的荷载，包括风载、地震载等；温度载荷是指由于温度变化引起的结构变形和内力。
4.桁架结构的受力分析桁架结构的受力分析是设计和施工中的关键环节，它通过计算杆件和节点的内力、变形等参数，确定结构的稳定性和安全性。
在受力分析中需要考虑桁架结构的整体稳定性、节点的刚度和连接件的受力情况等。
5.桁架结构的设计要点桁架结构的设计需要考虑多方面的因素，包括结构的荷载、材料、构造形式等。
在设计中需要合理选择杆件的截面形状和尺寸、节点的连接形式和构造方法、连接件的选型和布局等。
此外，还需要考虑桁架结构的整体稳定性、杆件的疲劳寿命和变形控制等。
6.桁架结构的施工工艺桁架结构的施工包括杆件的加工、节点的装配和连接件的安装等多个环节。
在施工中需严格控制杆件的制作质量、节点的装配精度和连接件的安装工艺。
结构体系篇桁架结构讲义
•第二节 桁架的特点和形式
• •（一）、桁架结构的组成 • 桁架多应用于受弯构件，在外荷载的作用下，简支桁架 所产生的弯矩图和剪力图都与简支梁式的情况相似。但桁架 结构具有与简支梁完全不同的受力性能。 • 简支梁在竖向均布荷载作用下，沿梁轴线的弯矩和剪力 的分布和截面内的正应力和剪应力的分布都极不均匀。
同一标高。 在力学上可简化为铰接支座。 当跨度较小时，把屋架直接搁置在墙、柱或圈梁上；跨度
较大时，应采取专门的构造措施。
（四）屋架结构的支撑 包括：屋架之间的垂直支撑、水平系杆、设置在上、下
弦平面内的横向支撑、下弦平面内的纵向水平支撑。 作用：保证屋架在使用和安装时的侧向稳定性，增强屋
盖的整体刚度，增强排架的空间工作性能。
结构体系篇桁架结构讲 义
2024年2月5日星期一
第一节 概述
•桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的 格构式结构。
•（桁架是由直线形杆件组成三角形区格集合形成的一种 平面结构单元。）
桁架一般由上弦杆、腹杆（竖杆和斜腹杆）组成。
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，因此在工程中得到广泛的应 用。
•（三）钢屋架
• 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。 用于无檩体系屋盖，屋面材 料大多用大型屋面板。
《桁架结构》PPT课件
屋架、无斜腹杆屋架或刚接屋架、立体屋 架等。
14
一、木屋架
建 筑
常用的木屋架是方木或原木齿连接的豪式木屋架，一 般分为三角形（图a）和梯形（图b）两种，大多在工 地上用手工制作。
结
豪式木屋架的节间长度控制在2～3m的范围内为宜，一
构 选
般为4～8节间，适用跨度为12～18m。当屋架跨度不大 时，上弦杆可用整根木料，当屋架跨度较大，上弦杆 需做接头时，四接头位置应尽量靠近节点，避免承受
外形而定，对于三角形屋架，其跨度一般
为12～18m，对于梯形、折线形等多边形
屋架，其跨度可为18～24m。
17
三、钢屋架
建
钢屋架的形式主要有三角形屋架、梯形屋架、矩形（
筑
平行弦）屋架等，为改善上弦杆的受力情况，常采用再
结
分式腹杆的形式，如图3-9b所示。 三角形屋架一般用于屋面坡度较大的屋盖结构中，当
计算中均将桁架结构节点按铰接处理。
9
建
筑
结
构
选
a)
型
b)
c)
图为桁架结构的节点 a）木桁架节点；b）钢桁架节点；c）钢筋混凝土桁架节点
10
将节点间化成铰接点后，为保证各杆仅承受轴力，
建
还必须满足假定3的要求，即桁架结构仅受到节点荷
筑
载的作用。对于桁架上直接搁置的屋面板的结构，当
结
屋面板的宽度和桁架上弦的节间长度不等时，上弦将 受到节间荷载的作用并产生弯矩；或对下弦承受吊顶
选 梁和一根拉杆组成，斜梁有平面桁架式和空间桁架式两种，
型
如图所示，拉杆可用于圆钢或角钢。这种屋架的特点是杆 件受力合理，斜梁腹杆短，取材方便，经济效果好。三角
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
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。
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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。
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，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。
桁架结构PPT课件
7.3.6 钢筋混凝土-钢组合屋架
➢ 为了合理地发挥材料的作用，屋架的上弦和受压腹杆可 采用钢筋混凝土杆件，下弦及受拉腹杆可采用钢拉杆， 这种屋架称为钢筋混凝土-钢组合屋架。
➢ 常用的组合屋架有折线形组合屋架、下撑式五角形组合 屋架以及三铰组合屋架、两铰组合屋架等。
•34
7.3.7 板状屋架
➢ 板状屋架是将屋面板与屋架合二为一的结构体系。屋架 的上弦采用钢筋混凝土屋面板，下弦和腹杆可采用钢筋， 也可采用型钢制作。屋面板可选用普通混凝土，也可选 用加气或陶粒等轻质混凝土制作。屋面板与屋架共同工 作，屋盖结构传力简捷、整体性好，减少了屋盖构件， 节省钢材和水泥，结构自重轻，经济指标较好。
➢ 1、屋架的节间大小均匀，屋架的杆件内力突变不大， 比较均匀。
➢ 2、这种型式屋架的腹杆长度与杆件内力的变化相一致， 两者协调而不矛盾。
➢ 3、木屋架的节点采用齿联结。这种屋架节点上相交的 杆件不多，为齿联结提供了可能性。
•17
➢
豪式木屋架的适用跨度为9～21m，最经济跨度
为9～15m。豪式木屋架的节间数目主要考虑节间长度要
➢
➢ 式中 N y 力；
Ny V0
－斜腹杆的竖向分力和竖腹杆的轴
➢
V －简支梁相应于屋架节间的剪力。
•10
•11
•12
•13
•14
➢ 桁架杆件内力与桁架形式的关系如下： ➢ ①平行弦桁架的杆件内力是不均匀的，弦杆内
力是两端小而向中间逐渐增大，腹杆内力由中 间向两端增大； ➢ ②三角形桁架的杆件内力分布也是不均匀的， 弦杆的内力是由中间向两端逐渐增大，腹杆内 力由两端向中间逐渐增大； ➢ ③折线形桁架的杆件内力分布大致均匀，从力 学角度看，它是比较好的屋架形式，因为它的 形状与同跨度同荷载的简支梁的弯矩图形相似， 其形状符合内力变化的规律，比较经济。
桁架结构
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。
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）。
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。
桁架结构分析
• 桁架桥一般由主桥梁、上下水平纵向联结系、桥
门架和中间横撑架以及桥面系组成。
• 在桁架中，弦杆是组成桁架外围的杆件，包括上
弦杆和下弦杆，连接上、下弦杆的杆件叫腹杆，
按腹杆方向的不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与
腹杆所在的平面就叫主桁平面。
• 苏格兰福斯海湾桥是19世纪的工程奇迹。 福斯桥主跨跨径519m，铁路高出水位 47.8m，因风力过大，桥梁桁架做成向内倾 斜，塔顶宽约10m，塔底宽36.6m，全桥共 计3个桥塔，六个伸臂，各长206m，悬跨 长107m。1882管形杆件的双伸臂梁铁路 桥，设计者承认，这座桥的结构系统是从 中国的木伸臂梁（鹊巢桥）演变而来的。
桁架结构体系
一、概述
桁架结构是由直杆在端部相互连接而成 的以抗弯为主的格构式结构。
• 桁架一般由上弦杆、腹杆（竖杆和斜腹杆）组成。 • 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，因此在工程中得到广泛的应用。 • 在房屋建筑中，桁架常用作为屋盖承重结构，称为屋 架。目前在工业厂房结构中常见的屋架就是典型的桁 架。 • 如今，桁架结构已经有多种多样的形式，不局限于屋 架，在一些大跨度结构、高层建筑、桥梁中都有非常 广泛的应用。
桁架结构的应用
• 排架结构一般指由屋架和柱组成的结构体系，常用 于单层工业厂房，比起刚架结构，更适合于有大跨 度要求的工业建筑。
实例——苏格兰福斯海湾桥
•大跨度桥架的高度沿跨径方向变化，形成曲弦桁架； 中、小跨度采用不变的桁高，即所谓平弦桁架或直弦 桁架。
• 桁架桥指的是以桁架作为上部结构主要承重构件
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
桁架结构的力学行为分析
桁架结构的力学行为分析桁架结构是一种由杆件和节点组成的稳定结构，在工程领域中广泛应用于梁柱、屋顶和桥梁等建筑物中。
本文将对桁架结构的力学行为进行详细分析，包括结构的受力特点、应力分布和刚度等方面。
1. 结构的受力特点桁架结构的受力特点主要体现在以下几个方面：1.1. 杆件受力均匀桁架结构中的杆件大多为轻型直杆，其受力状态主要为轴力和拉压力。
由于杆件在桁架结构中的布置相对均匀，因此受力分布也较为均匀。
1.2. 节点强度高桁架结构的节点处通常通过焊接或螺栓连接，这种连接方式使节点能够承受较大的拉压力。
同时，桁架结构中节点与杆件的连接方式也决定了整个结构的刚度和稳定性。
1.3. 桁架结构的自重轻由于桁架结构主要由轻型杆件组成，因此整个结构的自重相对较轻。
这一特点使得桁架结构在应用中能够减轻建筑物的荷载，提高结构的承载能力。
2. 应力分布桁架结构的应力分布主要受到加载方式和结构形状的影响。
通常情况下，桁架结构中的杆件受到轴力的作用，因此其应力分布呈现出一定的规律。
2.1. 拉压杆件的应力在桁架结构中，从支座到加载点的杆件一般会受到压力，而从加载点到支座的杆件则受到拉力。
这种受力方式决定了桁架结构中杆件的应力分布规律。
2.2. 杆件受力方向与应力分布根据桁架结构中杆件受力的方向不同，其应力分布也会有所变化。
一般来说，斜向杆件受力方向与应力分布较为均匀，而水平和垂直杆件受力方向则会导致应力集中。
3. 刚度桁架结构的刚度是指结构在受力作用下的形变大小。
刚度直接影响着结构的稳定性和抗震能力。
3.1. 刚度与杆件的直径和材料性质桁架结构的刚度与结构中杆件的直径和材料性质密切相关。
通常情况下，直径较大的杆件具有较高的刚度，而刚度较高的材料也可以有效提高整个结构的稳定性。
3.2. 刚性节点的影响桁架结构中刚性节点对整个结构的刚度有着重要的影响。
刚性节点的设置可以提高结构的刚度和稳定性，确保结构在受力时不会发生过大的形变。
6、薄腹梁
第二节 薄腹梁的设计要点和大致尺寸
薄腹梁各部分的尺寸通常由施工条件、钢筋布置、构造及刚度等因素决 定。
梁端部高度：一般丌小于60cm
双坡式的屋面坡度：1／8～1／12。 梁截面的高度：单坡梁高h=1/18~1/12L，普通钢筋混凝土时; 双坡梁的中间高，h=1/14~1/6L,预应力时; 梁高的尺寸主要由刚度控制，梁高的选定在上述范围内考虑，应以整个 梁的造价最经济为原则。 梁腹厚度：一般6～10cm。
薄腹梁的结点是制作由于梁的高度比桁架小结向结度结大因此可以降低房的高度和不需结置屋面支撑
第六章 薄腹梁结构 第一节 薄腹梁的优缺点和运用范围
薄腹梁的实质就是梁结构，属于受弯构件，只不过是用于屋盖
上。由于跨度比较大，为了减轻结构自重，截面不用矩形，常用工字 型或T型，因而梁腹显得薄，故称薄腹梁。由于薄腹梁主要用于屋盖 上，故也叫屋面梁。
薄腹梁的优点是制作、构造、吊装及设计等都较简单，同时由 于梁的高度比桁架小，侧向刚度较大，因此可以降低厂房的高度和不 需设置屋面支撑。 缺点是自重大，故适用跨度仅为6-18米范围。普通钢筋混凝土 的薄腹梁跨度为6-12米，预应力时，跨度为12-18米。 薄腹梁可以分为单坡式和双坡式两种，根据排水方式和跨度大 小选用。单坡式的梁高不变；双坡式的梁高由两边向中间逐渐增加， 因梁高的变化与受力情况相符，故较节省材料和经济。
梁的型式:
1、按材料分类： 石梁、木梁、钢梁、混凝土梁、预应力混凝土梁、 组合梁； 2、按截面型式分类： 圆形、矩形、箱型、工字型、槽型、花篮梁； 双坡薄腹梁、鱼腹梁、空腹梁； 3、按支座约束条件分类： 静定梁、超静定梁；单跨梁、多跨梁；
梁的受力
1、简支梁 2、悬臂梁 3、固端梁 4、外伸梁
悬挑结构:
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单击此处编辑母版标题样式 砼梁由砼和钢筋共同工作，砼受压，
钢筋受拉，受力明确，构造简单，但 其自重较大，跨度一般不超过12米。
预应力 预应力砼梁在受拉区施加预应力，可 有效控制裂缝和挠度。 砼梁
钢-钢 下部钢材受拉，上部钢筋砼受压，充 筋砼梁 分利用其材料特性。
12
1.1 梁的型式
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连续梁 具有两个以上支座的梁。 ..
15
1.1 梁的型式
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简支梁
悬臂梁` 玻璃走廊鸟瞰美国大峡谷
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1.1 梁的型式
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q
连续梁
17
1.1 梁的型式
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单ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ梁
静定梁
多跨梁
超静定梁
静定多跨梁
连续梁
18
1.1 梁的型式
单击此处编辑母版标题样式 次梁直接承受板传来的荷载。
单跨梁在竖向均布荷载作用下的弯矩图
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1.2 梁的受力与变形
单击此处编辑母版标题样式 简支梁是静定结
构,构造简单，施工 方便。但内力及变形 较大。常用于中小跨 度建筑。 当建筑物的地基较 差时采用简支梁结构 较为有利。简支梁也 常被用来作为沉降缝 之间的连接构件。
24
1.2 梁的受力与变形
单击此处编辑母版标题样式
单击此处编辑母版标题样式 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
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
28
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。
第一知识单元 梁
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第一节 梁的型式
第二节 梁的受力与变形 第三节 钢筋砼梁的构造
教学要求 了解梁的不同型式及钢筋混凝土梁的
构造，了解梁的受力情况，掌握梁的 支承方式及按位置情况分类。
1
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人们居住和工作的建 筑物均是由各个单一空 间构成，而每一个空间 又是由基本构件组成。 建筑物的基本结构形式 可分为
悬臂梁悬臂端无支承 构件，视野开阔,空间布 置灵活。其缺点是在结 构的固定端有较大的倾 覆力矩。
设计时除了考虑结构 的强度和变形外,还要注 意结构的抗倾覆稳定性。
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1.2 梁的受力与变形
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当梁柱结构中柱刚度比梁刚度大很多 且梁柱节点构造为刚接时,可按两端固定 梁分析梁在竖向荷载作用下的内力与变形 对于一般情况下梁柱刚度相差不多的 情况,则柱对梁的约束作用应视作弹性支 承,这时梁在竖向荷载作用下的内力和变 形介于两端固定梁和两端简支梁之间。
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1.3 钢筋砼梁的构造
钢筋砼梁截面尺寸应根据梁的跨度、荷 载、支承及建筑使用要求确定。 梁高可取梁跨度的1/14～1/8,梁宽可梁 高度的1/3～1/2。 当梁截面高度受限制时，可适当采用扁 梁。简支梁可比连续梁截面稍大些，采用 预应力混凝土梁的截面可稍小些。
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第二知识单元 桁架结构
简支梁
悬臂梁 连续梁
过 梁
圈 梁 连 梁
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1.1 梁的型式
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帕特农神庙
石梁
石材抗压强度高，抗拉强度低。高 度大，而跨度较小
5
1.1 梁的型式
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太和殿，俗称金銮殿，殿高35米，面积2381平方米，是中国最大的一座木 结构宫殿。面阔11间，进深5间，为中国古代殿宇最高等级的重檐庑殿顶。
次梁
主梁
在结 构中 的位 置
主梁除承受板直接传来的荷载外，还 承受次梁传来的荷载。 连梁主要用于连接两榀框架，使其成 为一个整体。
连梁 圈梁 过梁
圈梁一般用于砖混结构，将整个建筑 围成一体，增强结构的抗震性能。
过梁一般用于门窗洞口的上部，用以 承受洞口上部结构的荷载。
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1.1 梁的型式
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8
1.1 梁的型式
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南京长江大桥
9
1.1 梁的型式
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钢梁
钢梁强度高，施工方便。钢梁自重 比相同跨度混凝土梁轻。维护费用 较高，房屋建筑较少使用，但在厂 房、桥梁中应用较广泛。
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1.1 梁的型式
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某单层工业厂房
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1.1 梁的型式
13
1.1 梁的型式
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钢筋砼梁截面型式
钢梁截面型式
14
1.1 梁的型式
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简支梁 梁的两端搁置在支座上，但支座仅使 梁不产生垂直移动，可自由转动。为使整 个梁不产生水平移动，加设铰支座和滚动 支座。...
支承 方式
悬臂梁
梁的一端固定在支座上，使该端不能 转动，也不能产生水平和垂直移动。.
建筑剖视图
20
1.1 梁的型式
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主梁 次梁 次梁 主梁
钢结构建筑主梁，次梁
21
1.1 梁的型式
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屋面板
混合结构－竖向荷载 通过砖墙传到基础上
圈梁的设置
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1.2 梁的受力与变形
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梁主要承受垂直 于梁轴线方向的荷 载的作用,其内力主 要为弯矩和剪力。 梁的变形主要是 挠曲变形。梁的受 力与变形主要与梁 的约束条件有关。
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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。
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2.1 桁架结构的受力特点
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1.1 梁的型式
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1.1 梁的型式
木梁
单击此处编辑母版标题样式 木材自重轻，抗压抗拉、强度高。
截面小，跨度大，使用方便。木材 防腐、防火、防蛀性能差，且资源 有限，现代建筑逐步淘汰。
胶合木 用胶粘方法将木料或木料与胶合 板拼接成尺寸与形状符合要求而又具有整 体木材效能的构件和结构。 胶合木结构于1907年首先在德国问世， 至40年代中期已发展成为现代木结构的 一个重要分支。广泛应用于各种工程上。
1 2 3 4
板
梁
柱
拱
梁(beam)主要承受垂直于梁轴线方向的 荷载作用
2
1.1 梁的型式
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材 料 石 梁 木 梁 截面 支承方式
焊接工字型梁
矩形梁
静定梁
超静定梁
钢 梁
钢筋混凝土梁 预应力混凝土梁 钢-钢筋混凝土梁
异形梁
3
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布置方式 主 梁 次 梁 支承方式