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。为了避免这些情况发生，可以采取下列办法：
a.上弦屋面板宽度与桁架上弦的节点长度相等，使屋面板的主肋支承在上弦节点上。b.
吊顶梁放置在下弦节点处，屋面板设置檩条在上弦节点处。c.对于钢桁架，采用再分式屋架，保证荷载传至节点上。
二、桁架结构的杆件内力。
1、以节点荷载作用下的平行弦桁架为例。
通过取脱离体，分别对“a”“b”取矩，利用节点平衡法则，可以得出。
弦杆内力：n2＝－m0/h（压）， n3＝m0/h
腹杆内力：n1＝v0/sinα
竖腹杆内力：n4＝v0
m0：按简支梁计算相应于屋架各节点处的截面弯矩。
v0：按简支梁计算相应于屋架各节点处的截面剪力。
根据上述方法，同样可以方向出三角形桁架、折线型桁架的弦杆、腹杆、竖杆的内力如图示。
结论：通过以上分析可以看出：从整体来看，整个桁架相当于一个受弯杆件，弦杆承受弯矩，腹杆承受剪力；而从局部看，屋架的每个杆件只承受轴力（拉或压）。
a、平行弦桁架的内力是不均匀的，弦杆内力由两端向跨度中间增大，腹杆的内力由中间向两端增大。（同简支梁的弯矩、剪力图）
b、三角形桁架的内力分布也是不均匀的。因为中部h大，弦杆的内力由中间向两端增大，腹杆的内力由两端向中间逐渐增大。
c、抛物线型（折线型）桁架的内力分布比较均匀，从受力角度看，由于屋架高度h的变化与同跨度的外荷载产生的弯矩图变化一致，所以，各杆件的轴力基本相等，是最理想的桁架形式。但由于曲线型桁架施工不便，因此，实际工程中多采用折线型桁架。
d、梯形桁架其高度变化在平行弦桁架和三角形桁架之间，因此，其杆件的内力也在上述两种桁架之间。
第二节屋架结构的型式及适用范围。
屋架结构的型式很多，按屋架外形分，有三角形、梯形、抛物线型、折线型、平行弦等。按材料分，有以下几种：
一、木屋架：在民用建筑中，三角形屋架形成的三坡和四坡的屋顶，往往使建筑选型非常美观，中小型建筑中采用坡屋面，可以使建筑体型高低错落，丰富多采，达到很好的效果。木屋架的典型型式是豪式屋架、经济跨度为9～15m，节间长度控制在1.
5～2.5 m。
三角形屋架的内力分布不均匀，支座处大而跨中小，一般在跨度小于18 m的建筑中使用，但其屋架上弦坡度大，有利于屋面排水。当屋面材料为粘性瓦、水泥瓦、小青瓦、石棉瓦时，排水坡度一般为i＝1/2～1/3，屋架的高跨比一般为h＝（1/4～1/6）l
当屋架跨度较大时，选用梯形屋架，其适用跨度为12～18 m，梯形屋架的受力性能比三角形屋架好。当采用波形石棉瓦、卷材防水时，屋面坡度可取i＝1/5。
跨度在15 m以上时，考虑竖腹杆的拉力较大，常将其采用钢材，其余杆件为木材的组合钢、木豪式屋架。
二、钢屋架。
钢屋架的主要学生有三角形、梯形、平行弦屋架。为了改善上弦杆的受力情况，还可以采用再分式。针对钢材是一种柔性材料的特点，三角形的钢屋架多采用芬克式屋架。
其特点是左右两个小桁架使得上弦杆件变短，对柔性钢材受压失稳有利，且下弦中段变长，正好利用了钢材抗拉强度高的特性，使得短杆受压、长杆受拉，杆件受力合理，同时，两榀小桁架可以分开制作，利于运输和安装，屋架跨度可达12～18m。
梯形钢屋架的受力性能优于三角形，这种屋架在支座处有一定高度，即可于钢筋混凝土柱铰接，也可于钢柱做成固接，是工业厂房屋盖中应用最广泛地屋架形式，屋架跨度12～30m，屋架高度h=(1/6~1/10)l，端部高度在1.8～2.0m，端部地高度使得房屋高度增加，增加了房屋维护结构地材料用量，同时，为了保证屋盖结构地整体性和传递水平力，必须设置端部支撑。
梯形屋架上弦坡度较为平坦，适合采用钢筋混凝土大型屋面板，板上敷设油毡、防水材料，同时，平缓地坡度可以避免或减少油毡下滑或油膏流淌现象，屋面施工、修理方便，屋架之间形成较大地空间，便于管道和人穿行。
平行弦钢屋架，其优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便，易于满足标准化、工业化地要求。但屋架各节点弦杆内力差别较大，故材料强度得不到充分利用，不宜用于大跨度建筑中，当跨度较大时，为节约材料，可采用不同的截面尺寸（对规格统一的优势将不存在）。
一般用于托架或支撑系统，还用于皮带运输机栈桥（斜置），此时，应考虑桁架对支座的水平作用力。
三、钢－木组合屋架。
前面提及木屋架跨度大于15m时，一些腹杆和下弦杆（承受拉力）通常采用钢拉杆，形成钢－木组合屋架。这样每平方增加2～4㎏的用钢量，但结构的可靠度显著增加。对于三角形钢－木组合屋架，跨度一般为12～18m，梯形、折线形屋架，跨度一般为18～24m。
四、轻型钢屋架。
轻型钢屋架按结构型式主要有三角形屋架、三角拱屋架和棱形屋架三种。最常用的是三角形屋架。轻钢屋架适用于跨度小于18m、柱距4～6m、设置有起重量≤50kn的中、轻级吊车的工业建筑仓库和跨度≤18m的民用建筑的屋盖结构。
并宜采用瓦楞铁、压型钢板或波形石棉瓦等轻屋面材料，其屋架上弦一般用小角钢，下弦和腹杆可用小角钢或圆钢。与混凝土结构相比，用钢量两者指标接近，不但节约了木材（模板）和水泥。还可减轻自重70％～80％，给运输、安装和缩短工期提供了有利条件。
它的缺点是：杆件截面小，组成的屋盖刚度差，因而使用范围有一定的限制。
a、芬克式轻钢屋架前面已在钢屋架上做了介绍，轻钢屋架与普通钢屋架类似。
b、三铰拱轻钢屋架由两根斜梁和一根水平拉杆组成，适用于斜坡屋面，斜梁由平面桁架和空间桁架两种形式，拉杆可以是角钢或圆钢。
优点：杆件受力合理，斜梁腹杆短，取材方便，经济效果好。
缺点：下弦拉杆细柔，无法设置垂直或下弦水平支撑，整个屋盖刚度较差，有振动荷载和跨度超过18m的厂房不宜使用。
c、棱形屋架：有平面桁架和空间桁架两种。适用于跨度为9～15m，间距为3～4.
2m的屋盖体系。实际工程以空间桁架为多。这种屋架的特点，便于安装，空间桁架式侧向刚度较大，支撑布置可以简化，适宜于屋面坡度较小的设计中。
五、钢筋混凝土屋架。
钢筋混凝土的各种力学性能都比较好，因而成为制造屋架的理想材料。用这种材料做屋架时无特殊要求，所以，屋架无固定形式，只要受力合理，节省材料、构造简单，施工方便就可以了。设计钢筋混凝土屋架时，为了节点构造简单，要求每个节点上相交的杆件数目不多于5个，而且腹杆与弦杆的交角不小于30°。
对于钢筋混凝土屋架，适用跨度为15～24m，预应力混凝土屋架的适用跨度为18～36m，混凝土屋架的常用形式：
1、梯形屋架：一般上弦节间为3m，下弦节间为6m，高跨比为1/6～1/8，适用于卷材防水屋面，刚度好，适用于重型。高温及采用井式或横向天窗的厂房。
2、折线形屋架（端部无高度）：外形较合理，适用于非卷材屋面的中型或大中型厂房。当端部有高度时，适用于卷材防水屋面的中小型厂房。
3、拱形屋架：上弦一般采用抛物线曲线。为制作方便，也可做成节点落在抛物线上的折线形。
其外形合理，杆件内力均匀，自重轻、经济指标良好。但屋架端部坡度太陡，为了适应做卷材防水，通常在上弦加设短柱以保证屋面坡度平缓。拱形屋架矢高与跨度比h/l=1/6~1/8。
六、钢筋混凝土－钢组合屋架。
屋架在荷载作用下，上弦是个受压（压弯）构件，下弦受拉，为了合理地发挥材料的作用，屋架的上弦和受压腹杆采用钢筋混凝土杆件，下弦及受拉腹杆可采用钢拉杆（型钢或钢筋），这种屋架称为钢筋混凝土－钢组合屋架，其常用跨度为9～18m，常用的型式为折线形、下撑式五角、两铰组合、三铰组合屋架等。由于其制造简单，施工占地小，自重轻，不需重型起重设备，因此，非常适合于山区中。小型建筑。
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