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建筑结构设计:桁架结构有哪些部分组成?

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。)

桁架多应用于受弯构件,在拱形屋顶外荷载的作用下,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。

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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。

桁架的上弦受压、下弦受拉,由此形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩。外荷载所产生的剪力则是由斜腹杆轴力中的竖向分量来平衡。

桁架各杆件单元(上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖杆)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。

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。

本文相关词条解释



 

 

桁架

从力学方面分析,桁架外形与简支梁的弯矩图相似时,上下弦杆的轴力分布均匀,腹杆轴力小,用料最省;从材料与制造方面分析,木桁架做成三角形,钢桁架采用梯形或平行弦形,钢筋混凝土与预应力混凝土桁架为多边形或梯形为宜。

桁架的高度与跨度之比,通常,立体桁架为1/12~1/16,立体拱架为1/20~1/30,张拉立体拱架为1/30~1/50,在设计手册和规范中均有具体规定。桁架的使用范围很广,在选择桁架形式时应综合考虑桁架的用途、材料和支承方式、施工条件,其最佳形式的选择原则是在满足使用要求前提下,力求制造和安装所用的材料和劳动量为最小。

荷载

引起结构失去平衡或破坏外部作用主要有:直接施加在结构上的各种力,习惯上称为荷载,例如结构自重(恒载),活载荷,积灰载荷,雪载荷,风载荷;另一类是间接作用,指在结构上引起外加变形和约束变形的其他作用,例如混凝土收缩,温度变化,焊接变形,地基沉降等.重视载荷的目的是为了适应建筑结构设计的需要,以符合安全适用、经济合理的要求。载荷的设计使用范围适用于各种工程的结构设计其取用标准:GB50068荷载统计参数,设计基准期为50年。

弯矩

弯矩是受力构件截面上的内力矩的一种,即垂直于横截面的内力系的合力偶矩。其大小为该截面截取的构件部分上所有外力对该截面形心矩的代数和,其正负约定为是构件下凸为正,上凸为负(正负区分标准是构件上部受压为正,下部受压为负;反之构件上部受拉为负,下部受拉为正)。比如说一个悬臂梁,当梁端力为2kN,梁长为3m,刚固端弯矩为-6kN.m,而梁的跨中弯矩为-3kN.m,按这个做法可以简单算,不过更深的算法要见《材料力学》了。图4中,M就是弯矩作用,v就是剪力作用,n就是轴力作用。


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