桁架结构特点

桁架结构特点

桁架是一种用钢铁材质焊接而成的框架式结构，由主管、斜管、副管等不同组成部分构成。它主要用于加固悬空物品，并能充分利用材料强度，在跨度较大的情况下比其他结构更节省材料。因此，桁架特别适合用于跨度大的承重结构，如卫星发射塔、起重机架和屋架等。

桁架的分类

按照行业规则，桁架主要分为以下几种类型：

• 弹簧头桁架：外形尺寸为22cm x 22cm，长度有0.5m、0.7m、1m、2m、2.5m和3m等多种规格。弹簧头桁架的方头尺寸为22.5cm x 22.5cm，长度与普通桁架相同。

• 普通桁架：方头外形尺寸为22cm x 22cm，材质有铝制和钢制两种。

• 异形桁架：方头和外形尺寸有两种规格：22cm x 22cm和22.5cm x 22.5cm，外形尺寸与普通桁架和弹簧头桁架相同。

• 舞台桁架（可调式桁架）：外形尺寸为1.22m x 1.22m，可调高度范围为44公分至70公分（0.4m至0.7m）。

桁架的结构特点

三角形桁架

在沿跨度均匀分布的节点荷载下，上下弦杆的轴力在端点处最大，向跨中逐渐减少；腹杆的轴力则相反。三角形桁架由于弦杆内力差别较大，材料消耗不够合理，多用于瓦屋面的屋架中。

梯形桁架

梯形桁架和三角形桁架相比，杆件受力情况有所改善，而且用于屋架中可以更容易满足某些工业厂房的工艺要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架，杆件受力情况较梯形略差，但腹杆类型大为减少，多用于桥梁和栈桥中。

多边形桁架

多边形桁架也称折线形桁架。上弦节点位于二次抛物线上，如上弦呈拱形可减少节间荷载产生的弯矩，但制造较为复杂。在均布荷载作用下，桁架外形和简支梁的弯矩图形相似，因而上下弦轴力分布均匀，腹杆轴力较小，用料最省，是工程中常用的一种桁架形式。

空腹桁架

空腹桁架基本取用多边形桁架的外形，无斜腹杆，仅以竖腹杆和上下弦相连接。杆件的轴力分布和多边形桁架相似，但在不对称荷载作用下杆端弯矩值变化较大。优点是在节点相交会的杆件较少，施工制造方便。

桁架结构的主要特点是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。

与实腹梁相比，桁架梁在抗弯方面，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。