鋼桁架受力分析

1．計(jì)算假定

   各桿的軸線在同一平面內(nèi)，節(jié)點(diǎn)均為鉸結(jié)，所有外荷載作用在桁架平面內(nèi)，并集中作用于節(jié)點(diǎn)上。如果作用在節(jié)間桿件上，上、下弦的內(nèi)力將成為壓彎或拉彎構(gòu)件。解決方法：使節(jié)點(diǎn)間距等分一致，或再分，盡量將外荷載作用于桁架節(jié)點(diǎn)上。

2．結(jié)構(gòu)計(jì)算

 根據(jù)平衡理論，節(jié)點(diǎn)承受匯交力系作用，逐次建立各節(jié)點(diǎn)的投影平衡方程：ΣX=0、ΣY=0，可求出所有的未知桿件內(nèi)力，這種方法稱節(jié)點(diǎn)法，最適用于簡單桁架。求解時(shí)，可根據(jù)平衡理論先判定零桿，并盡可能避免解聯(lián)立方程，有時(shí)只需求少數(shù)桿件內(nèi)力。對(duì)于聯(lián)合桁架和復(fù)雜桁架，節(jié)點(diǎn)法無法奏效時(shí)，需用截面法，有選擇地截?cái)鄺U件(一般不超過三根)以桁架的局部為平衡對(duì)象，由平衡方程即可求得所需桿件軸力。對(duì)于某些桁架(如K式桁架)，聯(lián)合應(yīng)用節(jié)點(diǎn)法和截面法更有效。對(duì)于桿件很多的復(fù)雜桁架或空間桁架，最好選擇電算法。

  桁架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以軸力為主，各桿件內(nèi)力分布不均勻。上弦桿件的內(nèi)力為軸向壓力，下弦桿件的內(nèi)力為軸向受拉，形成力偶抵抗彎矩作用。豎腹桿和斜腹桿的內(nèi)力可能為軸向拉力或軸向壓力(由桿件布置決定)，抵抗剪力作用。常見桁架如三角形桁架、矩形桁架、拋物線桁架、梯形桁架的斜腹桿布置方向?qū)Ω箺U受力是有影響的，根據(jù)內(nèi)力分布情況得到以下結(jié)論：

(1)三角形桁架：內(nèi)力分布不均勻，弦桿要改變截面，施工困難，否則浪費(fèi)材料，端點(diǎn)角度小，制作困難，一般應(yīng)用于跨度小，跨度一般在18-24m以下，坡度大的屋架。

(2)矩形桁架：內(nèi)力分布不均勻，如按內(nèi)力選桿件，類型多，美觀性欠佳，施工困難，材料浪費(fèi)多，但如采用標(biāo)準(zhǔn)桿件，相同截面的弦桿可以使得結(jié)構(gòu)整齊，而且采購方便，不至造成浪費(fèi)。

(3)梯形桁架：內(nèi)力介于三角形桁架和矩形桁架之間。

(4)拋物型桁架：內(nèi)力分布均勻，使用材料最為經(jīng)濟(jì)，但上弦桿的傾角不同，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工不便，因此，多在60m及以上的大跨結(jié)構(gòu)中采用，有利于節(jié)約材料。

3．連接設(shè)計(jì)

 鋼桁架的連接方式有焊接、普通螺栓連接、高強(qiáng)螺栓連接或鉚接。在鋼桁架中應(yīng)用最廣的應(yīng)屬焊接；而普通螺栓連接則常用于可拆的結(jié)構(gòu)如輸電塔和支撐系統(tǒng)；高強(qiáng)螺栓連接常用于重型鋼桁架的工地連接；鉚接用于受較大動(dòng)力荷載的重型鋼桁架，目前已逐漸被高強(qiáng)螺栓連接代替。工程應(yīng)用時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，施工條件確定連接方式。

4．外形與內(nèi)力的關(guān)系

  鋼桁架是由桿件組成的格構(gòu)體系，其節(jié)點(diǎn)一般假定為鉸節(jié)點(diǎn)，當(dāng)荷載作用在節(jié)點(diǎn)上時(shí)，桁架的桿件內(nèi)力與桁架的外形有著密切的關(guān)系。三角形桁架的桿件內(nèi)力也是不均勻的，弦桿內(nèi)力是兩端大而向中間逐漸減小，腹桿內(nèi)力是兩端小而向中間逐漸增大。矩形桁架的桿件內(nèi)力是連續(xù)但不均勻，弦桿內(nèi)力是兩端小而向中間逐漸增大，腹桿內(nèi)力是兩端大而向中間逐漸減小。拋物型桁架的桿件內(nèi)力大致均勻，從力學(xué)角度看，它的形狀與同跨度、同荷載的簡支梁的彎矩圖形相似，其形狀符合受荷后的內(nèi)力變化規(guī)律，所以它是較好的桁架形式。在滿足承載力和使用要求的條件下，桁架的外形高度一般為其跨度的1/15左右時(shí)較為經(jīng)濟(jì)。