桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

桁架結(jié)構(gòu)（trussstructure）2.5桁架內(nèi)力分分析主桁架縱梁

橫梁2.5.1概述一、桁架的的組成和特特點(diǎn)桁架是由若若干桿件在在每桿兩端端用鉸聯(lián)結(jié)結(jié)而成的結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)各各桿的軸線線都在同一一平面內(nèi)，，且外力也也在這個(gè)平平面內(nèi)時(shí)，，稱為平面面桁架。在在平面桁架架的計(jì)算簡簡圖中，通通常引用如如下假定：：（1）各結(jié)點(diǎn)都都是無摩擦擦的理想鉸鉸。（2）各桿軸線線絕對平直直，并通過過鉸的中心心。（3）荷載和支支座反力作作用在結(jié)點(diǎn)點(diǎn)上。二、桁架的的各部名稱稱經(jīng)抽象簡化化后，桿軸交于一一點(diǎn)，且“只受結(jié)點(diǎn)點(diǎn)荷載作用用的直桿、、鉸結(jié)體系系”的工程結(jié)構(gòu)構(gòu).特性：只有軸力力，而沒有有彎矩和和剪力。。軸力又稱稱為主內(nèi)內(nèi)力（primaryinternalforces）。上弦桿下弦桿豎桿斜桿跨度桁高

弦桿腹桿節(jié)間d2.5.2桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)的分類類：一、根據(jù)據(jù)維數(shù)分分類1.平面（二二維）桁桁架（planetruss）——所有組成成桁架的的桿件以以及荷載載的作用用線都在在同一平平面內(nèi)2.空間（三三維）桁桁架（spacetruss）——組成桁架架的桿件件不都在在同一平平面內(nèi)二、按外外型分類類1.平行弦桁架2.三角形桁架3.拋物線桁架4.梯形桁架簡單桁架架（simpletruss）聯(lián)合桁架架（combinedtruss）復(fù)雜桁架架（complicatedtruss）三、按幾幾何組成成分類1.梁式桁架架2.拱式桁架架四、按受受力特點(diǎn)點(diǎn)分類：：五、計(jì)算算方法１.結(jié)點(diǎn)法2.截面法3.聯(lián)合法六、結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算的的技巧應(yīng)應(yīng)用在用結(jié)點(diǎn)點(diǎn)法進(jìn)行行計(jì)算時(shí)時(shí)，注意意以下三三點(diǎn)，可可使計(jì)算算過程得得到簡化化。1.相似三角角形的應(yīng)應(yīng)用在計(jì)算中中，經(jīng)常常需要把把斜桿的的內(nèi)力S分解為水水平分力力X和豎向分分力Y。設(shè)斜桿桿的長度度為L,其水平和和豎向投投影的長長度分別別為Lx和Ly,則由比例例關(guān)系可可知：3.零桿零內(nèi)力桿桿簡稱零桿（zerobar）。FN2=0FN1=0FN=0FN=02.結(jié)點(diǎn)單桿桿以結(jié)點(diǎn)為為平衡對對象能僅僅用一個(gè)個(gè)方程求求出內(nèi)力力的桿件件，稱為為結(jié)點(diǎn)單桿桿（nodalsinglebar）。利用這個(gè)個(gè)概念，，根據(jù)荷荷載狀況況可判斷斷此桿內(nèi)內(nèi)力是否否為零。。FP/2FP/2FPFPFP判斷結(jié)構(gòu)構(gòu)中的零零桿2.5.3結(jié)點(diǎn)法（nodalanalysismethod）以只有一一個(gè)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的隔離離體為研研究對象象，用匯匯交力系系的平衡衡方程求求解各桿桿的內(nèi)力力的方法法例1.求以下桁桁架各桿桿的內(nèi)力力-3334.819190-3334.819190-33-8-3334.8-33-819190-8kN37.5-5.4-3334.8-33-837.5-5.419190-5.4-8-33-3334.8以結(jié)點(diǎn)作作為平衡衡對象，，結(jié)點(diǎn)承承受匯交交力系作作用。按與“組成順序序相反”的原則則，逐次次建立各各結(jié)點(diǎn)的的平衡方方程，則則桁架各各結(jié)點(diǎn)未未知內(nèi)力力數(shù)目一一定不超超過獨(dú)立立平衡方方程數(shù)。。由結(jié)點(diǎn)平平衡方程程求得桁桁架各桿桿內(nèi)力。。小結(jié)：對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)在對稱稱或反對對稱的荷荷載作用用下，結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力和變變形（也也稱為反反應(yīng)）必必然對稱稱或反對對稱，這稱為對稱性（symmetry）。在用結(jié)點(diǎn)點(diǎn)法進(jìn)行行計(jì)算時(shí)時(shí)，注意意以下三三點(diǎn)，可可使計(jì)算算過程得得到簡化化。1.對稱性的的利用如果結(jié)構(gòu)構(gòu)的桿件軸線線對某軸軸（空間間桁架為為某面））對稱，，結(jié)構(gòu)的的支座也也對同一一條軸對對稱的靜靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)，則該該結(jié)構(gòu)稱稱為對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)（symmetricalstructure）。FAyFBy對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)受對稱稱荷載作作用,內(nèi)力和反反力均為為對稱:E點(diǎn)無荷載載,紅色桿不不受力FAyFBy對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)受反對對稱荷載載作用,內(nèi)力和反反力均為為反對稱稱:垂直對稱稱軸的桿桿不受力力對稱軸處處的桿不不受力2.5.4截面面法法截取桁架架的某一一局部作作為隔離離體，由由平面任任意力系系的平衡衡方程即即可求得得未知的的軸力。。對于平面面桁架，，由于平平面任意意力系的的獨(dú)立平平衡方程程數(shù)為3，因此所所截?cái)嗟牡臈U件數(shù)數(shù)一般不不宜超過過3m6mABFPFPFPFPFP1234試用截面面法求圖圖示桁架架指定桿桿件的內(nèi)內(nèi)力。2.5FP2.5FPmmnnFN1=-3.75FPFN2=3.33FPFN3=-0.50FPFN4=0.65FP試用截面面法求圖圖示桁架架指定桿桿件的內(nèi)內(nèi)力。截面單桿桿截面法取取出的隔隔離體，，不管其其上有幾幾個(gè)軸力力，如果果某桿的的軸力可可以通過過列一個(gè)個(gè)平衡方方程求得得，則此此桿稱為為截面單桿桿?？赡艿慕亟孛鎲螚U桿通常有有相交型型和平行行型兩種種形式。。FN1=-3.75FPFN2=3.33FPFN3=-0.50FPFN4=0.65FP小結(jié)：熟練掌握握計(jì)算桁架架內(nèi)力的的基本方法：：結(jié)點(diǎn)點(diǎn)法和截截面法采取最簡捷的途徑計(jì)計(jì)算桁架架內(nèi)力能夠分析析和計(jì)算算組合結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力尤其注意意區(qū)分二二力桿和和非二力力桿組合結(jié)構(gòu)構(gòu)的計(jì)算算組合結(jié)構(gòu)構(gòu)——由鏈桿和和受彎桿桿件混合合組成的的結(jié)構(gòu)。。8kN2m2m