跨中主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過對上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實(shí)現(xiàn)了自身平衡，整個(gè)結(jié)構(gòu)不對支座產(chǎn)生水平推力。結(jié)構(gòu)布置靈活，應(yīng)用范圍非常廣。桁架梁和實(shí)腹梁（即我們一般所見的梁）相比，在抗彎方面，由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，使得以同樣的材料用量，實(shí)現(xiàn)了更大的抗彎強(qiáng)度。在抗剪方面，通過合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。這樣無論是抗彎還是抗剪，桁架結(jié)構(gòu)都能夠使材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的建筑屋蓋結(jié)構(gòu)。更重要的意義還在于，它將橫彎作用下的實(shí)腹梁內(nèi)部復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為桁架桿件內(nèi)簡單的拉壓應(yīng)力狀態(tài)，使我們能夠直觀地了解力的分布和傳遞，便于結(jié)構(gòu)的變化和組合。

桁架的歷史演變

只受結(jié)點(diǎn)荷載作用的等直桿的理想鉸結(jié)體系稱桁架結(jié)構(gòu)。它是由一些桿軸交于一點(diǎn)的工程結(jié)構(gòu)抽象簡化而成的。桁架在建造木橋和屋架上最先見諸實(shí)用。古羅馬人用桁架修建橫跨多瑙河的特雷江橋的上部結(jié)構(gòu)（發(fā)現(xiàn)于羅馬的浮雕中），文藝復(fù)興時(shí)期，意大利建筑師（帕拉迪奧 Palladio）也開始采用木桁架建橋出現(xiàn)朗式、湯式、豪式桁架。英國最早的金屬桁架是在1845年建成的，適合湯式木桁架相似的格構(gòu)桁架，第二年又采用了三角形的華倫式桁架 。

各類梁式桁架的比較

梁式桁架可以看作是由梁演化而來，對同樣跨度的梁和常見梁式桁架，在相同均布荷載作用下的內(nèi)力情況作如下比較。桁架的外形對桿件內(nèi)力分布影響很大。平行弦桁架弦桿的內(nèi)力由跨中向兩端遞減；而三角形桁架弦桿的內(nèi)力卻由跨中向兩端遞增。這是由于桁架是依靠上、下弦桿的內(nèi)力形成截面彎矩的，弦桿的內(nèi)力可以表示為：

F=±M°/r

式中M°為同樣跨度簡支梁相應(yīng)桁架節(jié)點(diǎn)位置的截面彎矩，r為弦桿內(nèi)力對距心的力臂。在均布荷載作用下，簡支梁的彎矩是按拋物線規(guī)律分布的，在跨中達(dá)到最大值。因平行桁架弦桿的力臂是不變的，所以內(nèi)力由跨中向兩端遞減；三角形桁架弦桿的力臂有跨中向兩端按線性規(guī)律遞減，快于M°按拋物線規(guī)律遞減的速度，所以弦桿內(nèi)力由跨中向兩端遞增。當(dāng)桁架的上弦節(jié)點(diǎn)位于一條拋物線上時(shí)，其下弦以及各上弦水平分力對矩心的力臂與M°一樣均按拋物線規(guī)律變化，故各下弦桿內(nèi)力及各上弦桿水平分力的大小均相等，這樣各上弦的內(nèi)力也近乎相等。

平行弦桁架的豎桿內(nèi)力及斜桿的豎向分力等于簡支梁相應(yīng)位置上的剪力，故由中間向兩端遞增；拋物線形桁架的上弦符合合理拱軸線，此時(shí)作用在上弦節(jié)點(diǎn)的豎向力完全由上弦桿的軸力平衡，故腹桿內(nèi)力為零；三角形桁架的腹桿內(nèi)力則由中間向兩端遞增。