静定平面桁架

［桁架的计算简图］

桁架是由若干直杆在其两端用铰连结而成的结构。

桁架的三条基本假定：

（1）桁架的结点都是光滑的铰结点；

（2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心；

（3）荷载和支座反力都作用在结点上。

根据上述假定，桁架的计算简图各杆均用轴线表示，且都是只承受轴力的二力杆。［平面桁架的分类］

（1）按桁架的外形可分为

a、平行弦桁架

b、折弦桁架

c、三角形桁架

（2）按支座反力的特点可分为

a、无推力桁架或梁式桁架

b、有推力桁架或拱式桁架

（3）按几何组成方式可分为

a、简单桁架——由一个基本铰接三角形开始，依次增加二元体所组成的桁架。

b、联合桁架——由几个简单桁架按照两刚片或三刚片规则联合所组成的几何不变的桁架。

c、复杂桁架——不是按照上述两种方式组成的其它桁架。

［结点法计算桁架的内力］

结点法——截取桁架的结点为隔离体，利用各结点静力平衡条件计算各杆内力。［桁架零杆的判断及结点平衡的特殊情况］

零杆——内力为零的杆件。

零杆判断的要诀：

两杆结点无荷载；

三杆结点一直线；

四杆结点对称性。

解释：

（1）不共线的两杆结点，无荷载作用时，则两杆为零杆。

（2）有两杆共线的三杆结点，无荷载作用时，则第三杆为零杆。

（3）四杆对称K结点，结构对称，荷载对称，K结点位于对称轴上，无荷载作用时，则不在一直线上的两杆为零杆。

结点平衡的特殊情况

（1）K结点，四杆对称K结点，无荷载作用时，则不在一直线上的两杆内力绝对值相等，但符号相反。

（2）X结点，两两共线的四杆结点，无荷载作用时，则同一直线上的两杆内力相等。

［截面法计算桁架的内力］

截面法——截取桁架其中任一部分为隔离体，根据静力平衡条件计算未知杆件的内力。所选平衡方程的不同，截面法可分为力矩法和投影法。

［各类平面梁式桁架的比较］

平行弦桁架、三角形桁架和抛物线形桁架的受力情况，其中弦杆内力可写成统一计算公式：

其中，是相应简支梁对应矩心点的弯矩，是内力对矩心的力臂。正号表示下弦受拉，负号表示上弦受压。

分析结论：

（1）平行弦桁架的内力分布不均匀，弦杆内力向垮中递增；

（2）三角形桁架的内力分布也不均匀，弦杆内力接近支点处最大；（3）抛物线折线形桁架的内力分布均匀，材料使用最为经济。

桁架结构

桁架结构 桁架结构（Truss structure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。 主要结构特点 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。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，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。 桁架的历史演变 只受结点荷载作用的等直杆的理想铰结体系称桁架结构。它是由一些杆轴交于一点的工程结构抽象简化而成的。桁架在建造木桥和屋架上最先见诸实用。古罗马人用桁架修建横跨多瑙河的特雷江桥的上部结构（发现于罗马的浮雕中，文艺复兴时期，意大利建筑师（拔拉雕 Palladio）也开始采用木桁架建桥出现朗式、汤式、豪式桁架。英国最早的金属桁架是在1845年建成的，适合汤式木桁架相似的格构桁架，第二年又采用了三角形的华伦式桁架。 桁架种类 桁架可按不同的特征进行分类。 根据桁架的外形分为：平行弦桁架（便于布置双层结构；利于标准化生产，但杆力分布不够均匀）、折弦桁架（如抛物线形桁架梁，外形同均布荷载下简支梁的弯矩图，杆力分布均匀，材料使用经济，构造较复杂）、三角形桁架（杆力分布更不均匀，构造布置困难，但斜面符合屋顶排水需要）。

平面静定桁架的内力计算

第二节平面静定桁架的内力计算 桁架是工程中常见的一种杆系结构，它是由若干直杆在其两端用铰链连接而成的几何形状不变的结构。桁架中各杆件的连接处称为节点。由于桁架结构受力合理，使用材料比较经济，因而在工程实际中被广泛采用。房屋的屋架（见图3－10）、桥梁的拱架、高压输电塔、电视塔、修建高层建筑用的塔吊等便是例子。 图3－10房屋屋架 杆件轴线都在同一平面内的桁架称为平面桁架（如一些屋架、桥梁桁架等），否则称为空间桁架（如输电铁塔、电视发射塔等）。本节只讨论平面桁架的基本概念和初步计算，有关桁架的详细理论可参考“结构力学”课本。在平面桁架计算中，通常引用如下假定： １）组成桁架的各杆均为直杆； ２）所有外力（载荷和支座反力）都作用在桁架所处的平面内，且都作用于节点处； ３）组成桁架的各杆件彼此都用光滑铰链连接，杆件自重不计，桁架的每根杆件都是二力杆。 满足上述假定的桁架称为理想桁架，实际的桁架与上述假定是有差别的，如钢桁架结构的节点为铆接（见图3－11）或焊接，钢筋混凝土桁架结构的节点是有一定刚性的整体节点， 图3－11 钢桁架结构的节点 它们都有一定的弹性变形，杆件的中心线也不可能是绝对直的，但上述三点假定已反映了实际桁架的主要受力特征，其计算结果可满足工程实际的需要。 分析静定平面桁架内力的基本方法有节点法和截面法，下面分别予以介绍。 一、节点法 因为桁架中各杆都是二力杆，所以每个节点都受到平面汇交力系的作用，为计算各杆内力，可以逐个地取节点为研究对象，分别列出平衡方程，即可由已知力求出全部杆件的内力，这就是节点法。由于平面汇交力系只能列出两个独立平衡方程，所以应用节点法往往从只含两个未知力的节点开始计算。 例3－8 平面桁架的受力及尺寸如图3－12ａ所示，试求桁架各杆的内力。

桁架结构静力测试

桁架结构静力测试 邬雨萱1450502 金永学1550873 1.工程背景： 钢桁架桥在现实中应用广泛，工程实例中有各 种各样的钢桁架桥。钢桁架桥一般为超静定结 构，以使桥更为安全。桁架杆件主要受轴向拉 应力或压应力而不受弯矩。因此可以最大限度 发挥材料的性能，让承受更大的力，因此其十 分适合于大跨度结构。如图所示就是一座钢桁 架桥。但是实际应用中的桁架桥的结点往往并 非全铰接，其中或多或少带有刚接特性，因此实际使用时桁架的受力与理论计算并不完全相同。桁架结构是现代工程结构中最常用的结构之一。在荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，节省材料，减轻自重和增大刚度，同时，桁架结构还具有造型优美，坚固耐用，具有艺术性等特点，在现代工程实践当中得到广泛的应用。因此，桁架的设计和测试显得尤为重要。 1.实验目的： （1）设计并组装桁架结构；图1

（2）理论分析选定杆件轴力大小和方向； （3）了解应变片测量原理及使用方式； （4）测定桁架各杆件轴力大小，并与理论值比较； 2.实验内容： （1）桁架搭建：该桁架由24根265mm×10mm×5mm和90根190mm×10mm×5mm的钢杆通过螺钉连结起来。成型后效果如下图。 图一桁架实物图 (a) (b) (c) 图二节点构造图 （2）实验方案设计：杆件选择：在实验中，为了测得杆的轴力，我们选择了三种不同的杆件粘贴应变片。杆件位置及编号如下图所示： 杆件2

每个测点在杆件的正，反两面分别粘贴应变片，编号后，再引出导线，接入DH-3818静态应变测试仪上。将应变片粘贴在杆件两侧，目的是排除由于受力不在桁架所在平面内而造成的杆件弯曲对测试的影响。在实验处理数据时，应取两个读数的平均值作为杆件的应变值。 加载设计：因简支梁的挠度在力集中在梁中点时达到最大，所以我们将荷载加在桁架的中间位置。为了加载方便，我们把加载点设计在桁架的上弦点A 处。如上图所示。 （3）受力分析：该桁架结构有一定的对称性，在作受力分析图时我们只画结构的一半受力图： （4）操作步骤：a.在需要测量的杆件上贴好应变片，将各应变片导线接入DH-3818静态应变测试仪并用电烙铁焊接牢固； b.将DH-3818静态应变测试仪各通道清零并平衡； c.加载，记录下各通道的读数，计算轴力，与理论值进行比较。 （5）实验数据处理： 测得每个杆件的横截面都是10.25×3.30mm(取横截面积为34mm 2)的矩形，取弹性模量E=210G ，重力加速度g=9.8m/s 。 数据表如下： 其它杆件受力 外载荷杆件1受力杆件2受力杆件3受力

桁架受力分析

3.4 静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法 3.4.1 桁架的特点和组成 静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定： （1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。 （3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 桁架的分类 （1）简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-14a） （2）联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b） （3）复杂桁架：不属于前两类的桁架。（图3-14c）

3.4.2 桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法 结点法――适用于计算简单桁架。 截面法――适用于计算联合桁架、简单桁架中少数杆件的计算。 联合法――在解决一些复杂的桁架时，单独应用结点法或截面法往往不能够求解结构的内力，这时需要将这两种方法进行联合应用，从而进行解题。 解题的关键是从几何构造分析着手，利用结点单杆、截面单杆的特点，使问题可解。 在具体计算时，规定内力符号以杆件受拉为正，受压为负。结点隔离体上拉力的指向是离开结点，压力指向是指向结点。对于方向已知的内力应该按照实际方向画出，对于方向未知的内力，通常假设为拉力，如果计算结果为负值，则说明此内力为压力。 常见的以上几种情况可使计算简化： 1、不共线的两杆结点，当结点上无荷载作用时，两杆内力为零（图3-15a）。 F1=F2=0 2、由三杆构成的结点，当有两杆共线且结点上无荷载作用时（图3-15b），则不共线的第三杆内力必为零，共线的两杆内力相等，符号相同。 F1=F2 F3=0 3、由四根杆件构成的“K”型结点，其中两杆共线，另两杆在此直线的同侧且夹角相同（图3-15c），当结点上无荷载作用时，则不共线的两杆内力相等，符号相反。

桁架受力分析报告

3.4静定平面桁架 教学要求 掌握静定平面桁架结构的受力特点和结构特点，熟练掌握桁架结构的内力计算方法结点法、截面法、联合法 3.4.1桁架的特点和组成 341.1静定平面桁架 桁架结构是指若干直杆在两端铰接组成的静定结构。这种结构形式在桥梁和房屋建筑 中应用较为广泛，如南京长江大桥、钢木屋架等。 实际的桁架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。但根据对桁架的实际工作情况和对桁架进行 结构实验的结果表明，由于大多数的常用桁架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷 载大多数都是通过其它杆件传到结点上，这就使得桁架结点的刚性对杆件内力的影响可以 大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯 矩和剪力很小，可以忽略不计。因此，为了简化计算，在取桁架的计算简图时，作如下三个方面的假定：（1）桁架的结点都是光滑的铰结点。 （2）各杆的轴线都是直线并通过铰的中心。

（3）荷载和支座反力都作用在铰结点上。 通常把符合上述假定条件的桁架称为理想桁架。 341.2桁架的受力特点 桁架的杆件只在两端受力。因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。在杆的截面上只有轴力。 3.4.1.3桁架的分类 （1 简单桁架：由基础或一个基本铰接三角形开始，逐次增加二兀体所组成的几何不变 ） 体。（图3-14a） （2 联合桁架：由几个简单桁架联合组成的几何不变的铰接体系。（图3-14b ）） （3 ）复杂桁架: 不属于前两类的桁架。（图3-14C ） 342桁架内力计算的方法 桁架结构的内力计算方法主要为：结点法、截面法、联合法

于玲玲结构力学第二章__静定结构的受力分析(精)

第二节静定平面桁架 一、桁架的内力计算中采用的假定 (1桁架的结点都是光滑的铰结点; (2各杆的轴线都是直线并通过铰的中心; (3荷载和支座反力都作用在结点上。 二、桁架的分类 (1简单桁架:由基础或一基本三角形开始,依次增加二元体形成。 (2联合桁架:由几个简单桁架按几何不变体系的组成规则形成。 (3复杂桁架:不属于前两类的桁架。 三、桁架的内力计算方法 1、结点法 取结点为隔离体,建立平衡方程求解的方法,每个结点最多只能含有两个未知力。该法最适用于计算简单桁架。 根据结点法,可以得出一些结点平衡的特殊情况,能使计算简化: (1两杆交于一点,若结点无荷载,则两杆的内力都为零(图2-2-1a 。 (2三杆交于一点,其中两杆共线,若结点无荷载,则第三杆是零杆,而共线的两杆内力大小相等,且性质相同(同为拉力或压力(图2-2-1b。 (3四杆交于一点,其中两两共线,若结点无荷载,则在同一直线上的两杆内力大小相等,且性质相同(图2-2-1c 。推论,若将其中一杆换成力F P ,则与F P 在同一直线上的杆的内力大小为F P ,性质与F P 相同(图2-2-1d 。 F N3

F N3=0 F N1=F N2=0 F N3=F N4(a (b(cF N4 (dF N3=F P F P N1F F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N1 F N2 F N3 F N3 F N1=F N2,F N1=F N2, F N1=F N2, 图2-2-1

(4对称结构在正对称荷载作用下,对称轴处的“K ”型结点若无外荷载作用,则斜杆为零杆。例如 图2-2-2所示对称轴处与A 点相连的斜杆1、2都是零杆。 1A 2 F P F P A F P F P B F P F P B A (b(a X =0 图2-2-2 图2-2-3

3-2 静定平面桁架

§3-2 静定平面桁架 1. 教学内容和要求 本节主要学习静定平面桁架结构的受力特点和结构特点以及桁架结构的内力计算方法——结点法、截面法、联合法。 通过学习，熟练掌握桁架结构计算的方法，能够判断零杆、计算桁架的轴力。 2. 主要内容 1. 桁架的结构特点 2. 结点法(1) 3. 结点法(2) 4. 结点法(3) 5. 结点法(4) 6. 截面法(1) 7. 截面法(2) 8. 联合法 3. 学习指导 桁架内力计算中主要是应用平面力系的平衡方程，因此，应正确理解平衡方程的特点和结构的受力特点，最关键的是利用力系的可解条件，从而使问题可解。学习中应注重理解方法特点，多做练习、分析，从而达到灵活应用。 4. 参考资料 《结构力学教程(Ⅰ)》P39～P49 3.2.1 静定平面桁架的特点 1. 静定平面桁架：由若干直杆在两端铰接组成的静定结构。 桁架在工程实际中得到广泛的应用，但是，结构力学中的桁架与实际有差别，主要进行了以下简化： (1)所有结点都是无摩擦的理想铰； (2)各杆的轴线都是直线并通过铰的中心； (3)荷载和支座反力都作用在结点上。 2. 桁架的受力特点 桁架的杆件都在两端受轴向力，因此，桁架中的所有杆件均为二力杆。

3. 桁架的分类 简单桁架：由一个基本铰接三角形开始，逐次增加二元体所组成的几何不变体。（图3-11a） 联合桁架：由几个简单桁架，按两刚片法则或三刚片法则所组成的几何不变体。（图3-11b） 复杂桁架：不属于前两种的桁架。（图3-11c） 图3-11a 图3-11b图3-11c 4.桁架内力计算的方法 结点法、截面法、联合法。 3.2.2 结点法 结点法：截取桁架的一个结点为脱离体计算桁架内力的方法。 结点上的荷载、反力和杆件内力作用线都汇交于一点，组成了平面汇交力系，因此，结点法是利用平面汇交力系求解内力的。 ※结点平衡的特殊情，常见的以下几种情况可使计算简化： 图3-12a１图３－12ａ2图3-12b １．零杆的判定：