一、桁架是什么意思
桁(héng)架(jià)(truss):一種由桿件彼此在兩端用鉸鏈連接而成的結構。桁架由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結構,桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力,從而能充分利用材料的強度,在跨度較大時可比實腹梁節(jié)省材料,減輕自重和增大剛度。
“桁”字念“héng”,由于“桁”字較少使用,誤被念為“háng”(行),故此,“行架”由此得名。桁架是由桿件通過焊接、鉚接或螺栓連接而成的支撐橫梁結構,稱為“桁架”。
常用的桁架有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預應力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。
二、桁架的作用
桁架是一種用來支撐和加固結構的構件,它主要由多個桿件和節(jié)點組成。桁架的作用有很多,包括承載和傳遞荷載、抵抗變形、提供穩(wěn)定性和剛度、分散荷載并保持結構的整體性等。
1、承載和傳遞荷載
通過合理設計和安排桿件,桁架可以將受力點的荷載均勻分散到各個桿件上,從而保證結構的穩(wěn)定性和安全性。桁架通??梢猿惺茌^大的荷載,使得其在大跨度和高層建筑中得到廣泛應用。
2、抵抗變形
桁架采用三角形布置的桿件結構,這種結構形式使得桁架具有較高的剛度和抗彎能力。在受到外力作用下,桁架可以通過其桿件之間的相互約束,減小結構的變形,保證結構的穩(wěn)定性和正常工作。
3、提供穩(wěn)定性和剛度
由于桁架的桿件由節(jié)點連接而成,其桿件之間的相互約束可以有效地提高結構的剛度,使得結構具有更好的抗震和抗風能力。此外,桁架還能夠保持結構的穩(wěn)定性,防止結構發(fā)生屈曲或失穩(wěn)等問題。
4、分散荷載并保持結構的整體性
在橋梁、大型體育館等大跨度結構中,桁架可以將荷載均勻傳遞到各個桿件上,從而避免局部結構受力過大而造成破壞。此外,桁架還能夠保持整個結構的整體性,使得結構的組成部分之間的位移和變形保持一致,從而更好地保證結構的安全性和穩(wěn)定性。
三、桁架的優(yōu)缺點
1、桁架的優(yōu)點
(1)可重復使用:桁架的組件可以被拆卸并重復使用,這種結構的可重復性更加節(jié)約了資源,這是框架結構所不具備的。
(2)強度高:桁架結構由各種大小的桿件和節(jié)點組成,它們能夠均衡地分散載荷并承受荷載,使整個結構強度更高。
(3)建造速度快:相比傳統(tǒng)的混凝土建筑,桁架的建造時間更短,因為建筑工人可以在一個廠房內制造和預制這些構件,然后將它們拼接在工地上。這樣大大提高了施工效率。
(4)空間利用率高:相對于其他結構形式,桁架結構中的空間所占比例較小,因此能夠增加可使用的建筑空間。這也是桁架建筑物在機場、商場、展覽中心等場所廣泛使用的原因之一。
(5)良好的設計性:桁架結構是通過計算機軟件進行設計和優(yōu)化的,因此能夠更好地滿足設計師的需求。
2、桁架的缺點
(1)難于施工:桁架結構的組裝需要更高的精度水平和更高的成本。需要設計師和施工團隊有更高的技能水平和經驗。
(2)維護成本較高:與其他結構相比,桁架結構的維護和修繕成本更高。由于桁架構件之間需要進行拼接,這些連接部分容易受到疲勞和應力問題的影響,這就需要定期的檢查和維護。
(3)需要高質量的材料和制造工藝:為了保證桁架結構的強度和穩(wěn)定性,需要使用高質量的材料和精確的制造工藝。
(4)熱量阻擋:桁架結構中的窄小空間結構對于熱量傳遞是非常困難的,這就涉及到空調和供熱設備的設計問題。