桁架

　　由若幹直桿組成的一般具有三角形區格的平面或空間承重構件。在荷載作用下，桁架桿件主要承受軸向壓力或拉力，從而能充分利用材料的強度，在跨度較大時可比實腹梁節省材料，減輕自重和增大剛度，故適用於較大跨度的承重結構（如屋架，支撐桁架，樓蓋桁架梁、橋樑、吊車橋架）及高聳結構（如輸電線路塔、無線電塔、衛星發射塔）。其他如水工閘門，起重機架也可採用桁架。缺點是製造時耗費勞動量和結構本身佔用建築空間較大。

　　分分類　桁架按力學性能分為靜定桁架和超靜定桁架，在房屋建築中一般用靜定桁架。按受力特征分為平面桁架和空間桁架，前者為桿件和荷載處於同一平面內，後者可以不在同一平面內。按所用材料分為鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預應力混凝土桁架、木桁架以及鋼與木組合桁架和鋼與混凝土組合桁架。按桁架外形分為三角形桁架、梯形桁架、平行弦桁架、多邊形桁架。按所采用的腹桿形式分為斜腹桿桁架和無斜腹桿桁架即空腹桁架。

　　三角形桁架（圖a）。在沿跨度均勻分佈的節點荷載下，上下弦桿的軸力在端點處最大，向跨中逐漸減少；腹桿的軸力則相反。三角形桁架由於弦桿內力差別較大，材料消耗不夠合理，多用於瓦屋面的屋架中。

　　梯形桁架（圖b）和三角形桁架相比，桿件受力情況有所改善，而且用於屋架中可以更容易滿足某些工業廠房的工藝要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架（圖d），桿件受力情況較梯形略差，但腹桿類型大為減少，多用於橋梁和棧橋中。

　　多邊形桁架也稱折線形桁架(圖c)。上弦節點位於二次拋物線上，如上弦呈拱形可減少節間荷載產生的彎矩，但制造較為復雜。在均佈荷載作用下，桁架外形和簡支梁的彎矩圖形相似，因而上下弦軸力分佈均勻，腹桿軸力較小，用料最省，是工程中常用的一種桁架形式。

　　空腹桁架（圖e）。基本取用多邊形桁架的外形，上弦節點之間為直線，無斜腹桿，僅以豎腹桿和上下弦相連接。桿件的軸力分佈和多邊形桁架相似，但在不對稱荷載作用下桿端彎矩值變化較大。優點是在節點相交會的桿件較少，施工制造方便。

　　形式選擇　從力學方面分析，桁架外形與簡支梁的彎矩圖相似時，上下弦桿的軸力分佈均勻，腹桿軸力小，用料最省；從材料與制造方面分析，木桁架做成三角形，鋼桁架采用梯形或平行弦形，鋼筋混凝土與預應力混凝土桁架為多邊形或梯形為宜。桁架的高度與跨度之比，通常采用1/6～1/12，在設計手冊和規范中均有具體規定。桁架的使用范圍很廣，在選擇桁架形式時應綜合考慮桁架的用途、材料和支承方式、施工條件，其最佳形式的選擇原則是在滿足使用要求前提下，力求制造和安裝所用的材料和勞動量為最小。

　　計算要點　房屋建築用的桁架，一般僅進行靜力計算；對於風力、地震力、運行的車輛和運轉的機械等動荷載，則化為乘以動力系數的等效靜荷載進行計算；特殊重大的承受動荷載的桁架，如大跨度橋梁和飛機機翼等，則需按動荷載進行動力分析（見荷載）。

　　平面桁架一般按理想的鉸接桁架進行計算，即假設荷載施加在桁架節點上（如果荷載施加在節間時，可按簡支梁換算為節點荷載），並和桁架的全部桿件均在同一平面內，桿件的重心軸在一直線上，節點為可自由轉動的鉸接點。理想狀態下的靜定桁架，可以將桿件軸力作為未知量，按靜力學的數解法或圖解法求出已知荷載下桿件的軸向拉力或壓力（見桿系結構的靜力分析）。

　　工程用的桁架節點，一般是具有一定剛性的節點而不是理想的鉸接節點，由於節點剛性的影響而出現的桿件彎曲應力和軸向應力稱為次應力。計算次應力需考慮桿件軸向變形，可用超靜定結構的方法或有限元法求解。

　　空間桁架由若幹個平面桁架所組成，可將荷載分解成與桁架同一平面的分力按平面桁架進行計算，或按空間鉸接桿系用有限元法計算。

　　根據桁架桿件所用的材料和計算所得出的內力，選擇合適的截面應能保證桁架的整體剛度和穩定性以及各桿件的強度和局部穩定，以滿足使用要求。

　　桁架的整體剛度以控制桁架的最大豎向撓度不超過容許撓度來保證；平面桁架的平面外剛度較差，必須依靠支撐體系保證。支撐系統有上弦支撐、下弦支撐、垂直支撐和桁架共同組成空間穩定體系。