桁架布置方向是空間桁架布局的關(guān)鍵技巧之一。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要考慮如何有效地利用空間，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。他們需要確定桁架的幾何形狀和尺寸，以確保其能夠滿足所需的負(fù)載要求。他們需要進(jìn)行初步的空間分析，以評(píng)估桁架在不同方向上的應(yīng)力分布情況。根據(jù)分析結(jié)果，工程師可以采取相應(yīng)的措施來優(yōu)化桁架的布置方向，如調(diào)整梁的間距、改變節(jié)點(diǎn)的位置等。通過迭代設(shè)計(jì)和計(jì)算，工程師可以找到一個(gè)既滿足負(fù)載要求又具有良好空間性能的桁架布置方案。
一、桁架布置方向的影響因素
- 結(jié)構(gòu)類型相關(guān)
- 在鋼筋桁架樓承板中，桁架鋼筋的布置方向與承板梁鋼筋的布置方向有特定關(guān)系。如果桁架鋼筋的布置方向與承板梁鋼筋的布置方向垂直，可增強(qiáng)桁架的承載能力；若二者平行，則會(huì)增加桁架的彎曲應(yīng)力，從而降低其承載能力。
- 荷載與力的傳遞需求
- 對(duì)于不同的荷載情況，桁架布置方向需要考慮力的有效傳遞。例如在均布荷載作用下的多邊形桁架（也稱折線形桁架），上弦節(jié)點(diǎn)位于二次拋物線上（上弦呈拱形）可減少節(jié)間荷載產(chǎn)生的彎矩，這種桁架外形和簡(jiǎn)支梁的彎矩圖形相似，使得上下弦軸力分布均勻，腹桿軸力較小，從而節(jié)省用料，是工程中常用的一種桁架形式，其布置方向是根據(jù)荷載與結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)確定的。
- 空間與功能要求
- 在超高層建筑中，如環(huán)帶桁架 + 伸臂桁架的鋼結(jié)構(gòu)形式，伸臂桁架具有用鋼量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)自重大、焊接量多等特點(diǎn)。其布置方向既要滿足建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的要求，又要考慮在有限的空間內(nèi)進(jìn)行合理的布局，同時(shí)還要兼顧施工的可行性等功能要求。
二、不同類型桁架的布置方向
- 平面桁架
- 平面桁架通常平行使用以形成屋頂和橋梁。平面桁架的桿件和節(jié)點(diǎn)都位于二維平面內(nèi)，其布置方向主要根據(jù)所構(gòu)建的平面結(jié)構(gòu)的形狀、跨度以及所承受的荷載方向等來確定。例如在框架屋頂結(jié)構(gòu)中，簡(jiǎn)單的桁架形式（如三角形桁架）可能根據(jù)屋頂?shù)钠旅娣较虻纫蛩剡M(jìn)行布置，以有效地承受屋面荷載并將力傳遞到支撐結(jié)構(gòu)上。
- 空間桁架
- 空間桁架由若干個(gè)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(jìn)行計(jì)算，或者按空間鉸接桿系用有限元法計(jì)算。在實(shí)際應(yīng)用中，其布置方向需要考慮三維空間內(nèi)的力的傳遞、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及與其他構(gòu)件的連接關(guān)系等多方面因素。例如在一些大型工業(yè)建筑或特殊造型的建筑結(jié)構(gòu)中，空間桁架的布置方向要適應(yīng)建筑復(fù)雜的空間形狀和功能需求。
桁架布置對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響
荷載作用下桁架優(yōu)化設(shè)計(jì)
空間桁架力傳遞原理探究
超高層建筑桁架布局技巧
