桁架规格计算方式（桁架材料选择与性能对比）

金昌钢结构设计10秒前1阅读0评论

桁架是一种常见的结构形式，常用于建筑、桥梁等工程中。桁架的结构设计涉及到材料的选择和性能的对比，以确保结构的强度、稳定性和耐久性。在桁架的设计过程中，首先需要选择合适的材料，这取决于所需的承载力、耐腐蚀性和成本等因素。钢材因其高强度和良好的可塑性而被广泛应用于桁架结构中。对选定的材料进行性能评估，包括其抗拉强度、屈服强度、延伸率等参数，这些参数决定了材料能否满足结构的需求。根据所选材料的性能指标，进行结构设计，包括桁架的尺寸、形状和连接方式等，以确保结构的稳定性和安全性。桁架规格的计算涉及材料选择和性能对比，通过综合考虑各种因素来确保结构的安全性和功能性。

一、不同类型桁架规格计算方式

（一）静定平面桁架轴力相关规格计算

计算简图相关的基本设定影响规格计算
- 静定平面桁架计算简图有一些基本假定，这些假定是计算的基础。例如假定桁架中的各结点都是光滑的理想铰结点，各杆轴线都是直线，且在同一平面内并通过铰的中心，荷载及支座反力都作用在结点上且在桁架平面内。基于这些假定进行轴力等计算，进而确定桁架规格。比如在计算中，符合这些假定的桁架在受力分析时各杆内只有轴力，这有助于确定杆件的尺寸等规格，因为只考虑轴力时，杆件的受力情况相对简单，根据轴力大小结合材料力学性能等因素来确定杆件的横截面积等规格参数。如果轴力较大，可能就需要较大横截面积的杆件来承受，这会影响桁架整体的规格尺寸。
根据桁架类型确定规格计算方式
- 按几何外形分类的桁架
  - 平行弦桁架：其弦杆平行，在计算规格时，需要考虑跨度、桁高、节间长度等因素。跨度是两支座之间的水平距离，桁高是支座联线至桁架最高点的距离，节间长度是弦杆上相邻两结点之间的区间距离。这些参数相互关联，例如根据跨度和所承受的荷载等确定桁高和节间长度的合理取值，从而确定桁架的整体规格。
  - 折弦桁架：与平行弦桁架类似，不过弦杆是折线形式。在计算规格时，除了上述的跨度、桁高、节间长度等因素外，还需要考虑弦杆折线的角度等因素对受力的影响，进而确定杆件的长度、横截面积等规格参数。
  - 三角形桁架：这种桁架的形状为三角形，在计算规格时，三角形的形状特点会影响到力的传递和分配。例如三角形的角度大小会影响杆件的受力情况，根据受力情况确定杆件的尺寸等规格。一般来说，靠近支座处的杆件受力较大，可能需要较大的尺寸规格。
- 按有无水平支座反力分类的桁架
  - 梁式桁架：对于梁式桁架，在计算规格时，要考虑梁的受力特点，如弯矩、剪力等。根据这些受力情况以及跨度、荷载等因素确定桁架杆件的规格。例如，在弯矩较大的部位，杆件需要有足够的抗弯能力，这可能需要增加杆件的惯性矩，从而影响杆件的尺寸规格。
  - 拱式桁架：拱式桁架的受力特点与拱结构相似，会产生水平推力。在计算规格时，需要考虑这个水平推力对桁架整体稳定性的影响，以及如何通过合理的杆件布置和尺寸设计来抵抗这个水平推力。例如，可能需要增加某些杆件的截面积或者改变杆件的布置方向来提高桁架的抗推能力，从而确定桁架的规格。
- 按几何组成分类的桁架
  - 简单桁架：由一个基本铰结三角形开始，依次增加二元体组成。在计算规格时，可以从最基本的三角形部分开始分析受力，然后根据依次增加二元体后的受力变化情况确定杆件的规格。因为每个二元体的增加都会对整体受力产生影响，根据这些影响确定杆件的内力，再结合材料的强度等因素确定杆件的尺寸等规格。
  - 联合桁架：由几个简单桁架按几何不变体系的简单组成规则而联合组成。在计算规格时，首先要分析各个简单桁架的受力情况，然后考虑它们联合后的相互作用。例如，联合部位的杆件可能会承受来自不同简单桁架的力，需要根据这些力的大小和方向确定杆件的规格，以确保联合桁架的整体稳定性。
  - 复杂桁架：不属前两种方式组成的其他桁架。对于复杂桁架的规格计算，可能需要更复杂的力学分析方法，如有限元分析等。因为其结构形式不规则，不能简单地按照前面几种桁架的计算方法，需要综合考虑多种因素，如杆件的空间布置、受力的传递路径等，来确定杆件的规格。

（二）钢筋桁架规格计算

以钢筋桁架G240为例的规格计算
- 钢筋桁架G240上弦由一根直径为12mm、下弦由两根直径为12mm的螺纹钢钢筋按三角形布置，腹杆为两根直径为7mm的圆形钢筋弯折成波浪形，与螺纹钢钢筋点焊成型，桁架高度为240mm。其规格是根据工程需求和力学性能确定的。例如上弦、下弦和腹杆钢筋的直径选择是考虑到要承受的荷载以及桁架在结构中的作用。如果承受的荷载较大，可能会选择直径更大的钢筋或者增加钢筋的数量。桁架高度240mm也是根据结构设计要求确定的，不同的高度会影响桁架的受力性能和适用范围。例如在楼板结构中，桁架高度要满足楼板的厚度要求以及与其他结构构件的协同工作要求等。

（三）用于展示展览的桁架规格计算

不同尺寸桁架的适用场景与规格计算关联
- 小型尺寸桁架：如200mm200mm、250mm250mm，主要应用在展台搭建、广告搭建、婚庆搭建、活动搭建等。这些小型桁架的规格计算通常是基于搭建场景的空间限制和所承受的荷载。例如在展台搭建中，根据展台的面积大小和预计展示物品的重量等确定桁架的尺寸。如果展台面积较小，选用200mm*200mm的桁架比较合适，并且要根据展示物品的重量来判断桁架是否需要加固或者采用更高强度的材料制作，这也会影响到桁架的规格计算。
- 中尺寸桁架：300mm300mm、350mm350mm、400mm400mm、450mm450mm，中型尺寸的桁架适合于舞台及舞台的灯光桁架。在计算规格时，要考虑舞台的大小、灯光设备的重量和分布等因素。例如对于较大的舞台，可能需要选择400mm400mm或者450mm450mm的桁架，并且要根据灯光设备的重量来确定桁架的承载能力是否足够，如果不够则需要调整桁架的材料或者尺寸规格。
- 大型桁架：400mm600mm、520mm760mm、600mm*1000mm，大型的桁架尺寸适合于各类大型舞台、大型灯光架、大型龙门架、临时厂房及篷房架等。对于这些大型桁架的规格计算，需要考虑大型结构的跨度、所承受的巨大荷载（如厂房的屋顶重量、大型舞台上众多设备和人员的重量等）等因素。例如对于临时厂房，要根据厂房的跨度和屋顶的重量来确定桁架的尺寸和材料规格，以确保厂房结构的安全性。